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
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
Detection of Fast-Moving Waves Propagating Outward along Sunspots' Radial Direction in the Photosphere
日震波和磁流体动力学波在太阳黑子内部和上方非常丰富。通过对SDO/HMI观测到的光球层振荡信号进行互相关，我们重建了波是如何从位于太阳黑子内部的虚拟波源传播出去的。除了通常的日震波，一个快速移动的波被检测到沿太阳黑子的径向方向从本影到大约15毫米以外的太阳黑子边界。该波的频率范围为2.5 - 4.0 mHz，相速度为45.3 km/s，比阿尔文波和磁声波在光球层中的典型速度快得多。所观察到的现象是一致的，磁声波激发在太阳黑子下约5毫米的场景，其波前传播和扫过光球的速度高于当地的磁声速度。这种快速移动的波，如果在太阳黑子表面下被真正激发，将有助于打开一扇研究太阳黑子内部结构和动力学的新窗口。
2015-07-16 astro-ph.SR
Helioseismic response to X2.2 solar flare of February 15, 2011
2011年2月15日的X2.2级太阳耀斑产生了一次强烈的日震事件，这是太阳动力学天文台（SDO）的HMI仪器观测到的太阳光球对耀斑影响的日震响应。脉冲激发的声波形成了一个紧凑的波包，穿过太阳内部，在表面上表现为扩展的波波纹。观测到初始耀斑撞击的形式是多普勒速度、视线磁场和连续强度的紧凑和快速变化。这些变化形成了典型的双带耀斑结构，并被认为与高能粒子加热低层大气的热和流体动力学效应有关。对SDO/HMI和来自Ramaty高能太阳光谱成像仪（RHESSI）的X射线数据的分析表明，日震波是在硬X射线（50-100 keV）脉冲之前观测到的，由早期脉冲阶段的光球撞击引发的，并且可能与相对低能电子（~6-50 keV）和热通量传输的大气加热有关。在日震波出现之前，撞击造成了太阳黑子半影的短暂运动。研究发现，日震波阵面穿过太阳黑子时振幅较低，且相对于黑子外的阵面有明显的延迟。这些观测结果为研究耀斑对光球的影响和利用耀斑激发的波进行太阳黑子地震学研究开辟了新的前景。
2011-05-04 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
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
Sunspot seismology: accounting for magnetohydrodynamic wave processes using imaging spectropolarimetry
声波吸收，模式转换和传输的太阳黑子日震推断的影响被广泛讨论，但尚未占他们已被证明是困难的缺乏一致的框架内日震建模。在这里，讨论的问题和问题，近地表磁流体力学主机通过复杂的相互作用的辐射转移，测量问题，和MHD波过程，我提出了一些可能性完全从观测分析的基础上成像光谱偏振。特别是，我提出了一些结果波的演变作为观测高度和磁场的垂直倾斜度的函数，来自一个高节奏的成像光谱偏振观测的太阳黑子及其周围环境的仪器IBIS（NSO/Sac峰，美国）。这些观测是在磁敏感（Fe I 6173 A）和磁不敏感（Fe I 7090 A）的上部光球吸收线上进行的。这里估计的太阳黑子光球层内的波旅行时间的贡献将需要从反演建模程序中删除，因为反演建模程序没有规定要考虑它们。
2012-06-25 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
Statistical analysis of acoustic wave power and flows around solar active regions
我们分析了太阳黑子在其安静的环境中应用日震技术在近三年的日震和磁成像仪（HMI）的观测，在太阳活动周期24日，以进一步研究太阳黑子的结构下面的太阳表面的影响。频率低于4.2 mHz的声波的衰减更强烈地依赖于距离太阳黑子中心$6^o-7^o$的波的方向。高频波的放大率在距离活动区6 $^o$处最高，并且它在很大程度上与波的方向无关。我们观察到一个平均顺时针流动的活动区域，其角速度随距离呈指数下降，并有一个系数接近$-0.7$度$^{-1}$。观测到的活动区附近的水平流与黑子周围的圆柱壳状大尺度环流一致。壳层的中心似乎集中在距太阳黑子中心7 $^o$附近，在那里我们观察到一个接近表面的流入，下降到$\sim$ 2 Mm，然后在更深层流出，直到至少7 Mm。
2018-04-20 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
Oscillation Power in Sunspots and Quiet Sun from Hankel Analysis Performed on SDO/HMI and SDO/AIA Data
太阳动力学观测卫星上的日震和磁成像仪和大气成像装置产生6173埃的多普勒速度和连续强度以及1600埃和1700埃的强度图，可用于太阳光球层不同高度的日震研究。我们在以太阳黑子或安静太阳区域为中心的环中进行Hankel-Fourier分析，以估计穿过这些感兴趣区域的波的功率变化。我们发现，在光球测量高度的功率降低系数的依赖性：太阳黑子降低输出波的功率与频率低于4.5兆赫在所有的高度，但提高声波的功率在4.5-5.5兆赫的色球高度，这可能是声学荣耀（晕）的签名。最大功率减小似乎发生在连续谱水平附近，并随高度减小。太阳黑子也会以一种高度依赖的方式影响向外辐射的波的频率。安静的太阳表现出像一个强大的功率减少器输出的f和p-模式在连续水平，与功率减少15- 20%，并像一个弱的功率增强器的p-模式在大气中更高。据推测，令人惊讶的功率降低在连续水平是有关的造粒。在多普勒速度数据中，与强度数据不同，安静的太阳表现得像颗粒流的强大功率降低器。
2012-09-07 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
Evaluation of the capability of local helioseismology to discern between monolithic and spaghetti sunspot models
本文通过数值模拟，分析了单块黑子和意大利面黑子产生的波散射的日震特性。在这些计算中，入射的f或p1模式穿过太阳黑子模型，产生波的吸收和相移。通过检查波场，计算走时位移，并进行傅里叶-汉克尔分析的散射进行了研究。两个太阳黑子模型得到的结果之间的比较表明，吸收系数的差异可以检测到以上的噪声水平。在短波长下，意大利面模型产生的相移与模式的程度急剧增加，而模式混合是更有效的单片模型。这些结果为在太阳观测中寻找什么提供了线索，以便在提议的整体模型和意大利面条模型之间辨别太阳黑子的构成。
2014-04-30 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
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
Multi-height Scattering Phase Shifts From Sunspots And Phase Differences Between Photospheric Heights With SDO/HMI and AIA Data
在Couvidat（2013）之后，我们分析了太阳动力学天文台上的日震和磁成像仪（HMI）和大气成像组件（AIA）仪器的数据：6173 A的多普勒速度和连续强度以及1600 A和1700 A的强度图。在太阳光球层的四个高度上研究了14个活动区和四个安静太阳区的数据集。围绕这些感兴趣区域执行Hankel-Fourier分析。计算了给定大气高度下的出-入散射相移，以及两个大气高度之间的入-入和出-出相位差。太阳黑子产生的出-入相移对测量高度的依赖性很小，这与Couvidat（2013）测量的声功率降低不同。发生在连续水平以上的现象，如声学辉煌，似乎对相位没有显着影响。然而，有一个强烈的依赖于太阳黑子的大小，视线的磁通量，和强度对比度。正如其他小组先前所建议的，波散射区域在水平方向上比声功率抑制区域小，在垂直方向上比声功率抑制区域延伸得少，并且更靠近表面。这里提出的结果应有助于完善理论模型的声波散射的磁场。还计算了两个测量高度之间的输入-输入相位差，并显示出高度依赖于大气高度的复杂模式。特别是，AIA信号的显着灵敏度较低的色球层。最后，讨论了不同测量高度之间的输入-输入-输出相位差。
2013-07-12 astro-ph.SR
Absorption of high frequency oscillations and its relation to emissivity reduction
已知太阳黑子是太阳振荡模态功率的强吸收体。证明这一点的最有说服力的方法是通过傅里叶-汉克尔分解（FHD）完成的，其中本地振荡场被分离为输入波和输出波，显示功率的降低。由于日震和磁成像仪的高节奏多普勒测量，可以在超过声学截止频率的频率下研究功率吸收。我们进行FHD的五个太阳黑子区域和两个安静的太阳控制区域，并研究由此产生的吸收光谱$α_\ell(ν)$，特别是在频率$ν$ > 5.3兆赫。我们观察到一个未报告的高频吸收功能，这只出现在太阳黑子的存在。这一特征仅限于起源与太阳黑子中心重合的单跳波的相速度，在这种情况下，$v_{ph}$ $v_{ph}$ = 85.7 km/s。通过在恒定的相速度下对吸收光谱进行拟合，我们发现峰值吸收强度$α_{max}$在约0.009（5%）的噪声水平下位于0.166和0.222之间。在较低频率下沿脊的公知吸收可达到$α_{max}\approx$ 0.5。因此，我们在吸收光谱中的发现较弱，但仍然很重要。从高频波能量收支的初步考虑来看，这一观测结果可能是由太阳黑子内发射率的降低来解释的。我们导出了发射率和吸收率之间的简单关系。我们的结论是，太阳黑子产生的波功率吸收签名（仅适用于某些相位速度），这可能有助于理解对流和源激发的强磁场的影响，并可能在了解一般的太阳黑子地下结构。
2021-06-03 astro-ph.SR
Accuracy analysis of the on-board data reduction pipeline for the Polarimetric and Helioseismic Imager on the Solar Orbiter mission
针对深空任务遥测带宽不足的问题，本文分析太阳轨道器PHI星上数据缩减管线的精度，通过模拟与在轨定标数据对比验证其精度远高于设计要求，证明星上处理是未来深空科学仪器的可行方案。
2023-05-03 astro-ph.IM astro-ph.SR
