The Shape of the Solar Tachocline
本文利用长时间序列日震数据和更灵活的正演建模方法，发现太阳差旋层并非简单扁长形状，而是在中纬度凸出，其中心位置随纬度在辐射区与对流区之间变化。
2025-11-10 astro-ph.SR
Inversions of the Ledoux discriminant: a closer look at the tachocline
模拟太阳对流层的底部是一个繁琐的问题。自从第一次自转反转以来，太阳模型研究者面临着这样一个事实，即一个非常有限的区域对太阳产生了巨大的物理影响。事实上，它是从微分旋转到固体旋转的过渡区域，速跃层，它还受到湍流的影响，也被认为是太阳磁发电机的所在地。此外，太阳模型显示出与该区域声速剖面的显著差异。在本文中，我们将展示如何日震学可以提供进一步的限制，这一地区进行反演的勒杜判别式。我们比较了这些反演的标准太阳模型使用不同的不透明度表和化学丰度，并讨论了太阳模型和太阳之间的差异的起源。
2017-09-01 astro-ph.SR
Confinement of the Solar Tachocline by Dynamo Action in the Radiative Interior
太阳物理学中一个主要的突出问题是对太阳速跃层的限制，这是一个薄的剪切层，它将辐射内部的近固体旋转与对流区的强烈差异旋转分开。在这里，我们提出了第一个3-D的，全球性的太阳模拟中，一个速跃层是由自激发电机限制。非轴对称的磁性最初建立在对流区，然后扩散印记向下。此外，该领域是本地放大整个辐射内部的强烈水平运动所产生的赤道Rossby波和可能的剪切不稳定性。因此，我们的工作挑战了长期以来的观念，即太阳的发电机磁场只被放大到速跃层的深度，并储存在一个静止的辐射内部。
2022-09-27 astro-ph.SR
Helioseismology over the solar cycle
在过去的25年里，日震学对太阳的内部结构和动力学进行了前所未有的测量。这项工作的大部分是基于全球日震学。现在，当地的日震学也显示出了巨大的希望。这篇评论非常简要地总结了可能与理解太阳磁性起源有关的主要全球性结果。简要总结了最近关于太阳活动周期频率变化和次表层流随时间变化的结果。
2010-03-19 astro-ph.SR
On the hydrostatic stratification of the solar tachocline
我们提出了一种尝试，以调和太阳速跃层故障，一个薄层的对流区，其中地震推断的太阳声速超过相应的值在标准的太阳模型，与一定程度的部分材料混合，我们推测已导致对流过冲，波运输和速跃层环流的组合。我们首先总结的影响，无论是修改模型中的辐射内部的不透明度，或将缓慢或快速速跃层循环。没有一个是单独成功的。然后，我们认为，没有物理上的理由，不完整的材料重新分布下的对流区，这是足够慢，不扰乱辐射平衡。它被简单地模拟为一个扩散过程。我们发现，结合适当的不透明度修改，有可能找到一个密度相关的扩散系数，几乎完全消除了毛刺，与地震学一致的辐射包络。
2018-03-23 astro-ph.SR
Dynamo Confinement of a Radiatively Spreading Solar Tachocline Revealed by Self-consistent Global Simulations
本研究通过全局数值模拟证明，发电机产生的非轴对称磁场通过麦克斯韦应力在辐射扩散状态下约束太阳差旋层，首次实现了符合太阳参数的自洽约束。
2025-07-11 astro-ph.SR
The Solar Orbiter mission and its prospects for helioseismology
太阳轨道器计划成为欧空局的下一个太阳能任务，继承成功的SOHO项目。审查了飞行任务的科学目标、设计及其科学有效载荷。特别强调的是太阳轨道器的角度与日震学。
2010-02-11 astro-ph.SR
Confinement of the solar tachocline by a cyclic dynamo magnetic field
太阳速跃层令人惊讶的薄度至今仍没有得到确切的理解。在众多可能的情况下，建议解释其径向约束，一个假设是基于麦克斯韦应力所施加的循环发电机磁场的太阳穿透皮肤深度以下的湍流对流区。我们的目标是评估在何种条件下（湍流水平的速跃层，发电机产生的领域，传播机制的强度），这种情况下可以实现在太阳速跃层。我们开发了一个简化的1D模型的上部速跃层的影响下的振荡磁场施加从上面。湍流输运用增强的湍流扩散（或反扩散）系数参数化。两个主要的过程中，被认为是湍流粘性传播或辐射传播。进行了广泛的参数研究，以建立物理参数制度下，速度跃层的磁约束，这是由于表面发电机场可以实现。我们已经探索了大范围的磁场振幅，粘度，欧姆扩散率和热扩散率。我们发现，对于大的，但仍然现实的磁场强度，差分旋转可以被抑制在上辐射区（因此速跃层限制），如果弱湍流存在（具有增强的欧姆扩散率$η> 10^{7-8} \, cm^2/s$），即使在存在辐射扩散。我们的研究结果表明，发电机磁场，在弱湍流的存在下，可以防止向内钻速跃层受到粘性扩散或辐射传播。
2017-03-07 astro-ph.SR
Quasi-biennial oscillations in the solar tachocline caused by magnetic Rossby wave instabilities
准两年振荡（QBO）是太阳活动指数中常见的现象。然而，到目前为止，还没有明确的物理机制，所观察到的变化已经提出。本文利用浅水磁流体动力学近似研究了太阳速跃层中磁Rossby波的稳定性。我们的分析表明，典型的差异旋转和强度> 10^5 G的环形磁场的组合触发了周期为2年的m=1磁Rossby波谐波的不稳定性。该谐波相对于赤道是反对称的，其周期（和增长率）取决于微分旋转参数和磁场强度。这种振荡可能导致太阳表面出现周期性的磁通量，从而可能导致观测到的太阳活动特征中的QBO。由于平均磁场的变化和速跃层中的差异旋转，QBO的周期在整个周期内以及在周期与周期之间可能发生变化。
2010-11-05 astro-ph.SR
Magnetic confinement of the solar tachocline: The oblique dipole
本文进行了耦合湍流对流区和辐射区的三维MHD全球太阳模拟。太阳的基本特征，如差异旋转，纬向环流和内波激发恢复。这些现实的模型被用来测试的可能性，有一个原始的内部磁场限制的太阳速跃层。我们发现，最初的限制磁场，我们认为开放到对流信封。角动量通过磁力矩和应力在两个区域之间传输，建立了所谓的费拉罗等旋定律。在所研究的参数空间中，双周循环穿透对磁场的约束失效，也意味着磁场对速跃层约束失效。三维对流运动被证明负责缺乏磁场约束。这些结果对于所考虑的不同磁场拓扑结构（即对齐或倾斜偶极子）是稳健的。
2011-12-06 astro-ph.SR
Dynamics of the solar tachocline III: Numerical solutions of the Gough and McIntyre model
我们提出了第一个数值模拟的太阳内部表现出一个速跃层与高夫和麦金太尔（1998年）的模型。我们发现非线性，轴对称，稳态数值解，其中：（1）大规模的原始场被在对流区中陀螺泵送的下降的纬向流限制在辐射区内（2）辐射区几乎是均匀旋转的，旋转速率与观测结果一致（3）速跃层的大部分是无磁的，在热-风平衡和热平衡中，以及（4）场和流之间的相互作用发生在位于速跃层底部的非常薄的磁性边界层（速跃层顶）内。我们表明，厚度的速跃层规模与振幅的纬向流完全如Gough和麦金太尔预测。我们还确定了参数条件下，可以获得这样的解决方案，并提供了一个简单的解释，以前的数值尝试在重现高夫和麦金太尔模型的失败。最后，我们讨论了我们的研究结果对未来太阳内部数值模型的影响，以及对太阳和其他恒星的未来观测。
2013-04-11 astro-ph.SR
The relationship between solar and stellar tachoclines, dynamos, and spin-down
University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；U.S. National Science Foundation（美国国家科学基金会）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本研究通过两类三维流体模拟发现，含磁场情形下的自激发电机可限制太阳差旋层并传递自转减速，推测差旋层与自转减速及全局发电机密切相关。
2026-09-03 astro-ph.SR
A Dynamo Confinement Scenario for the Solar Tachocline and its Implications for Spin-down in the Radiative Spreading Regime
University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本文研究了太阳湍流层如何通过动力学约束对抗辐射扩散，发现湍流层的自转减退通过Maxwell应力传递至深层辐射区，揭示了自转减退的传播机制。
2026-04-16 astro-ph.SR
Solar-type dynamo behaviour in fully convective stars without a tachocline
在太阳型恒星（具有辐射核和对流包层）中，磁场为星斑、耀斑和其他太阳现象提供动力，并为色球和日冕发射紫外线至X射线波长提供动力。产生磁场的发电机依靠差动旋转对内部磁场的剪切。长期以来，人们一直认为切变发生在辐射核心和对流包络之间的一个称为速跃层的边界层中。完全对流的恒星没有速跃层，它们的发电机机制预计会非常不同，尽管其确切的形式和物理依赖性尚不清楚。在这里，我们报告的观测四个完全对流的恒星，其X射线辐射与其旋转周期以同样的方式在太阳类恒星。由于X射线活动-旋转关系是磁发电机行为的一个公认的代理，这些结果意味着完全对流的恒星也运行着太阳型发电机。因此，在完全对流的恒星中缺乏速跃层表明，这不是太阳发电机的关键成分，并支持发电机起源于整个对流区的模型。
2016-07-26 astro-ph.SR
Helioseismic Evidence That the Solar Dynamo Originates near the Tachocline
New Jersey Institute of Technology（新泽理工学院）；NASA Ames Research Center（美国宇航局艾姆斯研究中心）
日震学研究发现太阳磁力发电机可能起源于湍流层，其旋转梯度表现出与表面磁场蝴蝶图相似的特征，支持深层磁力发电机的存在。
2026-01-06 astro-ph.SR
The effect of the tachocline on differential rotation in the Sun
本文提出了一个研究速跃层对太阳对流区差异自转影响的模型。数学技术依赖于这样的假设，即熵在速跃层内外的等旋面中几乎是恒定的（“混合良好”）。由此产生的解决方案表现出非平凡的功能，惊人地类似于真正的速跃层等旋轮廓在意想不到的细节。这加强了该理论的数学前提。所观察到的旋转模式的速跃层显示出强大的四极结构，一个重要的功能，明确用于构建我们的解决方案。速跃层被局部地视为一个小但有限厚度的内部边界层，然后构造一个显式整体解。因此，在速跃层角速度的内部跳跃和太阳表面附近观测到的角速度的扩散之间可以建立一种动力学联系。在一般情况下，我们的研究结果表明，大部分的太阳对流区是在热风平衡，简单的四极应力，局部半径，调解速跃层过渡从差分旋转均匀旋转的辐射内部。
2010-05-27 astro-ph.SR
On the role of tachoclines in solar and stellar dynamos
位于辐射区和对流区之间的旋转剪切层，即磁力线，在类太阳恒星的磁场产生过程中起着关键作用。我们提出了两套全球模拟旋转湍流对流和发电机。第一组只考虑恒星的对流包层;第二组，针对速跃层的形成，也考虑了辐射带的上部。我们的研究结果表明，所产生的平均流和发电机性质，如增长率，饱和能量和模式依赖于Rossby（Ro）数。对于第一组模型，无论是振荡（2年周期）或稳定发电机的解决方案。第二组中的模型自然地发展出速跃层，这反过来又导致产生强平均磁场。由于磁场也沉积在稳定的深层，其演化时间尺度比没有速跃层的模型长得多。令人惊讶的是，上部湍流对流区的磁场与深部磁场在相同的时间尺度上演化。这些模型的结果在振荡发电机与~30年的周期或在一个稳定的发电机取决于Ro。在使用FOSA计算的平均场发电机系数方面，没有速跃层的振荡模型中的场演化似乎与根据帕克-吉村符号规则传播的发电机波一致。在具有速跃层线的模型中，动力学更为复杂，涉及其他输运机制以及速跃层不稳定性。
2015-12-18 astro-ph.SR
Thermomagnetic Ettingshausen-Nernst effect in tachocline and axion mechanism of solar luminosity variations
结果表明，太阳光度变化的轴子机制的假设表明，太阳轴子粒子出生在太阳的核心，并可能有效地转换回$γ$ -量子在太阳超冲速跃层的磁场是物理相关的。结果还表明，由速跃层中的磁场变化通过热磁Ettingshausen-Nernst效应引起的轴子起源的$γ$ -量子的强度变化直接引起太阳光度的变化，并最终表征太阳的活动和安静状态.在这个机制的框架内，我们得到了轴子与光子耦合强度（$g_{a γ} = 4.4 \cdot 10^{-11} GeV^{-1}$）和强子轴子粒子质量（$m_a \sim 3.2 \cdot 10^{-2} eV$）的估计。它还表明，声称的轴子参数不矛盾任何已知的实验和理论模型独立的限制。
2015-12-06 astro-ph.SR
Helioseismology and solar neutrinos
自六十年代第一次中微子实验和第一次太阳振动观测以来，太阳中微子和日震学的研究就紧密地交织在一起。早期详细的日震分析为标准太阳模型提供了强有力的支持，因此清楚地表明，预测和观测到的中微子通量之间的差异必须在中微子物理学方面找到解决方案，现在已经完全被直接观测所证实。随着中微子性质的充分表征，我们现在能够将中微子观测和日震学结合起来，以更全面地了解太阳核心的条件。在这里，我提供了一个个人的，主要是历史的概述这些发展。
2018-09-09 astro-ph.SR
Convectively stabilised background solar models for local helioseismology
在局部日震学中，波传播的数值模拟有助于模拟太阳波与背景太阳模型的扰动相互作用。然而，运动方程的解包括对流模式，可以淹没我们感兴趣的波。出于这个原因，我们选择首先通过改变垂直压力梯度来稳定背景太阳模型。在这里，我们比较我们的对流稳定模型的本征模与标准的太阳能模型（模型S），并找到一个很好的协议。
2010-02-09 astro-ph.SR
Equatorial magnetohydrodynamic shallow water waves in the solar tachocline
本文研究了环形磁场对太阳速跃层中浅水波动力学的影响。一个亚绝热温度梯度在上过冲层的速跃层的原因显着减少的表面重力速度，这将导致捕获的波赤道附近和增加的Rossby波周期的时间尺度的太阳周期。在上速跃层条件下，得到了赤道磁流体动力学（MHD）浅水波的色散关系，并进行了解析和数值求解。发现环向磁场将赤道Rossby波和Rossby-重力波分裂为快模和慢模。对于一个合理的约化重力值，全球赤道快磁Rossby波（与赤道范围的空间尺度）有11年的周期，匹配的活动周期的时间尺度。这些解局限于纬度20-40之间的赤道附近，与太阳黑子活动带重合。赤道慢磁罗斯贝波的周期为90-100年，类似于观察到的周期强度的长期调制，即，Gleissberg循环赤道磁Kelvin波和慢磁Rossby重力波具有1-2年的周期性，可能对应于观测到的年振荡和准两年振荡。赤道快速磁-罗斯比-重力波和磁-惯性-重力波具有数百天的周期，可能是观测到的里格型周期的原因。因此，赤道MHD浅水波在上冲速跃层可以捕捉到所有的时间尺度观测到的太阳活动的变化，但详细的分析和数值研究是必要的，使一个坚定的结论对波的连接到太阳发电机。
2018-04-06 astro-ph.SR
Sounding the Solar Cycle with Helioseismology: Implications for Asteroseismology
我对IAC冬季学校的简介是涵盖日震学的观测结果，标记这些结果对太阳型恒星的星震研究可能的影响。我希望建立这样的联系，这意味着我主要集中在低角度（低l）太阳p模式的结果上，特别是来自“太阳作为一颗星”观测的结果（当然，这对从日震学到星震学的经验转移最有指导意义）。讲座涵盖了日震学的许多方面-现代日震学是一个多样化的领域。在这些笔记中，我决定集中讨论一个主题，即用日震学“探测”太阳活动周期，而不是对每个方面进行适度的详细讨论。我涵盖了讲座的主题，也包括了一些新的材料，既与讲座主题有关，也与我没有时间涵盖的其他方面有关。整个开发和讨论的asteroseismology的影响。
2011-09-22 astro-ph.SR
Thermomagnetic Ettingshausen-Nernst effect in tachocline, magnetic reconnection phenomenon in lower layers, axion mechanism of solar luminosity variations, coronal heating problem solution and mechanism of ADM variations around BH
它表明，量子引力的全息原理（在宇宙的全息图中，因此在我们的银河系中，当然也在太阳上！），其中引力理论和量子力学之间的冲突消失，产生了巴布科克-莱顿全息机制。与太阳发电机模型不同的是，它通过速跃层中的热磁Ettingshausen-Nernst（EN）效应产生强的环形磁场。因此，借助于热磁EN效应，简单地估算出例如太阳的速跃层中理想气体的磁压，可以间接地证明，利用量子引力的全息原理，速跃层的排斥环向磁场（$B_{tacho}^{Sun} = 4.1 \cdot 10^7 ~G = - B_{core}^{Sun}$）精确地“中和”太阳核心的磁场，因为磁场在速跃层和核心中的投影值相等，但方向相反。基本问题是磁通量管（MFTs）的反发电机模型的广义问题，其中包括磁周期在内的两种全息效应（热磁EN~效应和Babcock-Leighton全息机制）的性质体现在非对称暗物质（ADM）的调制中，从而体现在太阳内部的太阳轴子中。
2020-01-21 astro-ph.SR
Exploring hydrodynamical stellar tachoclines along stellar evolution
本文针对太阳型恒星演化中较差自转层输运问题，采用 Mathis Zahn 2004 形式体系与薄层近似，建模不同自转状态下的较差自转、经向环流及混合系数。
2025-10-20 astro-ph.SR
On the Tachocline Zone Location in the Sun, the Luminosity Transport time scale, the Rotational Inertia and their Time Variation in Standard Solar Evolution Models
使用GONG标准太阳演化模型对太阳从ZAMS阶段的演化进行采样的研究显示了以下内容。速斜带的位置几乎是固定的，因为它不受壳燃烧的影响，尽管它与太阳的膨胀共同移动，直到现在的4.6 Gyr。太阳的光度输运时间尺度完全由光子扩散控制，在演化过程中从204000年减少到187000年。太阳的转动惯量从6.73x10^46 kg m^2逐渐增加到目前的7.09x10^46 kg m^2，但在同一时期，惯性常数从0.0911减小到0.0736。
2014-02-22 astro-ph.SR
Magneto-Rossby waves in the solar tachocline and the annual variations in solar activity
在许多太阳活动周期中，许多太阳活动指数都有年度振荡。最近多个航天器对日冕亮点的观测揭示了缓慢的逆行环形相位漂移（1年振荡的速度为3 m/s），这自然表明它们与内部的Rossby型波有关。本文从理论上研究了具有环形磁场的太阳速跃层中的全球磁开尔文波和磁Rossby波的动力学。利用球坐标，解析地得到了波的色散关系和解的纬向结构。我们还得到了纬向差异转动下的不稳定磁Rossby波谐波谱。估计的周期和相速度表明，磁Rossby波，而不是开尔文波符合1年振荡的观测。另一方面，格林威治皇家天文台太阳黑子面积的Morlet小波分析显示，在半球和全圆盘数据中，太阳黑子面积的周期为450-460天、370-380天、310-320天、240-270天和150-175天。理论结果与观测结果的比较使我们得出结论，全球磁开尔文波在上冲速跃层可能是负责的450-460天（1.3年）的周期，而其余的周期可以连接到不同的谐波的全球快磁Rossby波。
2019-04-29 astro-ph.SR
Nonlinear Evolution of Axisymmetric Twisted Flux Tubes in the Solar Tachocline
数值研究了薄球壳中磁场和流体流动的演化。我们把初始场看作是一个纬向受限的、主要是环形的磁通管。对于纯粹的环形，无扭曲的通量管，我们恢复以前已知的径向粉碎不稳定性，并进一步表明，在非线性制度，这些不稳定性可以非常有效地破坏原来的领域。对于也包括极向分量的扭曲通量管，存在几种可能性，包括径向破碎不稳定性的抑制，但也有更直接的诱导演化，这是因为扭曲通量管通常不是控制方程的平衡解。
2009-12-29 astro-ph.SR
Towards a self-consistent hydrodynamical model of the solar tachocline
本研究指出经典SZ92太阳差旋层流体动力学模型的输运假设与最新分层湍流模型不符，提出角动量和热输运均由水平湍流扩散主导的自洽新模型，给出厚度标度关系并分析其特性与局限。
2025-01-13 astro-ph.SR
Probing the structure of local magnetic field of solar features with helioseismology
受太阳局部次表层磁结构问题的启发，我们利用数值模拟研究了波在不同尺寸的单块磁通量管中的传播。团模型可以很好地近似模拟太阳黑子以及由致密的细通量管集合组成的太阳谱斑区。这类模拟是探索与太阳磁场活动直接相关的各种太阳特征的结构和动力学的有力工具。
2013-10-28 astro-ph.SR
Helioseismology with Solar Orbiter
太阳轨道器任务将于2017年7月发射，将携带一套遥感和现场仪器，包括偏振和日震成像仪（PHI）。PHI将提供强度和多普勒速度高节奏的太阳图像，适合于进行新的日震研究。太阳轨道器航天器的轨道将达到太阳纬度21度（到延长任务结束时达到34度），从而将能够对极地地区进行首次当地日震学研究。在这里，我们考虑一系列的科学目标，以解决由日震学在基线遥测分配（51吉比特每轨道，目前的基线）和科学观测窗口（基线3x 10天每轨道）。一个特别重要的目标是测量高纬度地区的大规模流动（旋转和纬向流），这些流动在很大程度上是未知的，但在通量输送发电机中发挥着重要作用。该轨道提供的地球-太阳-航天器角度的全部范围将使通过将PHI与另一种仪器相结合而从两个有利位置进行日震学成为可能：立体日震学将使人们能够研究太阳内部深处，并更好地了解平静太阳和太阳黑子中太阳振荡的物理学。我们已经使用了一个模型的PHI仪器，以研究其性能的日震学应用。作为输入，我们使用了6小时的时间序列的现实太阳磁对流模拟（Stagger代码）和SPINOR辐射转移代码合成的观测。模拟的太阳振荡功率谱表明，该仪器适用于日震学研究。特别是，指定的点扩散函数，图像抖动和光子噪声是没有障碍的一个成功的任务。
2014-06-20 astro-ph.SR
Confinement of the Solar Tachocline by a Non-Axisymmetric Dynamo
本研究通过三维数值模拟分析太阳发电机磁场强度对差旋层限制的影响，发现非轴对称旋转场分量在强场下可实现差旋层限制，揭示了快速磁场限制的新机制。
2024-01-08 astro-ph.SR
Nonlinear Evolution of Global Hydrodynamic Shallow-Water Instability in Solar Tachocline
我们提出了一个完全非线性流体动力学的“浅水”模型的太阳速跃层。该模型包括一个全球性的球壳差动旋转的流体，它有一个可变形的顶部，从而允许沿纬度和经度方向的径向方向的运动。当系统受到扰动时，在其非线性演化过程中，微分旋转、高频重力波及其相互作用会产生不稳定的低频浅水剪切模态。在该模型中，辐射线和超调线分别用高有效重力值和低有效重力值来表征。建立了一个包含很低数值扩散的半隐式谱格式，我们进行了浅水模式的非线性演化。我们的初步结果表明：（i）高纬急流或极上旋的发生是由于不稳定的水动力浅水扰动和差异旋转的非线性演化;（ii）扰动中的雷诺应力以及壳层厚度和纬向流的变化是差异旋转演化的原因;（iii）扰动能量主要集中在最低的纵向波数上，（iv）在扰动和未扰动状态之间的能量振荡是由于在几乎无耗散的系统中这些模式的演化而发生的，以及（v）扰动是地转的，但偶尔会发生地转平衡的非调整，特别是在高有效重力的情况下，导致重力波的产生。我们还发现，一个线性稳定的微分旋转轮廓保持非线性稳定。
2011-11-21 astro-ph.SR
Local Helioseismology: Three Dimensional Imaging of the Solar Interior
太阳支持丰富的内波频谱，这些内波是由湍流对流持续激发的。GONG网络和MDI/SOHO空间仪器提供了一个独特的空间分辨太阳振荡观测数据库，涵盖整个太阳黑子周期（11年）。局部日震学是一套利用波的传播时间和局部模式频率的测量在三维空间探测太阳内部的工具。局部日震学发现了（i）与对流有关的近地表矢量流（ii）太阳黑子周围250 m/s的次表层水平外流（iii）活动区周围~50 m/s的扩展水平流（在表面附近会聚，在下面发散），（iv）科里奥利力对对流和活动区流的影响（v）15 m/s极向纬向流的地下特征，（vi）围绕活动平均纬度的纬向环流的+/-5 m/s随时间变化的深度依赖分量，以及（vii）太阳远侧的磁活动。
2010-01-06 astro-ph.SR
Global Helioseismology
日震学是天体物理学最成功的领域之一。对太阳振荡的观测和定性使太阳地震学家能够以前所未有的彻底性研究太阳的内部结构和动力学。地面网络和专门的空间任务提供了高质量的数据，使复杂的推理技术得以发展。该领域的成就包括确定太阳光球氦丰度（不受光谱限制）、对流区底部的精确定位以及恒星辐射区微观扩散重要性的证明。日震学在验证用于计算太阳和恒星模型的框架方面也发挥了关键作用，并在所谓的太阳中微子问题中发挥了重要作用。在当前的天体物理学时代，随着星震学对精确描述恒星的重要性日益增加，太阳仍然扮演着至关重要的校准角色，充当恒星模型的基准。随着对太阳丰度的修正和目前有关辐射不透明度计算的讨论，太阳作为基础物理实验室的作用是无可争议的。在这个简短的回顾中，我将讨论一些推理技术在日震学领域的发展，致力于开发太阳全球振荡模式。
2019-12-04 astro-ph.SR
Magnetic confinement of the solar tachocline: II. Coupling to a convection zone
观测到的太阳速跃层薄的原因仍然没有很好的理解。已经提出的解释之一是，原始磁场使辐射区的旋转均匀。我们在这里测试的有效性，通过3D数值MHD模拟，包括辐射区和对流区的这种磁性的情况下。采用滞弹性球谐函数（ASH）程序进行了数值模拟。计算域从$0.07\;R_\odot$扩展到$0.97\;R_\odot$。在我们研究的参数区域中，与旋转轴对齐的偶极化石场不能保持被限制在辐射区中。当场线被允许与对流区底部的湍流非定常对流运动相互作用时，3D效应防止了场约束。与之前的工作一致，我们发现偶极化石场，即使最初深埋在辐射区内部，也会扩散到对流区。根据费拉罗等旋定律，它在辐射带上留下了对流带纬向差异旋转的印记，这是没有观察到的。
2011-07-19 astro-ph.SR
Addressing the acoustic tachocline anomaly and the lithium depletion problem at the same time
目前的标准太阳模型既不能正确解释光球锂的丰度，也不能再现推断出的太阳声速剖面。在太阳对流信封的底部扩散过冲先前已被证明可以解决这些模型的不足之处。在本文中，我们提出了一个分析的太阳模型与四个不同的参数化扩散过冲。我们发现，这些模型能够恢复正确的锂耗尽，无论参数化，如果过冲被抑制，在早期的进化阶段。此外，扩散过冲的参数化已被证明可以改善推断的声速分布。然而，所提出的模型都不能同时解决这两个模型的不足之处，这表明扩散过冲本身是不足的，以考虑到观察。
2018-10-22 astro-ph.SR
Magnetohydrodynamic shallow water equations with the alpha effect: Rossby-dynamo waves in solar--stellar tachoclines
本文研究穿透对流对类太阳恒星塔科林中罗斯比波的影响，提出磁流体动力学浅水方程，发现与α效应相关的新振荡模，其周期对应太阳活动周期，为内部磁性和恒星发电机提供新范式。
2025-10-10 astro-ph.SR
Some glimpses from helioseismology at the dynamics of the deep solar interior
日震学教会了我们很多关于太阳内部的分层和运动学的知识，足以让我们着手进行比以前更详细的动力学研究。迄今为止，最复杂的研究是对流区的数值模拟，特别是近年来，从中学到了很多东西。这些模拟，以及他们所面临的地震学证据，在本卷的其他地方进行了审查。我们对太阳内部辐射的全球动力学的理解还处于一种更为原始的状态。尽管如此，还是取得了一些进展，地震学的推断为我们提供了更多的证据。我在这里总结了其中的一些，并在传递的提示中提到了未来的方向。
2015-05-31 astro-ph.SR
Global helioseismology (WP4.1): From the Sun to the stars & solar analogs
太阳作为恒星的观测把我们的恒星作为恒星观测的参考。在这里，我回顾了SPACEINN全球地震学小组（工作包WP 4.1）在过去3年中开展的活动。特别是，我们将解释SPACEINN seismic+门户网站上提供的新交付成果。此外，将特别注意表面动力学（旋转和磁场）。在描述了大约300颗类太阳恒星的旋转和磁性并为其定义了适当的度量之后，我们使用它们的地震特性来描述18个太阳类似物，并研究了它们的表面磁性和地震特性。这使我们能够将太阳与它的兄弟姐妹进行比较。
2016-11-11 astro-ph.SR
Comparison of solar surface flows inferred from time--distance helioseismology and coherent structure tracking using HMI/SDO observations
我们使用日震时间-距离反演和相干结构跟踪太阳颗粒的太阳表面上的水平流的测量进行比较。跟踪提供了太阳表面上的二维水平流，而时间-距离反演估计了浅近地层中的全三维速度流。这两种技术都使用HMI观察作为输入。我们发现从这两种技术产生的各种测量之间的良好的相关性。此外，我们发现这些测量值和时间平均多普勒视线速度之间有很好的一致性，并且还对由3-D时间-距离反演产生的垂直流进行了合理性检查。
2013-05-04 astro-ph.SR
Magnetic Rossby waves in the solar tachocline and Rieger-type periodicities
除了11年的太阳活动周期外，在第21太阳活动周期期间，在高能太阳耀斑中发现了另一个大约155-160天的周期，并且还报道了它在太阳黑子区和强磁通量中的存在。这种周期性具有难以捉摸和神秘的特征，因为它通常只出现在太阳活动周期的最大值附近，并且似乎与太阳表面周期性出现的强磁通量有关。因此，它可能与速跃层有关，速跃层是位于太阳对流区底部附近的一个薄层，那里储存着强发电机磁场。本文研究了存在环向磁场和纬向差异旋转时速跃层中Rossby波的动力学。我们的分析表明，磁Rossby波一般是不稳定的，增长率是敏感的磁场强度和纬向差分旋转参数。在整个太阳活动周中，差旋和磁场强度的变化增强了在太阳活动周极大值附近速跃层上部特定谐波的增长率。这个谐波相对于赤道对称，周期为155-160天。波振幅的快速增加可能会导致出现磁通量，从而导致观测到与磁通量相关的太阳活动指标的周期性。
2009-11-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Progress in global helioseismology: a new light on the solar modelling problem and its implications for solar-like stars
自从第一次观测到太阳振动以来，日震学一直是天体物理学中最成功的领域之一。高质量的数据是通过实施地面观测站网络（如GONG项目或BiSON网络）以及天基望远镜（如SOHO和SDO任务）获得的。除了改进观测数据外，太阳地震学家还开发了复杂的技术来推断太阳的内部结构。这些方法在地球物理学领域已经广泛使用，称为反演技术。它们允许确定太阳对流包层的位置，其氦丰度和热力学量的内部径向分布。早在20世纪90年代，这些比较表明太阳模型和太阳之间的一致性非常高。然而，向下修订的CNO表面丰度在太阳引起了急剧减少，导致太阳模型问题的协议。10多年后，在天基测光飞行任务的时代-这些飞行任务已将类太阳恒星的星震学确立为获得其质量、半径和年龄的标准方法-太阳模型问题仍有待解决。我们将介绍新的日震反演结果，讨论当前太阳模型的不确定性以及太阳问题的一些可能解决方案。我们将展示日震学如何帮助我们掌握模型中的错误。我们还将表明，远不是一个参数的太阳模型的细节，太阳的问题有显着的影响，地震学类太阳恒星，在主序星和超越，影响asteroseismology作为一个整体，以及需要精确和准确的知识，恒星的质量，半径和年龄的领域，如银河系考古学和系外行星学。
2019-06-19 astro-ph.SR
Shear-driven magnetic buoyancy in the solar tachocline: Dependence of the mean electromotive force on diffusivity and latitude
本研究通过局部笛卡尔模型数值模拟，证明在旋转流体中增加 Prandtl 数可增强贯穿层剪切驱动的磁浮力不稳定性，从而产生更强的平均电动势，且该效应受纬度影响微弱，是太阳发电机极向场再生的可行机制。
2024-10-10 astro-ph.SR
On Limiting the Thickness of the Solar Tachocline
我们提出了在太阳的耦合对流和辐射区域的轴对称模拟，以调查角动量的辐射内部的演变。流体动力学和磁流体动力学模型运行。我们发现了一个初始的快速调整，在这个调整中，对流区的差异旋转粘性地传播到辐射内部，从而形成了一个“速跃层”。在极地地区，在速跃层中发展的反向旋转的双斜环流圈阻止了速跃层的随后扩展。在赤道附近，这样一个反向旋转的细胞是更间歇性和速跃层渗透深度继续增加，虽然比以前预测的更慢。在磁模型中，我们施加了一个偶极场最初局限于辐射内部。磁性模型的行为与它们的非磁性对应部分非常相似。尽管与对流区相连，但对流区和辐射区之间的角动量传递非常小。因此，虽然看起来磁场对于停止速跃层扩散不是必需的，但如果连接到对流区，它也不会促进这种扩散。
2011-04-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Changes in the solar rotation over two solar cycles
我们使用来自地面和空间仪器的日震数据来分析自太阳活动周期23开始以来太阳自转的变化，重点是研究周期23和24之间的差异。我们发现，太阳自转的性质确实是不同的两个周期。虽然纬度独立分量的变化遵循太阳周期指数，但其他一些分量的行为更为复杂。太阳纬向流的行为及其空间梯度也发生了实质性的变化。虽然第24周期的纬向气流总体上弱于第23周期，但有明显的迹象表明第25周期的出现。我们还研究了太阳速跃层的性质，特别是它的位置、宽度和穿过它的自转速率的变化（或跳跃），发现穿过速跃层的自转速率的变化具有显著的时间变化。我们还发现，太阳活动24周的变化与23周的变化有很大的不同。我们没有发现任何统计上的显着变化的位置或宽度的速跃层。
2019-08-14 astro-ph.SR
Large-scale photospheric motions determined from granule tracking and helioseismology from SDO/HMI data
太阳中的大规模流动在与太阳周期相关的发电机过程中起着重要作用。重要的大尺度流动是差异旋转和纬向环流，其振幅分别为km/s和几m/s。这些流动也有一个周期相关的组件，即扭转振荡。我们的尝试是确定大规模的等离子体流在太阳表面上的水平流速推导使用的技术，太阳粒子跟踪，多普勒，和时间距离日震学。利用相干结构跟踪（CST）和时距日震学方法，对30天HMI SDO序列上的太阳差异自转和日面纬向环流进行了研究。一个大的太阳黑子对这些大规模的流动与特定的7天HMI SDO序列的影响也进行了研究。CST在太阳表面上测量的大尺度流与由相同数据确定的日震学在表面以下前1 Mm的相同流在幅度和方向上是很好的一致。扭转波也位于相同的纬度，振幅相同的数量级。我们能够使用CST方法正确地测量纬向环流，只有三天的数据，并在经度+和-15度之间进行平均。我们的结论是，CST和多普勒速度的组合，使我们能够正确地检测差分太阳自转，也较小的振幅流，如纬向环流和扭转波。我们的方法的结果是在良好的协议与日震测量。
2018-01-26 astro-ph.SR
Time--Distance Helioseismology Data Analysis Pipeline for Helioseismic and Magnetic Imager onboard Solar Dynamics Observatory (SDO/HMI) and Its Initial Results
太阳动力学天文台（SDO/HMI）上的日震和磁成像仪提供了对太阳振荡的连续全圆盘观测。我们开发了一个基于时间-距离日震学方法的数据分析管道，使用HMI多普勒频移观测来测量声学旅行时间，并通过反演这些测量来推断太阳内部特性。该管道用于每8小时制作一次深度范围从0到20微米的地下波速扰动和水平流速的近实时全磁盘地图。此外，卡林顿次表层属性的天气图是从这些全磁盘地图。该管道还可用于选定的目标区域和时间段。我们解释了管道组织和程序的细节，包括HMI多普勒观测的处理，旅行时间的测量，反演以及全磁盘和天气图的构造。一些初步的结果，从管道，包括全磁盘流图，太阳黑子次表面流场，和内部旋转和湍流速度，提出。
2011-03-23 astro-ph.SR
Helioseismology: a fantastic tool to probe the interior of the Sun
日震学是研究全球太阳振荡的科学，已被证明是研究太阳内部结构和动力学的一个非常强大的工具。例如，通过在地球和空间进行日震学实验，对太阳振荡频率观测的时间变化进行的研究表明，太阳的形状随着太阳活动周期的时间尺度而变化。特别是，通过将反演技术应用于振荡频率的观测，已经获得了关于太阳的意义深远的推论。到目前为止，结果表明，太阳结构非常接近标准太阳模型的预测，最近，近地表区域可以探测到足够高的空间分辨率，以便调查状态方程和太阳包层氦丰度。同样的日震反演方法可以应用于旋转频率分裂，以高精度推导出太阳的内部旋转速度，作为半径和纬度的函数。这也使我们能够研究太阳的一些全球天体物理性质，如角动量，引力四极矩和表面上引起的扭曲效应（扁率）。日震的方法和我们已经从它学到了在过去几十年中关于太阳内部的审查。
2012-12-20 astro-ph.SR
Topological plasma oscillations in the solar tachocline
本文利用浅水磁流体动力学方程研究太阳差旋层等离子体振荡，发现磁开尔文波和磁柳井波具有拓扑保护特性，为日震学观测解释提供了新的理论依据。
2024-01-15 astro-ph.SR hep-ph physics.plasm-ph
Towards inertial-mode helioseismology: Direct sensing of solar rotation at 75 deg latitude and 0.8 Rsun
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung（马克斯·普朗克太阳系统研究所）；Institut für Astrophysik und Geophysik, Georg-August-Universtät Göttingen（哥廷根大学天文与地球物理研究所）；Center for Astrophysics and Space Science, NYUAD Institute, New York University Abu Dhabi（纽约大学阿布扎比分校天体物理学与空间科学中心）
本文通过高纬度惯性模式的观测，直接探测太阳自转，利用HMI/SDO提供的参考自转剖面，结合验证准确的特征值求解器，计算出高纬度惯性模式的频率扰动，发现其灵敏度核在75度纬度和0.8个太阳半径处达到峰值，并提出高纬度区域非线性修正的自转率修改方案，展示了惯性模式太阳震学在太阳对流区内部的直接约束作用。
2026-05-19 astro-ph.SR
Spin-down dynamics of magnetized solar-type stars
人们早就知道，太阳型恒星在它们的主序星寿命期间通过磁制动经历了显著的自旋下降。然而，磁制动只作用于表面层;目前还不完全了解角动量如何在恒星内部传输，以及自旋下降信息如何快速传递到内部深处。在这项工作中，我们利用最近在了解太阳内部动力学方面取得的进展来模拟其他太阳型恒星的内部。按照Gough和McIntyre（1998）的观点，我们假设这些恒星的辐射区的大部分是由于嵌入的大尺度原始场的存在而保持均匀旋转的，该原始场被从对流区向下涌来的大尺度纬向流限制在稳定分层的无磁速跃层之下。我们推导出简单的方程来描述该模型内部对表面层自旋下降的响应，这与MacGregor和Brenner（1991）的两区模型相同，耦合时标与速度跃层上的局部Eddington-Sweet时标成比例。这个时间尺度取决于恒星的自转速率和速跃层的厚度，根据恒星的性质，可以从几十万年到几个陀螺。模型的定性预测似乎与观测结果一致，但敏感地依赖于假设的速度跃层厚度对恒星自转速率的函数依赖性。
2014-01-05 astro-ph.SR
Spectropolarimetrically accurate magnetohydrostatic sunspot model for forward modelling in helioseismology
我们提出了一种技术来构建一个大规模的太阳磁场浓度的分光偏振精确的磁流体静力学模型，模仿太阳黑子。利用所建立的模型模拟了声波在太阳内部和太阳黑子嵌入光球层中的传播、转换和吸收过程，利用中性铁磁敏光球层吸收线$6173\mathrmÅ$，计算了太阳盘面不同位置的连续谱强度、多普勒速度和全Stokes矢量等观测量，并分析了太阳光球辐射输运的非定域性对日震观测的影响。使用平分线形状进行多高度观察。在不同高度的线形成区域内的不同位置在太阳盘的声功率的差异进行了模拟和表征。在模拟观测远离太阳盘中心的太阳黑子本影时，声功率的增加被确认为慢磁声波。
2015-04-09 astro-ph.SR
Farside helioseismology with Sun-as-a-star data: the solar cycle as seen with 7-day-long BiSON timeseries
本研究利用BiSON 32年观测的7天分段类恒星太阳日震数据拟合p模频谱，验证了太阳活动对模式频率的影响及背面活动的作用，为短序列研究类太阳振荡体的活动相关星震频移提供了可能。
2025-01-14 astro-ph.SR
A more realistic representation of overshoot at the base of the solar convective envelope as seen by helioseismology
太阳对流层底部附近的层结是由对流过冲和元素扩散过程控制的，该区域被广泛认为在太阳发电机中起着关键作用。在该地区的分层引起的太阳能p模式，它已被用来确定太阳能对流区的深度和调查的对流过冲的程度的频率的特征信号。以前的日震调查表明，太阳的球对称分层在这一地区比在一个标准的太阳模型没有过冲平滑，并排除了简单的模型纳入过冲，延长该地区的绝热分层和有一个或多或少的突然过渡到亚绝热分层在边缘的过冲区域。在本文中，我们考虑物理动机的模型，有一个平滑的过渡，在分层桥接该地区从较低的对流区的辐射内部下方。我们发现，这样的模型是在更好的协议与日震数据比标准的太阳模型。
2011-02-20 astro-ph.SR
