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
Time-Distance Helioseismology of Two Realistic Sunspot Simulations
线性时距日震反演是利用几种滤波方案进行的，以确定矢量流速度在两个$\sim100^2\,{\rm Mm^2}\times 20\,{\rm Mm}$现实磁流体动力学太阳黑子模拟的25小时。一个模拟域包含一个完整的太阳黑子模型（即一个本影和半影），而另一个包含一个孔（即一个点没有半影）。目标是使用这些最先进的磁结构模拟来测试当前的日震方法。我们发现，在距点中心25- 30 μ m处，反演流图和模拟流图之间的水平流相关性在3 μ m以上相当高（$\sim0.5$-0.8），但在较小的距离和较大的深度处则明显较低。反演的正演模拟的旅行时间始终优于我们测量的旅行时间的水平流相关性，这表明我们无法恢复这些活跃地区附近的流动结构，主要是由于这样一个事实，即我们无法准确地测量旅行时间附近的强磁性功能。在许多情况下，反演的速度幅值低估了模拟的速度幅值高达50%，这可能表明正演问题的非线性。在每一种情况下，我们发现，我们的反演是无法恢复的垂直流动结构的模拟在任何深度。
2014-08-14 astro-ph.SR
Surface magnetic field effects in local helioseismology
利用日震全息术，强有力的证据表明，相位（或等效旅行时间）的日震签名在多普勒在太阳黑子内取决于在包含磁场和垂直方向的平面上的视线角。这是在3，4和5兆赫的两个太阳黑子的半影中的速度信号。相敏全息术表明，他们显着影响在一个强大的，适度倾斜的磁场。这项研究表明，地面磁场的影响是潜在的非常重要的局部日震活动区的分析。
2010-02-11 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
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
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
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
Outstanding problems in local helioseismology
时距日震学和相关技术在探测太阳光球下层的结构和动力学方面显示出巨大的前景。实际上，日震学已经被用来推断太阳黑子和活动区的结构和流动，绘制长期对流模式图等等，但目前的方法肯定还有许多不足之处，随着数据的改善和我们试图解决的问题变得更加微妙，以前被认为是足够的方法不再被接受。在这里，我们给一个简短的和部分的描述突出的问题，在当地日震学，使用时间距离日震学作为一个指导性的例子。
2010-02-11 astro-ph.SR
Modeling the Subsurface Structure of Sunspots
虽然太阳黑子很容易在太阳表面观察到，但确定它们的地下结构并不容易。太阳黑子的次表层结构有两种主要的假设：整体模型和簇模型。局部日震学是我们研究亚光球层结构的唯一手段。然而，由于目前的线性反演技术还不允许日震学探测的内部结构有足够的信心，以区分整料和集群模型，物理现实的太阳黑子模型的发展是日震学家的优先事项。这是因为它们不仅是各种物理效应的重要指标，可能会影响日震活动区的推断，但它们也使通过数值正演模拟的日震解释的有效性的详细评估。在本文中，我们提供了一个严格的审查现有的太阳黑子模型和概述的数值方法来模拟波传播通过模型太阳黑子。然后，我们对9787活动区的太阳黑子进行了日震分析，解决了\citeauthor{gizonetal2009} ~（\citeyear{gizonetal2009,gizonetal2009a}）发现的严重不一致性。我们发现，这个太阳黑子是最有可能与一个浅的，积极的波的速度扰动（不同于传统的两层模型）和旅行时间的测量是一致的，在周围的护城河水平流出。
2010-08-23 astro-ph.SR
Directional Time-Distance Probing of Model Sunspot Atmospheres
在当地日震学中没有被广泛考虑的一个关键特征是，表面磁性区域实际上打开了一个从内部进入太阳大气的窗口，地震波通过这个窗口泄漏，在大气层中反射，然后重新进入内部，重新加入通常局限于那里的地震波场。在最近一系列使用平移不变大气的数值研究中，我们使用了“定向时距日震学”测量方案来研究太阳大气层中较高位置的返回快波和阿尔文波对光球层地震学的影响（Cally & Moradi 2013; Moradi & Cally 2014）。在这项研究中，我们将我们的定向时间-距离分析扩展到更现实的类太阳黑子大气中，以更好地了解太阳黑子中磁场对日震走时测量的直接影响。与我们以前的研究结果一致，我们发现了一个独特的频率依赖性的方向行为的走时测量，一致的签名MHD模式转换。我们发现，无论太阳黑子的场强或威尔逊凹陷的深度如何，情况都是如此。我们还分离和分析了纯热扰动对测量旅行时间的直接贡献，发现在本影中传播的波对太阳黑子的潜在热效应更加敏感。
2015-03-14 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
A Comparison Between Global Proxies of the Sun's Magnetic Activity Cycle: Inferences from Helioseismology
按照最近的标准，上一次太阳活动极小期异常的深和长。我们现在接近随后的太阳周期的最大值，这是相对较弱的。在这篇文章中，我们对太阳磁活动的不同全球（未解决的）测量进行了比较，以研究它们如何响应这个弱活动时期。我们侧重于日震数据，这是敏感的条件，包括磁场的特点，在太阳内部。还考虑了光球层（太阳黑子数和太阳黑子面积）、色球层和日冕（10.7厘米射电通量和530.3纳米绿日冕指数）中的磁场测量值，以及两个靠近地球的太阳磁场活动测量值（行星际磁场和银河宇宙射线强度）。活动代理的缩放版本偏离日震数据在2000年左右，表明代理之间的关系的变化。太阳黑子面积和10.7cm通量的偏离程度随代理的不同而不同，而太阳黑子数、日冕指数和两个行星际代理的偏离程度则要大得多。在第24个太阳活动周期中，太阳代用指标和日震数据的偏差减小，这增加了第23个太阳活动周期中观测到的偏差仅仅是22年海尔周期的征兆的可能性。然而，日震数据和行星际代理的偏差在第24周增加。有趣的是，太阳代用指标和日震数据的差异并没有反映在主导的11年太阳周期之上观察到的短期变化（通常称为准两年期振荡）中。然而，尽管在第22周期中高度相关，行星际代理的短期变化与第23和24周期的日震数据几乎没有相关性。
2015-07-10 astro-ph.SR
Constraints on sunspot group lifetimes from far-side Sun-as-a-star helioseismology with BiSON
School of Physics and Astronomy, University of Birmingham（伯明翰大学物理与天文学院）；Department of Astronomy, Yale University（耶鲁大学天文学系）
通过BiSON数据研究太阳黑子群寿命与活动强度的关系，发现活动寿命与最大群面积的线性关系，修正了传统Gnevyshev-Waldmeier规则的参数。
2026-01-05 astro-ph.SR
A new look at sunspot formation using theory and observations
太阳黑子是研究太阳的基本兴趣。它们的相关性范围从它们是磁场活动的指示器到日冕物质抛射和耀斑爆发的地方。因此，它们也是空间天气的一个重要组成部分。然而，它们的形成仍然是太阳物理学中一个悬而未决的问题。观测只利用了点附近的二维表面信息，但如何从当地日震学中推断深层结构和性质是有争议的。长期以来，人们认为从对流层底部升起的通量管是太阳表面双极黑子结构的起源。然而，这一理论受到了挑战，特别是最近新的地面观测，日震反演，对流发电机的数值模型。在这篇文章中，我们讨论了太阳黑子形成的另一种理论方法：负有效磁压不稳定性。这是一种大规模不稳定性，在弱大规模磁场的存在下，总（动力加磁）湍流压力可以被抑制，导致会聚的下流，最终将磁场集中在其中。强迫分层湍流的数值模拟能够产生强超均分通量集中，类似于太阳表面的太阳黑子。在这个框架下，由于层结和旋转的不稳定性限制，太阳黑子只会在靠近表面的地方形成。此外，我们提出了一些想法，从当地日震学，我们计划使用汉克尔分析，研究太阳黑子的出现前阶段，并限制其深层结构和形成机制。
2017-04-13 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
The Current State-Of-The-Art In Active Region Seismology
日震学是通过测量太阳表面振动来研究太阳内部结构和动力学特性的变化。随着2010年太阳动力学天文台（SDO）的发射，我们无疑正在接近当地日震学的新曙光，因为原始表面振荡数据的范围和质量从未如此之好。然而，仍然需要在理论和建模方面取得进展，以充分利用这些数据，特别是在磁活动区和太阳黑子，那里的物理学知之甚少。
2012-10-19 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
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
One-sided arc averaging geometries in time-distance local helioseismology
太阳振荡的研究（日震学）一直是研究太阳的一个非常成功的方法。日震学告诉我们太阳的结构和平均性质。与中等分辨率的数据一起，在安静的太阳区域发现了当地的属性。然而，磁场影响振荡，并阻止我们用日震学研究磁活动区的性质。我们的目标是建立一种新的方法来抑制磁场对太阳振荡的负面影响，并测量活动区域附近的等离子体特性。该方法包括新的平均几何形状，一个非线性的方法来测量旅行时间，和一致的反演方法，结合等离子体流和声速扰动。我们构造了单侧弧平均几何，并将其应用于走时测量的非线性方法。利用单侧弧走时，我们重建了宁静太阳区域的环带走时。我们测试的方法对验证日震反演管道。我们采用了新的方法反演的表面水平流在一个区域的圆形H型太阳黑子。反演的表面水平流与相干结构跟踪的输出相当，相干结构跟踪不受磁场存在的强烈影响。我们表明，新的方法抑制了磁场的负面影响，外部半影。我们测量发散流的性能可比的护城河流。新的方法学可以告诉我们活动区的深度结构和有助于活动区演化的物理条件。
2021-08-02 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
Constructing and Characterising Solar Structure Models for Computational Helioseismology
在本文中，我们通过修改模型S（Christensen-Dalsgaard等人，1996，Science，272，1286）放弃流体静力平衡。然而，稳定化会影响我们希望尽可能接近模型S的本征模。为了恢复Model S的本征模，我们选择在稳定之前对Model S的声速进行额外的修正。没有稳定的模型可以完美的太阳一样，所以我们提出了三个稳定的模型略有不同的本征模式。该模型适用于研究球谐度在400 ~ 900范围内的f模和p1 ~ p4模。背景模型CSM具有用于稳定的修改的压力梯度，并且具有在模型S的2%内的本征频率。模型CSM_A在顶部1 Mm处的声速增加了10%，导致本征频率在模型S的2%以内，并且本征函数与CSM相比最接近于模型S的本征函数。模型CSM_B在顶部5 Mm处的声速降低3%，导致本征频率在模型S的1%内，本征函数仅受到轻微的不利影响。这些模型是有用的，以研究太阳波与嵌入的三维非均匀性，如对流和模型太阳黑子的相互作用。我们还计算了响应的稳定模型随机近地表源的激励，使用模拟的线性波的传播。我们发现模拟的波动功率谱与观测到的SOHO/MDI功率谱吻合得很好。总的来说，我们的对流稳定的背景模型提供了一个很好的基础，定量数值当地日震学。这些模型可从http://www.mps.mpg.de/projects/seismo/NA4/下载。
2011-06-06 astro-ph.SR
High Resolution Helioseismic Imaging of Subsurface Structures and Flows of A Solar Active Region Observed by Hinode
我们分析了太阳活动区所观测的日震技术的Hinode CaII H线使用的时间-距离，并推断波的速度扰动结构和高空间分辨率的活动区下方的流场。一般的地下波速结构是类似于以前的SOHO/MDI观测结果。一般的地下流结构也是类似的，太阳黑子下方的向下流动和太阳黑子周围的质量环流都清晰地分辨出来。在太阳黑子下方，观测到一些有组织的辐散流胞，这些结构可能指示中尺度对流运动的存在。在太阳黑子内部的光桥附近，在下面发现了更热的等离子体，并观察到从该区域发散的流动。Hinode数据还使我们能够调查使用相速滤波器短行程所造成的潜在不确定性。比较有和没有相速滤波的测量结果，我们发现，在太阳黑子内部，平均声波旅行时间是基本一致的，但在太阳黑子本影内的滤波测量值被低估了20-40%的因素。Hinode的初始声学层析成像结果显示了利用高分辨率观测探测太阳黑子内部结构和动力学的巨大潜力。
2009-11-06 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
The mean-field solar dynamo with double cell meridional circulation pattern
日震学的最新发现以及太阳全球动力学直接数值模拟的进展表明，在每个太阳半球，赤道环流形成了对流区中沿赤道的两个单元。我们研究了具有这种双胞双对称环流的平均场太阳发电机的性质。发电机模型还包括现实的太阳差旋转（包括速跃层和地下剪切层）的配置文件，并考虑到湍流泵，各向异性湍流扩散率和磁螺旋守恒的影响。相反，以前的磁通量传输发电机模型，它被发现，发电机模型可以鲁棒地再现太阳磁循环的基本属性为广泛的模型参数和环流速度。当纬向环流的表面速度约为12 m/s时，与观测结果的符合最好。对于这种环流速度，模拟的太阳黑子活动与极区磁场表现出良好的同步性。在过去的太阳黑子周期21和22中确实观察到了这种同步。我们比较了太阳黑子数和极场强度的理论和观测相图，并讨论了第23周的特殊性质。
2013-06-08 astro-ph.SR
The turbulent diffusion of toroidal magnetic flux as inferred from properties of the sunspot butterfly diagram
为了与观测到的太阳活动周期的性质相匹配，通量传输发电机模型需要将环形磁通量存储在低磁扩散率的区域中，通常位于对流区的底部或底部以下。我们推断的湍流磁扩散率影响的环向场的经验数据的基础上。本文讨论了第12- 23太阳活动周活动带的平均纬度和宽度随时间的演化及其与周强度的关系。我们将周期的下降阶段解释为扩散过程。当向赤道传播的活动带的中心位于距赤道的宽度（半峰）范围内时，一个给定周期的活动水平开始下降。对于较强的周期，这种情况发生得更早，因为它们的活动带更宽。从那一刻起，活动和带宽以相同的方式减少所有周期，独立于其最大活动水平。根据赤道上相反极性的环向通量的扩散抵消，我们推断环向场所经历的湍流扩散系数，无论它位于何处，都在150- 450 ~km $^2$ s $^{-1}$的范围内。强扩散纬向传播的活动带下方的环向通量可以抑制流入的对流区中的环向场带的幅度为每秒数米。的湍流磁扩散率的影响的环向场的推断值同意，数量级，估计的基础上混合长度模型的太阳对流区。这与通量输运发电机模型的要求不一致。在它们接近赤道之前保持环向场带在一起所需的流入量与当地日震学观察到的活动带的流入量相似。
2016-04-25 astro-ph.SR
Helioseismic Constraints and Paradigm Shift in Solar Dynamo
日震学为太阳发电机问题提供了重要的限制。然而，发电机过程的基本性质，甚至深度，也在其他恒星中运作，是未知的。大多数发电机模型认为，出现在表面并形成太阳黑子的环形磁场是在对流区底部附近的速跃层中产生的。然而，有一些理论和观测问题与证明深层次的发电机模型。这导致了这样的想法，地下角速度剪切可能在太阳发电机中发挥重要作用。利用日震学测量的内部旋转和纬向环流，我们研究了一个平均场MHD模型的发电机分布在大部分的对流区，但在近地层中形成。我们表明，如果在发电机区的顶部的边界条件允许大规模的环形磁场穿透到表面，那么发电机波传播沿角速度的等值面在次表层剪切层，形成的蝴蝶图与帕克-吉村规则和太阳周期的观测。与通量传输发电机模型不同，该模型不依赖于对流区底部纬向环流对磁场的传输，并且当纬向环流在半径上形成两个单元时，该模型工作良好，正如最近SDO/HMI和SOHO/MDI数据的深焦时距日震学分析所表明的那样。我们比较了新的发电机模型的各种特性，如果太阳磁周期，包括周期不对称性（Waldmeier的关系）和磁“蝴蝶”图。
2014-02-09 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
Transport of the magnetic flux away from a decaying sunspot via convective motions
本文利用GST和HMI观测研究太阳黑子衰减，发现碎裂米粒组织树（TFGs）通过约束移动磁特征（MMFs）沿其边界运动，在磁场扩散和黑子衰减中起关键作用。
2024-04-01 astro-ph.SR
The treatment of magnetic buoyancy in flux transport dynamo models
通量输运发电机模型的一个重要组成部分是由于磁浮力通过对流区产生双极黑子的环形磁场的上升，然后由于Babcock-Leighton机制从这些双极黑子产生极向磁场。多年来，两种处理磁浮力的方法，局部方法和非局部方法已被不同的小组广泛使用，在构建的二维运动学模型的通量输运发电机。我们回顾这两种方法，并得出结论，他们都不是完全令人满意的，大概是因为磁浮力是一个固有的三维过程。我们还指出，到目前为止，我们还没有正确的理解为什么太阳黑子的出现只限于相当低的纬度。
2015-11-12 astro-ph.SR
Photospheric and Subphotospheric Dynamics of Emerging Magnetic Flux
从太阳内部产生的磁场携带着关于磁场产生和在对流区传输的物理过程的信息。在太阳表面出现后不久，磁通量就集中在太阳黑子区域，并在太阳上引起许多活动现象。本文讨论了在太阳表面和内部观测到的出射磁通量的一些性质。统计分析的双极磁性区域的倾斜角的变化在出现的过程中表明，相对于赤道系统倾斜（乔伊定律）是最有可能建立在表面以下。然而，没有证据的倾斜角的依赖性的量新兴的磁通量，预测上升的磁通量绳theories，被发现。分析表面等离子体流在一个大的新兴的活动区域揭示了强大的本地化的上升流和下降流在出现的初始阶段，但没有发现大规模的流动的证据表明未来出现一个大规模的磁结构。当地日震学提供了重要的工具，映射扰动的波速度和质量流以下的表面。SOHO/MDI和GONG的初步结果显示，在通量出现期间，有很强的发散流，并且在稳定的太阳黑子周围也有局部的会聚流。在一个大的活动区域，NOAA 10488的形成过程中获得的波速图像，表明磁通量得到集中在强场结构就在表面之下。进一步研究磁通量的出现需要系统的日震观测从地面和空间，和现实的地下动力学的MHD模拟。
2008-12-31 astro-ph.SR
Simulation of f-Mode Propagation Through a Cluster of Small Identical Magnetic Flux Tubes
出于如何区分地震单片和集群模型的太阳黑子的问题，我们模拟了传播的$f$模式波包通过两个相同的小磁通量管（R=200公里），嵌入在分层的大气。我们想研究间隔$d$和入射角$χ$对散射波的影响。我们已经证明，水平紧凑的一对管（$d/R=2$，$χ=0$）作为一个单一的管振荡时，入射波的传播，这给出了一个散射波的振幅约两倍，从一个单一的管。当$d$约为$λ/2π$时，散射振幅随着$d$的增加而减小，其中$λ$是入射波包的波长。在这种情况下，各个管开始以近场散射的方式单独振荡。当$d$约为$λ/2π$的两倍时，来自各个管的散射达到远场状态，从而产生具有与紧凑管对的情况类似的幅度的相干散射。对于垂直入射（$χ=π/2$），管与入射波包同时振荡。此外，模拟结果表明，一个紧凑的集群振荡几乎作为一个单独的小管和行为更像一个散射的对象，而松散的集群显示在近场的多重散射和吸收最大时，集团内的$d$约为$λ/2π$。这是了解太阳黑子和谱斑日震学背景下一束磁通量管的地震响应的第一步。
2013-07-17 astro-ph.SR
Mean-field solar dynamo models with strong meridional flow at the bottom of the convection zone
本文研究了一个在对流区底部有一个深滞止点和强回流的纬向环流的运动学轴对称平均场发电机模型。这种环流来自太阳对流区角动量平衡的平均场模型。我们表明，这类纬向环流有可能构建在某些方面类似于太阳黑子磁活动周期的运动发电机模型。发电机模型包括湍流源的大规模极向磁场生产，由于动力学螺旋度和综合效应，由于科里奥利力和大规模的电流。在这些模型中，环向磁场，这是负责太阳黑子的生产，是集中在对流层的底部，并通过纬向流传输到低纬度地区。极向场的纬向分量也集中在对流区的底部，而径向分量则集中在近极区。这些问题可能是由给定的纬向环流型和对流区内磁扩散率的分布引起的。特别是在近赤道地区，环向分量和极向分量之间的相位关系与观测结果不一致。此外，我们表明，磁循环的周期可能并不总是单调减少的纬向流速度的增加。因此，对于进一步的进展，重要的是确定的纬向环流的结构，这是一个关键的属性，从日震观测。
2011-04-07 astro-ph.SR
Investigation of surface effects of simple flux tubes using numerical simulations
我们使用的MHD模拟与不同的地下拓扑结构的整体通量管的代码。我们的研究涉及由单一源引起的波与地下磁场的相互作用。模式转换导致声功率沿着通量管向下滴流之前已经描述过，并且可以在我们的模拟中可视化。我们表明，这种向下传播导致通量管作为一个孤立的源，创建一个特征的表面波场。在地表测量该波场揭示了磁场拓扑的地下性质。使用时间距离日震学，我们演示了如何检测这样的通量管信号的基础上，由于波包花费时间地下作为慢模式波的$\varDelta t = 282.6$秒的组旅行时间延迟。虽然振幅很小，并且通常被全波场叠加，但如果对$\varDelta t$进行假设，则可以检测到。我们证明了这一点的模拟与太阳一样的来源。这种研究有可能揭示太阳黑子的地下信息的基础上分析的表面信号。
2020-01-31 astro-ph.SR
Global Evolution of Solar Magnetic Fields and Prediction of Activity Cycles
太阳活动周期的预测是具有挑战性的，因为太阳内部的物理过程涉及广泛的多尺度动态，没有模型可以复制，因为现有的观测非常有限，主要覆盖表面层。日震学使探测对流区的太阳动力学成为可能，但目前只有两个太阳活动周期的差异旋转和纬向环流的变化。已经证明，覆盖400多年的太阳黑子观测数据可以用来校准Parker-Kleeorin-Ruzmaikin发电机模型，并且可以使用Ensemble卡尔曼滤波器（EnKF）方法将建模的磁场与太阳黑子观测数据联系起来，并对下一个活动周期进行可靠的预测。然而，为了更准确的预测，有必要使用对太阳磁场的实际观测，这些观测仅适用于最近四个太阳活动周期。在本文中，我简要地讨论了有限数量的可用观测对太阳周期参数的EnKF估计的准确性的影响，评估预测的标准，以及天气磁图预测太阳活动的应用。
2020-03-10 astro-ph.SR nlin.CD physics.data-an
On the Origin of Solar Torsional Oscillations and Extended Solar Cycle
我们提出了一个太阳内部动力学和发电机的非线性平均场模型，它再现了观测到的太阳全球磁场的周期变化，以及差异旋转和纬向环流。使用这个模型，我们解释，为第一次，延长22年的太阳扭振模式，观察传播的纬向变化的角速度从高纬度到赤道的时间等于完整的发电机周期。在文献中，这种效应通常被归因于所谓的“延长的太阳周期”。与普遍接受的观点一致，我们的模型表明，扭转振荡可以由作用于湍流角动量输运的磁场效应和大尺度洛伦兹力的组合驱动。我们发现，22年的模式的扭转振荡，可以从一个重叠的后续磁周期和磁淬火的对流热输送的综合效果。后者的影响，在太阳黑子形成区的纬向环流的周期性变化的结果，与日震学的结果。纬向环流的变化与其他驱动因素的扭转振荡保持其迁移到赤道在22年的磁周期，导致观察到的扩展模式的扭转振荡。
2019-11-20 astro-ph.SR
Relationships between fluid vorticity, kinetic helicity and magnetic field at the small-scale (quiet-network) on the Sun
我们得到的水平流体运动在太阳表面上的大面积覆盖安静的太阳磁网络的对流颗粒连续强度和多普勒速度成像的太阳动力学天文台（SDO）上的日震和磁成像仪（HMI）的本地相关跟踪。从这些我们计算水平散度，垂直分量的涡度，和动力学螺旋度的流体运动。研究了流体散度与涡度、涡度（动力学螺旋度）与磁场的相关性。我们发现，小尺度场周围的涡度（动力学螺旋度）表现出半球形的图案（符号）类似于大尺度活动区域（包含太阳黑子）的磁螺旋度。我们确定这种模式是由于科里奥利力作用于超颗粒尺度的流动（流出和流入），并与早期的研究使用当地日震学是一致的。此外，我们表明，磁场引起转移的涡从超颗粒流入区域流出区域，当磁通量密度超过约300 G（HMI）时，它们往往会抑制周围的涡运动。我们还表明，这种行动的磁场导致显着的变化之间的相关性流体的散度和涡度。这些结果对研究局域发电机作用和小尺度磁螺旋度的动力学演化具有重要意义。
2016-04-15 astro-ph.SR
Effects of anisotropy of turbulent convection in mean-field solar dynamo models
我们研究了湍流对流的各向异性如何影响大尺度磁场的扩散和太阳上的发电机过程。在平均场磁流体力学框架中使用最小的$τ$近似计算各向异性的影响。我们研究两种类型的平均场发电机模型：著名的基准通量传输模型，和一个分布式发电机模型与地下旋转剪切层。对于这两个模型，我们调查的双细胞纬向环流的影响，最近提出的日震学。我们引入了一个各向异性参数，作为湍流混合的径向和水平强度的比值，来表征各向异性效应。研究发现，湍流对流的各向异性影响对流区内部的磁场分布。各向异性越强，对流区底部和顶部边界附近的磁通量越集中。结果表明，当各向异性参数较大时，临界发电机数和发电机周期趋于常数。各向异性减少了时间-纬度"蝴蝶“图中后续周期的环形场的重叠。如果我们假设太阳黑子是在次表层剪切层附近形成的，那么具有各向异性扩散率的分布式发电机模型满足日震学结果的观测约束，并且与从表面磁场的动态估计的有效湍流扩散值一致。
2013-11-21 astro-ph.SR
Acoustic wave propagation in the solar sub-photosphere with localised magnetic field concentration: effect of magnetic tension
目标。在本文中，我们数值分析了声波的传播和分散在太阳的子光球与本地化的非均匀磁场浓度，模仿太阳黑子与各种代表性的磁场配置。方法.利用求解引力分层等离子体MHD方程的SAC方法，对波在具有局部磁场集中的太阳光球层下的传播进行了数值模拟。初始平衡密度和压力分层来自标准太阳模型。声波是由位于大约与太阳可见表面相对应的高度的源产生的。我们分析的垂直速度的变化的响应，由于磁场在相应的水平可见的太阳表面，通过当地的时间-距离日震学。结果本文给出了声波在太阳光球层下的传播和色散的数值模拟结果，这些结果具有不同类型的局部磁场浓度。可见太阳表面水平上的垂直速度扰动的时距图表明，磁场扰动和散射声波，吸收波包的声功率。对于弱磁化的情况，磁场的影响主要是热力学的，因为磁场改变了温度分层。然而，我们观察到的签名慢磁声模式，向下传播，强磁场的情况下。
2009-01-23 astro-ph.SR
The solar dynamo begins near the surface
本研究针对太阳发电机起源的深层理论争议，结合日震学观测与磁旋转不稳定性机制，通过解析估算和数值模拟证实太阳发电机是近表面不稳定性，为磁周期和空间天气预测提供新方向。
2024-04-13 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.space-ph
Probing the large-scale magnetic field inside the Sun from three decades of observed surface magnetograms
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
通过结合三十年观测数据，研究太阳内部大规模磁场的动力学，揭示其演化特征和太阳活动周期的预测能力。
2025-12-25 astro-ph.SR
$f$-mode strengthening from a localized bipolar subsurface magnetic field
最近在日震学中的数值工作表明，周期性变化的地下磁场导致$f$模式的扇形化，该模式出现于地表的密度跳跃。为了模拟更现实的情况，我们现在用包络调制这种周期性变化，从而更加强调域中间的局部双极磁结构。一些值得注意的调查结果是：（i）与纯流体动力学情况相比，在高水平波数$k$处，$f$ -模的强度明显更大，但是对于这里研究的局部次表面磁场浓度，扇形比先前研究的周期性磁场浓度弱;（ii）当磁场的强度在表面以下的固定深度处增强时，- 在$kω$图中$f$模式的扇形化以这样的方式成比例地增加，使得归一化的$f$模式强度在不同的这种情况下保持几乎相同;（三）当施加更真实的局部磁场集中时，以前在谐波变化磁场的情况下报告的不稳定布洛赫模现在完全不存在的表面下，从而表明，布洛赫模式是不太可能在太阳周期的大多数阶段的支持;（iv）$f$模式的强度似乎也取决于深度的磁场浓度，使它显示出一个相对递减时，最大的磁场移动到更深的一层。我们认为，探测$f$模式的扰动，如正在探索的那些在光球层以下的太阳磁场的有效示踪剂之前，这些是直接检测到的活动区域或太阳黑子的可见表现。
2019-04-12 astro-ph.SR
Understanding the behavior of the Sun's large scale magnetic field and its relation with the meridional flow
在这篇论文中，进行了各种研究，导致更好地了解11年的太阳活动周期和它的理论模型与通量输送发电机模型。虽然这主要是一个理论论文，有一个部分处理的观测数据的分析。分析了来自各个天文台的各种太阳活动代理，包括Kodaikanal天文台的太阳黑子面积记录，以研究太阳活动周期的不规则方面，并分析了衰减率与下一个周期振幅之间的相关性。理论分析首先解释了磁浮力在磁通输运发电机模型中的处理方法，以及不同处理方法的优缺点。结果发现，在衰减阶段的太阳周期的一些不规则的属性只能很好地解释使用一个特定的处理的磁浮力。其次，根据最近的日震学结果，研究了具有不同空间结构的纬向流发电机的行为。考虑到洛伦兹力对纬向流的反作用，建立了一个理论模型，解释了观测到的纬向流随太阳活动周的变化。最后给出了用三维FTD模型计算的结果。这个3D模型的开发，以处理Babcock-Leighton机制和磁浮力比以前的2D模型更现实，可以捕捉到一些重要的影响与俯冲的磁场在极地地区，这是错过了2D表面通量传输模型。该三维模型进一步用于研究由于湍流非轴对称速度场的磁场的演化，并将结果与通过使用简单的湍流扩散系数获得的结果进行比较。
2018-04-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Five-minute oscillation power within magnetic elements in the solar atmosphere
人们早就知道，磁斑和太阳黑子是光球层中声波功率降低的区域。最近的观测结果表明，这种对能量的抑制延伸到了低色球层，并且也存在于远离活动区域的小磁性元素中。在本文中，我们调查所观察到的功率抑制在plage和磁性元素，通过建模作为一个垂直排列的磁纤维的集合，并假设每个纤维内的速度是由入射$p$模式在周围的无场大气抖振的响应。我们限制我们的注意力建模观测太阳盘中心附近，视线速度几乎是垂直的，因此，只有纵向分量的原纤维内的运动作出贡献。因此，我们只考虑轴对称香肠波的激发，而忽略扭结振荡，因为它们的运动主要是水平的。我们通过构造它们的功率比来比较纤维内的垂直运动与入射$p$模式的垂直运动。与观测测量结果一致，我们发现，总功率被抑制在强磁性元件的频率低于声学截止频率。我们还发现，功率赤字的大小增加与上面的光球在测量的高度。此外，我们认为，太阳能盘的面积的功率抑制延伸增加的高度的函数。
2014-05-06 astro-ph.SR
