Observations with the 1-m Swedish Solar Telescope of the flows seen in penumbral filaments are presented. Time sequences of bright filaments show overturning motions strikingly similar to those seen along the walls of small isolated structures in the active regions. The filaments show outward propagating striations with inclination angles suggesting that they are aligned with the local magnetic field. We interpret it as the equivalent of the striations seen in the walls of small isolated magnetic structures. Their origin is then a corrugation of the boundary between an overturning convective flow inside the filament and the magnetic field wrapping around it. The outward propagation is a combination of a pattern motion due to the downflow observed along the sides of bright filaments, and the Evershed flow. The observed short wavelength of the striation argues against the existence of a dynamically significant horizontal field inside the bright filaments. Its intensity contrast is explained by the same physical effect that causes the dark cores of filaments, light bridges and `canals'. In this way striation represents an important clue to the physics of penumbral structure and its relation with other magnetic structures on the solar surface. We put this in perspective with results from the recent 3-D radiative hydrodynamic simulations.
Convective Nature of Sunspot Penumbral Filaments: Discovery of Downflows in the Deep Photosphere
我们研究了光球层中半影暗条的速度结构,以获得黑子半影对流性质的直接证据。用1米瑞典太阳望远镜在深光球C I 5380吸收线上以高空间分辨率观测到一个太阳黑子。采用多目标多帧盲解卷积(MOMFBD)方法进行图像复原,滤除杂散光。我们在这里报告的发现,在太阳黑子半影细丝的多个位置的C I 5380的红移线。例如,明亮的暗条头部显示出更大的蓝移,周围是更暗的红移区域,暗示着翻转对流。细长的下行通道也位于明亮的半影原纤维旁边。我们的研究结果提供了最有力的证据,但在半影灯丝翻转对流的存在,并强调需要观察最深的层的半影,以揭示能量传输过程发生在那里。
Lateral downflows in sunspot penumbral filaments and their temporal evolution
我们研究的时间演化的下降流观察到的侧边缘的半影细丝在太阳黑子位于非常接近的磁盘中心。我们的分析是基于一系列的近衍射极限扫描的Fe I 617.3 nm线采取的CRisp成像分光偏振仪在瑞典1米太阳望远镜。我们计算多普勒从所观察到的强度分布使用线平分线和过滤所产生的亚音速振荡的速度图。在中心侧半影中,横向下降流到处都是小的、弱的红移斑块,靠近或沿着蓝移的流动通道的边缘。这些斑块具有间歇性的生命,并经常经历合并和破碎。横向下降流与宿主细丝一起移动,并对它们的形状变化做出反应,非常类似于宁静太阳中颗粒对流的演变。中心半影的亮度和流动结构的速度之间有很好的关系,平均而言,下降流比上升流更暗,这再次让人想起安静的太阳对流。这些结果表明,在太阳黑子半影区存在翻转对流,细长的细胞形成的细丝的流动是向上的,但非常倾斜,和弱的横向向下流动。在一般情况下,从横向下降流出现的圆偏振配置文件不显示符号反转,虽然有时我们检测到三个叶状的配置文件,这是暗示相反的磁极性的像素。
利用\it Hinode上的宽带滤波成像仪(BFI)获得的三个时间序列的蓝色连续图像,分析了日心角从$30^\circ$到$48^\circ$的黑子半影暗条的扭曲运动。研究了扭曲运动与暗条亮度、暗条内位置和半影内位置的关系。只有某些部分的长丝显示出扭转运动。从统计学意义上讲,最靠近本影的长丝扭转部分最亮,扭转运动最快,平均扭转速度为2.1 km s $^{-1}$。灯丝扭曲部分的中间和外部部分(离本影越来越远)亮度较低,其平均速度分别为1.7,km,s $^{-1}$和1.35,km,s $^{-1}$。所观察到的朝向长丝的外部区段的亮度和加捻速度的降低可能是由于减少了沿着长丝的长轴的向上流动。没有显着的变化的扭曲速度作为视角的函数被发现。亮度和速度的相关性表明,翻转对流引起的半影灯丝观察到的扭曲运动,可能是所需的能量的来源,以保持亮度的灯丝。
Evershed and counter-Evershed flows in sunspot MHD simulations
在文献中有一些关于在发育良好的太阳黑子半影中观察到的逆Evershed流的报道,即沿着半影细丝指向本影的流动。在这里,我们调查的驱动力,这样的反Evershed流的辐射磁流体动力学模拟的太阳黑子,并比较它们与正常的Evershed流上的作用力。模拟涵盖的时间跨度为100太阳小时,并产生Evershed流出超过8公里秒$^{-1}$在半影沿径向排列的灯丝的磁场几乎是水平的。此外,模拟产生快速的逆Evershed流(即,在半影内的某些区域,$τ= 1$附近的流入),达到$\sim$ 12 km s $^{-1}$的峰值流速。逆Evershed流是短暂的,通常会持续几个小时,然后再次变成流出。通过使用动能方程并在模拟箱中评估其各项,我们发现,Evershed流发生由于翻转对流在一个强烈倾斜的磁场,而反Evershed流可以很好地描述为虹吸流。