Subsurface Flows in and Around Active Regions with Rotating and Non-rotating Sunspots
本文用环形图技术研究了三种不同类型活动区下的地下地层水平速度随时间的变化。在这项研究中，我们选择了活动区（AR）10923，10930，10935从三个连续的卡林顿旋转：AR 10930包含一个快速旋转的太阳黑子在一个强大的新兴活动区，而其他两个有非旋转的太阳黑子与新兴的流量在AR 10923和AR 10935衰减通量。覆盖的深度范围是从表面到约12微米。为了尽量减少系统效应的影响，选择活跃和安静的区域，以便在太阳盘面上相同的日射位置观察这些区域。我们发现一个显着的变化，在活跃地区的水平速度的两个组件相比，安静的地区。在新兴的通量区域的幅度高于在衰减通量区域，与早期的研究结果一致。此外，我们清楚地看到，在AR 10930纬向和纬向流分量的深度剖面的显着的时间变化，与纬向分量的变化更加明显。我们还注意到，在AR 10930中最靠近旋转黑子的区域中等离子体运动的显著影响，而在所有三种情况下，非旋转黑子周围的区域受其附近活动区域的影响最小。
2012-05-10 astro-ph.SR
A Comparison of Solar Cycle Variations in the Equatorial Rotation Rates of the Sun's Subsurface, Surface, Corona, and Sunspot Groups
利用太阳光学观测网（SOON）1985-2010年太阳黑子群资料，计算了太阳黑子群年平均赤道自转率的变化，并与已知的太阳赤道自转率变化进行了比较：i）等离子体自转率在0.94Rsun，0.95Rsun，...，1.0全球振荡网络组（GONG）在1995-2010年期间测量的Rsun，ii）1992-2001年期间从Yohkoh/SXT全磁盘图像确定的软X射线日冕数据，iii）1998-2006年期间在太阳和日光层天文台（SOHO）/EIT图像中跟踪的小亮日冕结构（SBCS）数据，以及iv）1986-2007年期间的威尔逊山多普勒速度测量。很大一部分太阳黑子群的平均差旋廓线（直到大约30度纬度）介于0.94Rsun和0.98Rsun的内差旋率廓线之间。太阳黑子群的年平均赤道自转率变化似乎滞后于赤道自转率的变化。太阳日冕赤道自转速率的太阳周期变化与太阳黑子的太阳周期变化非常接近，从威尔逊山多普勒速度数据确定的赤道旋转速率的变化非常类似于从太阳黑子群数据确定的赤道旋转速率的相应变化，太阳黑子群数据包括太阳黑子群的异常角运动（>每天3度）的值。这些结果的影响指出。
2013-07-26 astro-ph.SR
Helioseismology of Sunspots: A Case Study of NOAA Region 9787
各种日震学方法被用来研究NOAA活动区9787的太阳黑子的地下特性。选择这个太阳黑子是因为它是轴对称的，在2002年1月20日至28日期间几乎没有演化，并且由MDI/SOHO仪器连续观测。(...)波的传播时间和模式频率受到太阳黑子的影响。在大多数情况下，通过太阳黑子传播的波包具有缩短的旅行时间。然而，在短的旅行距离，旅行时的变化的符号似乎敏感地依赖于如何处理数据，特别是在频率波数空间的过滤。我们进行了两个线性反演波速：一个使用旅行时和相速滤波器，另一个使用模式频率从环分析。这两个反演给出了符号相反、振幅不同的地下波速剖面。(...)从AR 9787的研究中，我们得出结论，我们目前无法提供太阳黑子的地下结构和动力学的统一描述。
2010-02-11 astro-ph.SR
Sunspot simulations: penumbra formation and the fluting instability
凹槽不稳定性被认为是太阳黑子通量管次表面结构的驱动因素。我们进行了一系列的数值实验，我们使用不同的初始曲率的通量管，以研究开槽不稳定性的影响的亚表面结构的斑点。我们使用了MURaM代码，它以前被用来模拟完整的太阳黑子，首先计算四个太阳黑子的板几何形状，然后两个完整的圆形斑点的极性相反。我们发现通量管的曲率确实决定了通量管将经历的开槽程度-通量管越弯曲，它就变得越开槽。此外，具有强曲率的太阳黑子在表面有很强的水平场，因此很容易形成半影暗条。凹槽状的太阳黑子最终会从下面分裂，在凹槽开始后几个小时，表面会出现光桥。
2020-11-23 astro-ph.SR
Investigation of a Sunspot Complex by Helioseismology
太阳黑子区域经常形成活动复合体，可能存在几个太阳旋转，并代表太阳磁场活动的主要组成部分。有人认为，活动区在空间和时间上的接近可能与共同的地下根或活动“巢穴”有关。EUV图像显示，活动区域在日冕中是磁性连接的，但尚未建立地下连接。我们调查的地下结构和动态的一个大型复杂的活动，NOAA 10987-10989，在SOHO/MDI动态运行在2008年3月至4月，这是整个日光层间隔（WHI）运动的一部分。在这个复杂的活动区出现在一个狭窄的纬度范围内，可能代表一个地下环形通量管。我们使用MDI的全磁盘多普勒测量扰动的声波旅行时间的不同深度，通过使用时距日震学，并获得声速和流量地图的旅行时间反演。地下水流图显示了一个有趣的动态衰减的活动区域与持续的剪切流，这可能是重要的驱动耀斑和CME活动，在WHI活动期间观察到。我们的分析，包括地震声速反演结果和深源走时异常的分布，给出了磁结构的发散根的指示，正如可以从$Ω$环结构中预期的那样。然而，在0-48毫米的深度范围内，在这个复杂的活动中的三个活动区之间没有明确的联系。
2011-02-19 astro-ph.SR
Impact of subsurface convective flows on the formation of sunspot magnetic field and energy build-up
强烈的太阳耀斑发生在$δ$ --以单个半影中相反极性的磁通量为特征的斑点。对流湍流会强烈影响通过从对流区到光球层的通量出射形成太阳黑子。对流对$δ$ -斑的形成有多重要还没有被证明。本研究的目的是揭示对流区对流对太阳黑子磁场形成和演化的影响。利用辐射磁流体动力学程序R2D2模拟了对流区磁通量管的出现和输运过程。我们进行了93个模拟，通过分配扭曲的通量管在对流区的不同位置。结果，$δ$型和$β$型磁场分布仅由通量管周围对流的差异再现。$δ$ -斑是由光球上正负磁通量碰撞而形成的。$δ$斑点的单极和双极旋转是由磁扭曲和扭动驱动的，将磁螺旋度从对流区传输到日冕。我们探测到光球层中的非势磁场分布与对流区中下降羽流的位置之间有很强的相关性。在通量出现前h，可检测到$20$ - $30$的相关性。结果表明，通过探测对流区的下降流剖面，可以在光球层出现磁通量之前预测光球层的高自由能区。
2022-09-13 astro-ph.SR
Understanding the Travel-time Asymmetry of Acoustic Waves in Sunspots With Time-distance Helioseismology
Peking University（北京大学）；National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家空间科学中心）；Instituto de Astrofísica de Canarias（加那利天体物理研究所）；Universidad de La Laguna（拉古纳大学）；Indian Institute of Astrophysics（印度天体物理研究所）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）
该研究利用时间-距离日震学研究太阳黑子内声波传播，测量进出黑子波的传播时间并建模。发现进出波传播时间均缩短且有不对称性，总体减少或因多种因素，不对称或与地下流动有关，虽模型再现部分特征，但仍有定量差异。
2026-07-29 astro-ph.SR
Helioseismic holography of simulated sunspots: magnetic and thermal contributions to travel times
波通过太阳黑子的传播涉及声波和磁波之间的转换。此外，太阳黑子的热结构与安静太阳的热结构有很大不同。因此，对太阳黑子的当地日震测量结果的解释长期以来一直是一个挑战。为了理解这些测量结果，我们对太阳黑子中的波传播进行了数值模拟。日震全息测量所得到的模拟波场显示定性协议与实际太阳黑子的观测。我们使用额外的数值实验来确定，分别，太阳黑子的热结构的影响和太阳黑子磁场的直接影响。我们使用射线近似表明，热（非磁性）太阳黑子模型中的走时偏移主要是由威尔逊凹陷引起的波路径变化产生的，而不是波速度的变化。这表明，太阳黑子地下结构的反演必须考虑到密度的局部变化。在水平相速度和频率的某些范围内，在全磁太阳黑子模型和热模型中测量的旅行时间之间存在一致性（在模拟中的噪声水平内）。如果这一结论被证明对大范围的模型都是可靠的，那么它将为太阳黑子结构的反演提供一条道路。
2016-08-17 astro-ph.SR
Signatures of emerging subsurface structures in the sun
导致太阳上活跃区域出现的复杂动力学知之甚少。一种可能性是磁性结构（通量管等）从太阳表面以下通过自感和对流上升，导致在太阳表面上形成活动区和太阳黑子。对于空间天气预报，人们希望在地下结构到达地面之前对其进行探测。本研究的目的是调查与地下结构相关的声速扰动是否会影响在它们上方的太阳表面观察到的声功率。这种效应的可能机制是波的反射、散射或衍射。通过数值模拟波在太阳内部的传播，我们调查是否可以使用观测的声功率来检测新兴的活动区域之前，他们出现在表面上。在模拟中，地下结构被建模为具有增强或减小的声波速度的区域。我们展示了如何在一个地下区域的声功率取决于符号，深度和强度的波速扰动。为了比较，我们分析了SOHO/MDI对太阳活动区NOAA 10488出现的观测。
2009-01-28 astro-ph.SR
Modeling sunspot and starspot decay by turbulent erosion
被认为是由西蒙和莱顿最初提出的通量管侵蚀的太阳黑子（和恒星黑子）的解体。提出了一个描述太阳黑子磁场分布的非线性扩散方程的移动边界问题。通过解析推导和数值验证，得到了湍流侵蚀引起的太阳黑子衰减率和寿命的显式表达式。得到了太阳黑子面积的抛物线衰减规律。对于中等强度的太阳黑子磁场强度，预测的衰减率与Petrovay和Moreno-Insertis的结果一致。新的解析解和数值解显着提高了太阳黑子和恒星黑子衰变湍流侵蚀的定量描述。
2015-01-08 astro-ph.SR
$δ$-Sunspot Formation in Simulation of Active-Region-Scale Flux Emergence
$δ$ -太阳黑子，具有高度复杂的磁结构，在高能爆发事件中非常多产，如X级耀斑和同源爆发。在这里，我们研究形成这样的复杂的磁结构的数值模拟磁通量出现从对流区到日冕中的活动区域尺度域。在我们的模拟中，两对双极太阳黑子在表面上形成，起源于单个地下扭曲通量绳的两个浮力部分，遵循Toriumi等人的方法。在两个双极中出现的场的膨胀和旋转驱动两个相反的极性以明显的旋转运动相互进入，产生具有尖锐的极性反转线的紧凑的$δ$ -太阳黑子。$δ$ -黑子在这样一个现实尺度域中的形成产生了与观测中形成的模式类似的新兴模式，例如，逆黑尔定律的反向极性，黑子的曲线运动，在PIL处具有高度剪切磁场和速度场的强横向场。强电流在PIL处积聚，引起重联，这产生了复杂的日冕磁连通性，其中三角洲点中的非势场被连接两端两个极性的更松弛的场覆盖。
2015-04-16 astro-ph.SR
Helioseismic Holography of Simulated Sunspots: dependence of the travel time on magnetic field strength and Wilson depression
改进从地震特征确定太阳黑子地下结构的方法，需要更好地了解波与磁场集中的相互作用。我们的目标是量化太阳黑子内部结构的变化对当地日震信号的影响。我们数值模拟了随机波场通过具有不同性质的太阳黑子模型的传播，解释了250和550 km之间的Wilson低压和1500和3500 G之间的光球本影磁场的变化。结果表明，在频率高于约3.50 mHz（取决于相速滤波器）的走时偏移对磁场强度不敏感。这些波的传播时间完全由威尔逊低压和声速扰动决定。波的传播时间与较低的频率是受磁场的直接影响，虽然光球场强度低于1500 G不会留下显着的痕迹上的旅行时间的测量。这些结果可能被用来开发简化的旅行时反演方法。
2017-05-25 astro-ph.SR
Local Helioseismology of Sunspots: Current Status and Perspectives (Invited Review)
太阳黑子的形成和稳定机制是太阳物理学和天体物理学中最古老和最有趣的谜题之一。太阳黑子是由直接观测所隐藏的地下动力学控制的。近年来，通过数值模拟和局地日震学的研究，我们对强场区湍流磁化等离子体物理的认识取得了实质性的进展。模拟和日震测量都极具挑战性，但很明显，理解太阳黑子之谜的关键是模型和观测之间的协同作用。最近的观测和辐射MHD数值模型对太阳黑子半影区的Evershed流动提供了令人信服的解释。此外，他们导致理解太阳黑子的自组织的磁结构在湍流等离子体的上部对流区，这是由一个大规模的动态维护。太阳黑子的局部日震诊断仍然有许多不确定性，其中一些在这篇评论中进行了讨论。然而，在解决这些不确定性，通过新的高分辨率观测验证基本结果，通过数值模拟测试日震技术以及比较不同方法获得的结果方面取得了重大成就。例如，最近对Hinode空间飞行任务日震学数据的分析成功地解决了可能影响太阳黑子地下波速结构和流动模式推断的若干不确定性和关切问题（如倾斜场和相速滤波效应）。很明显，为了理解太阳黑子现象，重要的是进一步改进日震学方法，并调查活动区的整个生命周期，从磁通量出现到消散。
2011-02-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
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
Modeling brightness temperature of sunspots using ALMA single-dish observations
Hvar Observatory, Faculty of Geodesy, University of Zagreb（萨格勒布大学测量学学院哈弗尔天文台）；Landessternwarte, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg（海德堡大学天文学中心州立天文台）；University of Applied Sciences and Arts Northwestern Switzerland（瑞士西北应用科学与艺术大学）；NAT - Núcleo de Astrofísica, Universidade Cidade de São Paulo（圣保罗城市大学天体物理核心）；Center for Solar-Terrestrial Research, New Jersey Institute of Technology（新泽西理工学院太阳-地球研究数据中心）；Protostar Labs d.o.o.（原恒星实验室有限责任公司）；Institute of Physics, University of Graz（格拉茨大学物理研究所）
利用ALMA单口径观测改进太阳黑子亮度温度模型，发现其密度和温度参数需进一步优化。
2026-02-20 astro-ph.SR
Constructing semi-empirical sunspot models for helioseismology
日震学的目标之一是确定太阳黑子的地下结构。为了做到这一点，重要的是首先要了解太阳黑子对太阳波的近地表影响，这是占主导地位的。在这里，我们构建简化的，圆柱对称的太阳黑子模型，其目的是捕捉来自约500公里以下的安静的太阳$τ_{5000}=1$水平较低的色球层的磁和热力学效应。我们结合了现有的太阳黑子热力学结构（密度、温度、压力）的半经验模型：Maltby等人（1986）的本影模型和Ding和Fang（1989）的半影模型。OPAL状态方程表被用来推导声速剖面。我们平滑地将近地表属性合并到地表以下约1 mm处的安静太阳值。本影半径和半影半径是自由参数。将磁场添加到热力学结构，而不需要静磁平衡。假设磁场的垂直分量具有高斯水平分布，最大表面场强由表面观测确定。全磁场矢量是螺线管形的，并由轴上垂直场确定，在表面上，选择轴上垂直场，使得在本影-半影边界处的场倾角为45 $^\circ$。本文根据SOHO/MDI对NOAA 9787活动区太阳黑子的观测资料，建立了一个特殊的太阳黑子模型。利用数值模拟f、p $_1$和p $_2$波包的传播，研究了模型太阳黑子的日震特征。这些模拟进行了比较所观察到的波场的互协方差。我们发现，太阳黑子模型给出了一个日震签名，是类似的观察。
2010-03-02 astro-ph.SR
Spatial Scales and Time Variation of Solar Subsurface Convection
利用日震时间-距离技术，对太阳次光球对流的空间结构进行了谱分析。源数据来自太阳动力学观测站（SDO）上的日震和磁成像仪（HMI），时间为2010年5月至2020年9月。球谐变换应用于水平速度散度场在深度从0到19微米。流动尺度的范围是相当广泛的浅层和缩小的深度增加。水平流尺度随深度迅速增加，从超颗粒到巨胞值，表明近地面剪切层中存在大尺度对流运动。结果可以自然地解释为在不同深度间隔中局部化的不同尺度流动的叠加。在深层中，有一些倾向于出现细长的（香蕉形）对流结构。对流总功率与太阳黑子数在太阳活动周期中的变化在浅层呈负相关，在更大深度处呈正相关，这表明对流能量在磁场作用下的深度再分布。
2022-08-09 astro-ph.SR
Modeling the Longitudinal Asymmetry in Sunspot Emergence -- the Role of the Wilson Depression
太阳黑子出现和消失时的经度分布呈现出东西不对称性，这是由于从盘面中心向边缘移动时能见度降低造成的。对于一阶，这可以用简单的几何缩短来解释。然而，中心到边缘的可见性变化远大于由透视缩短预测。太阳黑子的可见度也受到威尔逊效应的影响：太阳黑子光球的明显碟形是由τ =1层的几何位置随温度变化而引起的。在这篇文章中，我们调查威尔逊效应对太阳黑子外观分布的作用，推导出平均深度为500至1500公里的本影层τ =1。这是基于太阳黑子经度分布的观测结果和太阳黑子出现的蒙特卡罗模拟的比较，使用不同的模型的斑点增长率，增长时间和威尔逊凹陷的深度。
2009-09-04 astro-ph.SR
Modeling the Sunspot Number Distribution with a Fokker-Planck Equation
太阳黑子的数量表现出很大的短时间尺度（每日每月）的变化，除了较长的时间尺度的变化，由于太阳周期。一个正式的统计框架，估计和预测随机性的太阳黑子数的确定性（包括混乱）模型的太阳周期。Fokker-Planck方法通过一个驱动函数假定了太阳黑子数在一个太阳周期内的长期或长期变化。然后，该模型描述了在这个驱动函数之上观察到的太阳黑子数量的随机性。我们考虑一个简单的谐波选择的驱动程序功能，但该方法是通用的，可以很容易地扩展到包括其他驱动程序，占基本的物理过程和/或经验的太阳黑子数的功能。该框架在太阳活动最大值和最小值期间是一致的，并且不需要任何参数限制来确保非负的太阳黑子数。模型参数估计使用统计最优技术。该模型同意定性和定量与每月的太阳黑子数据，即使与简单的代表性的太阳周期。这个框架应该是特别有用的太阳周期预报，是现有的建模技术的补充。提出了福克-普朗克方程的解析近似，这是类似于欧拉近似，它允许有效的极大似然估计的大数据集和/或当使用难以评估的驱动程序功能。
2011-02-25 astro-ph.SR
Surface flux transport modeling for solar cycles 15--21: effects of cycle-dependent tilt angles of sunspot groups
我们使用表面通量输运模型模拟了1913年至1986年太阳的表面磁场和开放通量，该模型包括观测到的太阳黑子群倾斜的周期变化。该模型再现了经验推导的太阳开放磁通量的时间演化，和极性场的反转时间。我们发现，无论是极场和轴向偶极矩从这个模型产生的周期最小值附近的强度相关的后续周期。
2010-06-15 astro-ph.SR
3D numerical MHD modeling of sunspots with radiation transport
太阳黑子精细结构的模拟在过去已经结合了理想化的磁对流模拟和简化的模型，规定的磁场和流动结构在很大程度上。数值方法和计算能力的进步使最近的三维辐射MHD模拟整个太阳黑子的足够的分辨率，以解决本影点和半影细丝的细节。在简要回顾了最近的发展，我们专注于磁对流过程负责的半影区的复杂的磁结构和机制，导致驱动强水平外流的半影区（Evershed效应）。大部分的能量和质量是在比半影的径向范围更小的尺度上传输的。黑子半影中强烈的水平外流是由于动能沿着暗条的再分配而产生的。这种再分布主要是通过洛伦兹力来促进的，而水平压力梯度只起很小的作用。Evershed流是强磁化的：虽然我们看到垂直场的强烈减少，但水平场分量在细丝内增强。
2010-11-03 astro-ph.SR
Local helioseismology of sunspot regions: comparison of ring-diagram and time-distance results
局部日震学提供了关于太阳黑子和活动区的地下结构和动力学的独特信息。然而，由于太阳黑子区域的复杂性，当地日震学诊断需要仔细分析系统的不确定性和反演结果的物理解释。我们提出了新的结果比较的环形图分析和时间距离日震活动区NOAA 9787，其中以前的比较表明，在地下声速结构的显着差异，并讨论系统的测量和反演的不确定性。我们的研究结果表明，无论是环形图和时间距离技术给出了定性相似的结果，揭示了一个特征的两层地震声速结构与其他活动区的结果一致。然而，反演结果的定量比较并不简单。它必须考虑灵敏度、空间分辨率和平均内核的差异。特别是，由于声功率抑制，太阳黑子地震结构对环图信号的贡献可以大大减少。我们表明，考虑到这种效果减少了由这些方法推断的负和正声速变化之间的过渡深度的差异。进一步详细分析当地日震学方法的灵敏度，分辨率和平均性能是必要的，以巩固反演结果。重要的是，这两种方法都表明太阳黑子的地震结构相当深，至少延伸到地表以下20毫米，这对太阳黑子的理论模型产生了限制。
2010-11-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Modeling Repeatedly Flaring $δ$ Sunspots
根据加利福尼亚州威尔逊山天文台的规则，根据其拓扑结构的复杂性，将太阳表面出现的活动区（AR）分为$α$、$β$、$γ$和$δ$。其中，$δ$ -太阳黑子是已知的超级活跃，并产生最多的X射线耀斑。在这里，我们通过模仿上层和日冕来模拟太阳，但从一个比任何早期治疗更原始的阶段开始。我们发现，这个初始状态组成的只有一个薄的次光球磁片打破成多个通量管，演变成一个碰撞合并系统的表面出现时，极性相反的斑点，类似于那些经常看到的太阳。模拟继续产生许多奇异的$δ$ -太阳黑子相关的现象：在典型的太阳耀斑能量释放和喷射螺旋通量绳嵌入冷密等离子体细丝类似太阳日冕物质抛射的范围内重复耀斑。
2016-03-08 astro-ph.SR
Modeling the Subsurface Evolution of Active Region Flux Tubes
我目前的结果从一组3D球壳磁流体模拟的浮力上升的活动区通量管在太阳内部，把新的约束的初始扭曲的地下管，以使他们出现与所观察到的乔伊的法律，太阳活动区的平均倾斜的倾斜角一致。由于$Ω$形管通过科里奥利力的不对称拉伸，产生场强不对称性，其中引导侧具有更大的场强，因此与跟随侧相比更有凝聚力。此外，磁通量在领先的腿显示出更多的相干值的本地扭曲$α\equiv {\bf J} \cdot {\bf B} / B^2$，而在以下腿的值显示出大的波动和混合的迹象。
2009-01-13 astro-ph.SR
Solar Oscillations
近年来，太阳振荡在观测和理论上都得到了非常详细的研究;因此，太阳可能是目前最好理解的脉动恒星。观测研究包括来自SOHO航天器和地面网络GONG和BiSON的长时间、几乎不间断的振荡数据，以及最近来自Hinode任务的极高分辨率观测。这些观测数据涵盖整个振荡频谱，并已广泛用于日震学研究，为诊断内部分层、差异旋转、纬向和纬向流、次表层对流和太阳黑子提供频率和旅行时间。连同现实的数值模拟，他们导致更好地理解的激励机制和相互作用的振荡与湍流和磁场。然而，许多问题仍未解决。特别是，日震学测量的精度仍然不足以探测太阳黑子的发电机区和深层路线。我们对强磁场区振荡物理的了解不足以解释黑子中的MHD波和黑子地震学。预计定于2010年发射的太阳动力学观测站将在研究太阳振荡方面取得新的重大进展。
2010-01-28 astro-ph.SR
3D MHD Modeling of the Impact of Subsurface Stratification on the Solar Dynamo
在全球EULAG-MHD解算器中测试了各种太阳次表层分层模型，以模拟不同的近地表对流传输制度。在模式（$ r > 0.95~R_{\odot}$）的表面改变次和超能力，以抑制或增强对流流速，从而研究近地层对全球动力学的影响。表面对流率增加的一个主要后果似乎是角动量分布的显着改变，特别是在转速跃层以下，旋转频率主要在高纬度地区增加。这些流体动力学的变化对应于目前的螺旋度在这个稳定层（$r<0.72R_{\odot}$）的发展大的转变，显着改变其对生成的极向和环向场在速跃层及以下的影响，作为一个主要的贡献者对发电机周期的过渡。增强的近地表流速表现在蝴蝶图中的环向场（$B_ϕ$）的全局移位-从南北对称模式到交错反对称出现。
2019-11-21 astro-ph.SR
Probing sunspots with two-skip time-distance helioseismology
以前的太阳黑子日震学对太阳黑子的结构和磁场都很敏感。我们的目标是开发一种对磁性成分不敏感的技术，以便更容易将这两个方面分开。我们研究从太阳黑子底面几乎垂直反射的波。时间-距离日震学被用来测量波的传播时间。射线理论和一个详细的太阳黑子模型被用来计算旅行时间进行比较。结果表明，这些大距离波对黑子内的磁场不敏感。观测到了所有太阳现象的最大旅行时间差。有了足够的建模工作，这些应该会导致更好地了解太阳黑子结构。
2018-06-06 astro-ph.SR
Observations of Umbral Dots and their Physical Models
日之出卫星以其高的空间分辨率和时间稳定性，为太阳黑子的研究开辟了一个新的时代。太阳黑子中的精细尺度结构，即本影点，是近距离观测磁对流的热点之一。本文根据最近的文献，对UDs的观测性质进行了简要的回顾。出生在本影周边的UD表现出向内迁移，其速度与磁场倾角呈正相关。长寿命的UD往往更大更亮，而UD的寿命与其背景磁场强度无关。UD倾向于通过与局部强场区域碰撞而消失或停止其自行运动。UD的空间分布在本影上是不均匀的，但优选地位于细胞图案的边界处。从我们的二维相关性分析中，我们测量了细胞边界的特征宽度（~0.5”）和细胞的大小（~6”）。然后，我们进行了一个简化的分析，以获得统计的UD分布是随机的或集群使用日之出蓝色连续图像。我们发现了一个线索，UDs变得不那么密集，更密集的后期阶段的太阳黑子。这些结果可能与黑子次表层结构的演化变化有关。基于这些观测结果，我们将通过磁对流的数值模拟来讨论它们的物理模型。
2014-07-17 astro-ph.SR
Modeling of the sunspot-associated microwave emission using a new method of DEM inversion
在考虑层结和流体静力平衡的前提下，通过反演差分排放量（DEM），提出了一种计算沿视线方向温度和密度结构的方法。我们应用这种方法从AIA观测获得的DEM和使用的结果，连同潜在的外推的photosheric磁场，计算微波辐射的三个太阳黑子，我们从RATAN-600射电望远镜和Nobeyama射电日像仪（NoRH）的观测结果进行了比较。我们基于DEM的模型很好地再现了2011年10月中等大小的点的观测结果，以及2016年3月类似大小的点的数据的25%，但预测2016年4月14日的大点的值太低。后者是更好地拟合由一个恒定的传导通量大气模型，但是，不能再现的峰值亮度温度的$4.7\times10^6$ K和形状的源在NoRH频率。我们建议，这些偏差可能是由于低强度的非热发射相关的移动孔和相反极性的光桥。我们还发现，在高RATAN-600频率的大黑子的双重结构可以解释的磁场和视线之间的角度沿黑子的变化。
2018-12-14 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
Diverging and Converging Flows around Sunspot Structures in Rotating and Non-Rotating Axisymmetric MHD Simulations
我们目前的结果建模太阳孔和太阳黑子使用二维轴对称磁流体动力学（MHD）模拟。这些模型有助于理解太阳黑子中磁场集中的机制，以及与之相关的大尺度流态。模拟提供了一致的，自我维持的，虽然不是完全现实的，集中的磁场模型附近的太阳表面。在本文中，我们探讨在何种条件下，相关的流动是收敛或发散的表面附近。我们发现，在大多数情况下，其中一个稳定的，孔状浓度的磁场的形式，一个配置与收敛的发散流建立。
2010-06-21 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
3D Global MHD Modeling of Solar Subsurface Convection
在全球EULAG-MHD解算器中测试了各种太阳次表面层结模型，以模拟不同的近地表对流传输制度。在模式（$ r > 0.95~R_{\odot}$）的表面改变次和超能力，以抑制或增强对流流速，从而研究近地层对全球动力学的影响。表面对流率增加的一个主要后果似乎是角动量分布的显着改变，特别是在转速跃层以下，旋转频率主要在高纬度地区增加。这些流体动力学的变化对应于目前的螺旋度在这个稳定层（$r<0.72R_{\odot}$）的发展大的转变，显着改变其对生成的极向和环向场在速跃层及以下的影响，作为一个主要的贡献者对发电机周期的过渡。增强的近地表流速表现在蝴蝶图中的环向场（$B_ϕ$）的全球移动-从南北对称模式到交错反对称出现。
2019-11-18 astro-ph.SR
The Extended Solar Cycle: Muddying the Waters of Solar/Stellar Dynamo Modeling Or Providing Crucial Observational Constraints?
1844年，施瓦贝发现太阳黑子的数量在大约11年的时间内增加和减少，这种变化被称为太阳黑子周期。大约80年后，黑尔描述了太阳磁场的性质，确定太阳磁极的周期大约需要22年。还发现，太阳黑子的纬度分布类似于蝴蝶的翅膀，表明太阳黑子在每个半球的迁移，在未来11年中突然开始在中纬度向太阳赤道迁移。这些太阳黑子图案在赤道上是不对称的。在其间的几年里，人们推断太阳（和类太阳恒星）具有磁活动周期，被认为是发电机过程的物理表现，这是恒星内部复杂的循环运输过程的结果。了解太阳的磁性，它的起源和它的变化，已经成为一个基本的科学目标--磁性的分布，以及它与对流过程的相互作用，驱动着外层大气中的各种等离子体过程。在过去的几十年里，一系列的诊断技术已经被用来系统地研究更精细尺度的磁化物体和相关现象。这些模式被称为“扩展太阳周期”（ESC）。ESC的模式似乎将活动蝴蝶的翅膀延伸到太阳黑子模式形成前近十年，并延伸到更高的太阳纬度。在这篇简短的评论中，我们描述了他们的观测模式的ESC和讨论可能的连接到太阳发电机，因为我们离开了一个多国合作，通过混合的存档和当代数据分析，以提高太阳发电机的理解和建模的目标，调查太阳磁场的起源。
2018-07-19 astro-ph.SR
North-South Asymmetry of the Solar Activity at Different Spatial Scales
该研究比较了太阳活动在11年周期和一年短时间尺度上的空间分布差异，指出长期结构由平均场发电机产生，而短期黑子形成可能源于近表面剪切层等次表层过程。
2025-08-06 astro-ph.SR
On the origin of reverse polarity patches found by Hinode in sunspot penumbrae
卫星Hinode最近揭示了具有与主黑子极性相反的磁极的半影结构。它们可能直接证实了磁场线和质量流在整个半影中返回太阳内部，这是先前从观测到的斯托克斯轮廓不对称性的解释中推断出的配置。本文指出了Hinode发现的反极性特征与提出的太阳黑子微结构磁大气模型之间的关系。我们展示了现有的模型MISMAs如何产生强烈的红移反极性结构，发现由Hinode。特设模型MISMA也解释了Hinode观察到的不对称斯托克斯轮廓。如果暗核与反极性相关，则相同的建模可能与暗核半影细丝的磁图一致。这种假设的关系只会在谱线的远红翼中出现。
2009-09-17 astro-ph.SR
Improving the Understanding of Subsurface Structure and Dynamics of Solar Active Regions (A white paper submitted to the decadal survey for solar and space Physics (Heliophysics) -- SSPH 2024-2033)
该白皮书针对太阳活动区地下结构与动力学理解不足的问题，提出改进日震学技术、研究活动区全生命周期及提前预警磁通量浮现，并建议全盘同步磁场测量与大规模辐射MHD模拟以推动变革性进展。
2023-05-12 astro-ph.IM astro-ph.SR
Deep-Focus Diagnostics of Sunspot Structure
继Moradi等人[2009，ApJ，690，L72]之后，我们采用两种已建立的数值正演模型（三维理想MHD求解器和MHD射线理论）结合时距日震学来探测在强近地表磁场区域产生的波速扰动的横向范围。我们继续我们的正演模拟方法的比较，通过扩展我们以前的表面聚焦走时测量与一个共同的中点深聚焦计划，避免使用振荡信号内的太阳黑子区域。这个想法也是为了测试MHD射线理论在未来反演方法中的可能应用。
2010-12-30 astro-ph.SR
The Role of Subsurface Flows in Solar Surface Convection: Modeling the Spectrum of Supergranular and Larger Scale Flows
我们的太阳水平速度功率谱模型的尺度大于颗粒使用两个组件的近似质量连续性方程。该模型采用四倍的密度尺度高度作为每个深度的垂直运动的积分（驱动）尺度。比这更大的尺度从更深的层随高度衰减。那些较小的假设遵循Kolomogorov湍流级联，在垂直对流运动的总功率匹配所需的混合长度公式传输的太阳光度。这些模型组件验证使用大规模辐射流体动力学模拟。我们得出两个主要结论：1。该模型预测显着更多的功率在低波数比在太阳光球水平速度谱中观察到的。2.电离在塑造观测到的太阳速度谱中起着次要的作用，通过减少部分氦电离区域的对流振幅。在采用真实状态方程的完全非线性三维辐射流体动力学模拟中也可以看到过量的低波数功率。这增加了最近的其他证据，表明太阳大规模对流运动的振幅明显低于预期。采用相同的功能跟踪算法与观测数据的模拟输出，我们表明，所观察到的低波数功率可以再现在流体动力学模型，如果大尺度模式的振幅在深层被人为地减少。由于大尺度模式的振幅降低，超颗粒尺度和更小的模式仍然是重要的对流热通量，即使在深层，这表明小尺度对流相关性保持通过大部分的太阳对流区。
2014-07-11 astro-ph.SR
Theoretical Models of Sunspot Structure and Dynamics
综述了太阳黑子理论模拟的最新进展。在垂直的单片磁场中的磁对流的现实模拟很好地再现了本影点的观察到的属性。为了理解半影，区分内半影和外半影是很有用的，内半影主要由包含细长暗核的亮丝组成，外半影由宽度相当的暗丝和亮丝组成，相应的磁场倾角相差约30度，暗丝中沿着几乎水平或向下倾伏的磁场有强的埃弗谢德流。通过数值实验研究了磁通量泵在外半影淹没磁通量中的作用，并根据高分辨率观测结果讨论了半影磁场的不同几何模型。最近，现实的数值MHD模拟的整个太阳黑子已经成功地再现的本影和内半影的对流模式的显着特点。虹吸流动机制仍然是埃弗谢德流动的最好解释，特别是在外部半影区，那里通常由冷的超音速下降流组成。
2009-03-24 astro-ph.SR
Modeling the initiation of the 2006 December 13 coronal mass ejection in AR 10930: the structure and dynamics of the erupting flux rope
利用三维磁流体动力学（MHD）方法模拟了2006年12月13日在新出现的δ黑子活动区NOAA 10930发生的日冕物质抛射（CME）。模拟的设置类似于Fan（2011）之前的模拟，但具有显著加宽的模拟域以适应宽CME。模拟结果表明，CME可能是由于出现了一个东西向的扭曲通量绳，其正的，随后出现的极对应于观测到的正旋转太阳黑子出现对南部边缘的占主导地位的预先存在的负太阳黑子。模拟中爆发的磁通绳加速到超过1500公里/秒的终端速度，并经历了近180度的逆时针旋转，使得其前部和侧翼都表现出指向南方的磁场，解释了在磁云中观察到的南向磁场撞击地球。随着持续驱动的通量出现，源区日冕磁场也显示了一个日冕通量绳的改造下的耀斑电流片的爆发通量绳，准备第二次爆发。这可能解释了第二天在同一地区发生的另一次X级爆发性耀斑的形成。
2016-04-19 astro-ph.SR
Local Helioseismology of Emerging Active Regions: A Case Study
局部日震学提供了一个独特的机会，可以调查活动区域的地下结构和动力学及其对太阳大规模流动和全球环流的影响。我们使用测量的等离子体流在对流层上部，提供的时间-距离日震管道开发的太阳振动数据分析日震和磁成像仪（HMI）的太阳动力学天文台（SDO），调查新兴的活动区NOAA 11726的地下动力学。活动区的出现是在对流带深层出现第一个双极磁结构的前12小时，也就是大部分磁通量出现的前2天。由随深度变化的气流辐散跟踪确定的出露速度约为1.4km/s，与深层出露速度非常接近。当出现的磁通量集中在太阳黑子中时，在形成的太阳黑子下面可以观察到局部的会聚流。这些流动在1-3微米的深度范围内最为显著，并且在形成过程完成后保持会聚。在较大尺度上，活动区附近的辐合流表现为纬向剪切流向活动区的分流，并伴随着大尺度涡旋结构的形成。当大量的磁通量出现在表面上时，该过程发生，并且会聚流型在活动区域的随后演变期间保持稳定。卡林顿天气流图表明，大规模的地下流入是典型的活动区。在较深的层（10-13 Mm）中，流动变得发散，并且在一些活动区域下面令人惊讶地强烈。此外，天气图揭示了一个复杂的演变模式的大规模流动的规模远远大于超颗粒。
2016-07-18 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Observation and Modeling of the circular polarization of the Cr I magnetic field induced transition at 533.03 nm
结合太阳黑子光谱偏振观测、辐射转移建模与大气反演，验证533.03 nm处 Cr I 弱圆偏振信号来自磁场诱导跃迁。
2024-03-03 astro-ph.SR
Successive flux rope eruptions from $δ$-Sunspots region of NOAA 12673 and associated X-class eruptive flares on 2017 September 6
在本文中，我们对2017年9月6日发生在S形活动区NOAA 12673的两个X2.2和X9.3级X级太阳爆发耀斑进行了多波长分析，结合了太阳动力学观测站上的大气成像组件和日震磁成像仪仪器的观测。在报告的活动当天，活动区的光球结构显示出一个非常复杂的$δ$ -太阳黑子网络，导致在热极紫外通道中观察到的日冕S形。这两个X级耀斑都是在$\sim$ 3小时的间隔内从S形核心依次启动的，并作为一个单一的“S形-到-拱廊”事件进行。差分发射测量分析揭示了强烈的加热等离子体的核心活动区的权利，从预耀斑阶段，进一步加强和空间扩展，在每个事件。在耀斑爆发前阶段，通过对早期耀斑增亮和遥远的微弱带状结构位置的日冕磁场进行非无力场模拟，识别出一个预先存在的磁零点，为太阳爆发模型提供了支持。磁外推还揭示了磁绳结构之前，随后支持的观测热EUV通道的爆发的两个耀斑。第二次X级耀斑在两组耀斑带的演变中与标准耀斑情景偏离，这两组耀斑带在空间上分离良好，提供了两个日冕高度处的磁重联的确凿证据。
2018-10-31 astro-ph.SR
