Magnetic flux in the Sun emerges unaffected by supergranular-scale surface flows
本文利用深度学习提升信噪比，对无磁场区域的磁通量浮现进行逐案例分析，发现相关表面流差异大且常见于宁静背景，表明超米粒尺度流动影响有限。
2024-03-01 astro-ph.SR
Investigation of the subsurface structure of a sunspot based on the spatial distribution of oscillation centers inferred from umbral flashes
太阳黑子的次表层结构对黑子的稳定性和能量传输有重要影响。目前已提出了两种地下结构模型，即整体模型和簇模型，但迄今为止还没有发现支持特定模型的明确观测证据。为了获得太阳黑子的次表面结构的线索，我们分析了合并太阳黑子的本影闪光IRIS Mg II 2796埃缝颚图像（SJIs）注册。暗闪被认为是光球层下对流单体产生的磁流体冲击波的一种观测表现。通过跟踪单个本影闪光的运动，我们确定了对流单体的位置，即位于本影下方的振荡中心。我们发现，振荡中心优先位于暗核的本影核心，而不是在明亮的区域，如光桥或本影点。此外，振荡中心往往偏离合并的太阳黑子的收敛界面，在那里预计将发生剧烈的对流。我们还发现，推断的对流单体的深度没有明显的区域依赖性。这些结果表明，次表面的本影是一个环境，对流可以发生比收敛界面更容易，因此支持集群模型。为了得到更具体的结果，还需要进一步研究低层大气中的本影速度振荡。
2021-09-23 astro-ph.SR
Persistent magnetic vortex flow at a supergranular vertex
光球涡旋流被认为在磁场演化中起着关键作用。最近的研究表明，这些涡旋运动是普遍存在于太阳表面对流和发生在广泛的时间和空间尺度。然而，它们与磁场的相互作用的特征很差。本文研究了持续光球涡旋流与超粒顶点网络磁元演化的关系。我们使用长时间序列的连续强度图像与Hinode和当地相关跟踪方法获得的水平光球流。超颗粒细胞被检测为大规模的发散结构的流动图。在它们的顶点处，并且与网络磁性元件同空间，速度流会聚在中心点上。在整个24小时的时间序列中，观察到这些收敛流之一的旋涡。它由三个连续的漩涡组成，几乎出现在同一位置。在其核心，还检测到网络磁性元件。它的演化与涡旋的演化密切相关。磁场特征在被涡旋捕获时被集中和抽空，在涡旋消失后被削弱和破碎。这种演化行为支持了前面提出的观点，即当一个小的通量管被涡流包围时，它会变得稳定。
2017-12-05 astro-ph.SR
A BRITE view on the massive O-type supergiant V973 Scorpii: Hints towards internal gravity waves or subsurface convection zones
在O 8 Iaf超巨星V973 Scorpii中探测到了随机触发的光球光变化，其峰谷幅度达到了$\sim$ $40$ mmag，这是使用BRITE纳米卫星进行两个月高精度时间分辨光度观测的结果。时间序列光度测定的振幅谱在低频区（$\lesssim$ $0.9$ d $^{-1}$）表现出明显的宽凸起，其中检测到几个突出的频率。观测的时间-频率分析揭示了典型的模式寿命的顺序$5-10$天。观测到的V973 Sco的亮度振幅谱的整体特征与从对流驱动的内部重力波随机激发的大质量恒星对流核心深处的二维流体动力学模拟中推断出的特征匹配良好。在未来的理论研究中，需要探索一种替代或额外的可能的激发源，即地下对流区。
2018-07-12 astro-ph.SR
Strengthening of the f mode due to subsurface magnetic fields in simulations of convection
本研究通过对流非线性模拟发现，在计算域顶部附近施加超平衡磁场可增强f模，表明活动区的磁前兆在太阳表面存在时间远超深层磁通量管上升模型的预期，为观测到的活动区出现推迟现象提供了解释。
2024-09-23 astro-ph.SR
Probing the Shallow Convection Zone: Rising Motion of Subsurface Magnetic Fields in the Solar Active Region
在这封信中，我们提出了一个地震探测的磁通量在太阳的浅对流区的上升运动，并显示出新兴的速度和减速性质的估计。为了评估地下通量的速度，创建一个活跃的区域，我们应用六个傅立叶滤波器的多普勒数据NOAA AR 10488，SOHO/MDI观察，检测减少的声功率在六个不同的深度从-15到-2 Mm。所有过滤的声功率显示减少，直到2小时前的磁通量第一次出现在可见的表面。这些削减的开始时间呈上升趋势，但逐渐减速。在15--10 μ m的深度范围内，得到的速度最初为几km·s^-1，然后在10-5 μ m处约为1.5 km·s ^-1，最后在5-2 μ m处约为0.5 km·s^-1。如果我们假设功率降低实际上是由磁场引起的，那么1 km·s^-1量级的速度与以前的观测和数值研究结果完全一致。此外，逐渐减速强有力地支持了理论模型，即出现的通量在最高对流区减速，然后扩展到大气中，建立一个活跃的区域。
2013-05-14 astro-ph.SR
3D MHD simulations of subsurface convection in OB stars
在主序星的演化过程中，大质量恒星可以在非常接近其表面的地方发展出对流区。这些区域是由与铁离子化相关的不透明峰引起的。Cantiello等人（2009年）发现了光球层下对流运动的存在与早期型恒星光球层中的小尺度随机速度之间的可能联系。这支持了一种物理机制，其中微湍流是由地下对流区触发的波引起的。他们进一步表明，OB星风内部的聚集可能与地下对流有关，对流层也可能是非径向脉动随机激发的原因。此外，铁对流区产生的磁场可能出现在这种大质量恒星的表面。因此，地下对流可能是负责发生可观察到的现象，如线轮廓的变化和离散的吸收组件。这些现象已经被观察了几十年，但仍然缺乏明确的理论解释。在这里，我们提出了初步的结果，从三维磁流体模拟这样的地下对流。
2010-09-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Using the infrared iron lines to probe solar subsurface convection
使用高分辨率分光偏振仪研究太阳对流的性质始于90年代初，重点是在可见光波长区域的观测。其延伸到红外（IR）仍然在很大程度上未被探索。15600\附近的红外铁谱线$\rmÅ$，通常以其高磁灵敏度而闻名，也对低于$\log (τ)=0.0$的视线速度具有非零响应。在本文中，我们的目标是挖掘这种潜力，探索使用它们来测量地下对流速度的可能性。通过假设一个快照的三维磁流体动力学模拟代表安静的太阳，我们调查如何以及铁IR线可以重现LOS速度在立方体和什么深度。我们使用最近开发的分光偏振反演代码SNAPI和讨论的最佳节点放置从这些谱线的可靠结果的检索。我们发现，红外铁线可以测量对流速度下降到$\log (τ)=0.5$，光球以下，不仅在立方体的原始分辨率，但也与合理的光谱和空间PSF和杂散光时退化。同时，常用的Fe~{ \sc i} 6300 - 1，双线性对的性能明显较差。我们的研究表明，红外铁谱线可以探测太阳光球层的次表层对流。本文是开发这种诊断潜力的第一步。
2019-04-15 astro-ph.SR
Spatial Spectrum of Solar Convection from Helioseismic Data: Flow Scales and Time Variations
利用2010年5月至2020年9月太阳动力学观测站（SDO）上的日震和磁成像仪（HMI）的太阳振荡数据，通过时距日震分析获得了次表层流图，分析了0 ~ 19 μ m深度范围内太阳对流的光谱特性。结果表明，快速增加的水平流动尺度的深度，从超颗粒巨细胞尺度，并支持大规模对流的证据，以前检测到的表面上的超颗粒细胞的运动跟踪。对流的总功率与太阳活动周期有关。在太阳活动极大期，总功率在浅层次表层减小，在深层增加。
2022-02-27 astro-ph.SR
A Study of Subsurface Convection Zones of Fast Rotating Massive Stars
本研究利用MESA模拟快速旋转大质量恒星的次表面对流区，发现旋转促使其扩大并增强对流，且该区域可能是OB星微湍流的来源之一。
2025-01-22 astro-ph.SR
The subsurface-shear shaped solar $αΩ$ dynamo
我们提出了一个太阳发电机模型，它分布在对流区的大部分区域，环形磁场使通量集中在近地层。我们表明，如果在发电机区域的顶部的边界条件允许大规模的环形磁场穿透更接近表面，那么模式的模拟蝴蝶图的环形磁场在对流区的上部形成的表面旋转剪切层。该模型与观测到的太阳磁周期的性质是一致的。
2010-12-24 astro-ph.SR
A Transparent Window into Early-Type Stellar Variability
在早期型恒星中，表面下的对流区是普遍存在的。在狭窄的不透明度峰的驱动下，这些薄的对流区域几乎不传输热量，但在设置恒星的磁性和表面变化方面起着重要作用。在这里，我们证明，这些对流区是\emph{not}目前在广泛的恒星，如以前所认为的。特别是，有地区的一维恒星演化模型报告对流不稳定，但低于临界瑞利数开始对流。对于太阳下的金属丰度，这打开了一个没有地下对流区的\emph{stability window}。对于LMC金属度，该表面稳定性区域大致在$8M_\odot$和$16M_\odot$之间延伸，对于SMC金属度增加到$8M_\odot$- $35M_\odot$。这样的窗口是一个很好的目标，探测地下对流和其他来源的光度变化的相对影响，在大质量恒星。
2022-01-25 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$）的全球移动-从南北对称模式到交错反对称出现。
2019-11-18 astro-ph.SR
Effects of Granulation upon Larger-Scale Convection
我们研究的作用，小规模的造粒，在帮助推动超造粒，甚至更大规模的对流。粒化被建模为局部冷却事件在旋转球壳段中的可压缩对流的3-D模拟的上边界处引入。与均匀冷却相比，有足够数量的随机冷却事件，我们发现，超颗粒尺度实现，随着差分旋转，变得越来越像太阳。
2012-01-23 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Impact of subsurface convective flows on the formation of sunspot magnetic field and energy build-up
强烈的太阳耀斑发生在$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
Tomography of plasma flows in the upper solar convection zone using time--distance inversion combining ridge and phase-speed filtering
本文通过比较时距日震学中常用的两种k-ω滤波方法--脊滤波和相速滤波，检验了太阳对流层上部等离子体流水平分量在超颗粒尺度上时距反演的一致性。结果表明，这两种方法导致类似的流量估计时，使用有限频率灵敏度内核。它进一步表明，反演的性能提高（同时更好地平均内核和较低的噪声水平），当这两种方法结合在一起，在一个反演。使用组合反演，我反演了太阳对流区上部10毫米的水平流动。与超颗粒相关联的流动似乎仅在上部~5 Mm的深度是连贯的，更深处有对流尺度向比超颗粒更大的结构变化的暗示。
2013-07-18 astro-ph.SR
On the Origin of Stochastic, Low-Frequency Photometric Variability in Massive Stars
高精度光度观测揭示了早期型恒星普遍存在的随机低频光度变化。有人认为，这种变化是由于地下对流或内部重力波发射的对流核心。在这里，我们表明，在地下对流层对流的相关属性与随机低频光度变化的时间尺度和幅度，以及与宏观湍流的幅度非常好。我们认为，低频，随机光度变化和表面湍流在大质量恒星是由地下对流的存在。我们发现，所观察到的表面光度变化和宏观湍流依赖于对流核心驱动的内部重力波的解释遇到了一些困难，似乎不太可能能够解释所观察到的趋势。
2021-05-19 astro-ph.SR
Time-Dependence of Subsurface Solar Convection Using the Time-Distance Deep-Focus Method
New Jersey Institute of Technology（新泽理工学院）；NASA Ames Research Center（NASA艾姆斯研究中心）；Universidade Federal de Minas Gerais（米纳斯吉拉斯联邦大学）
本文利用时间-距离深聚焦方法研究太阳对流的时间依赖性，发现其功率谱在特定空间尺度上与模拟结果存在显著差异，但较大尺度下的估计较为准确。
2026-02-10 astro-ph.SR
An Average Supergranule: Much Larger Vertical Flows Than Expected
超颗粒被认为是大规模地下对流的证据。超颗粒流场的垂直分量是很难测量的，但它被认为是在光球层内和光球层以下只有几米/秒。在这里，我提出的分析结果，使用三维反演的时间-距离日震学，表明存在的大幅度垂直上升流在近地表层。这种推断可能的问题和后果进行了讨论。
2013-01-09 astro-ph.SR
Evidence for Large-Scale Subsurface Convection in the Sun
对SOHO/MDI中-l球谐系数的两个720天时间序列进行了地下流的日震统计波形分析。这些时间序列与太阳活动的高峰期和低谷期相吻合。从波形分析中推导出径向阶数n和阶数l相同，方位阶数m不同的模式的时变耦合强度系数b（s，t;n，l）。这些系数对流动和一般非球面结构敏感。对于s << l的奇数值，系数b（s，t;n，l）测量环形流速度场的一个球谐（s，t）分量的幅度在深度上的平均值。定义平均速度的深度相关加权函数是（n，l）多重峰的模式的半径中的分数动能密度。对于高和低活动时期，从5到35范围内的s的b系数推断出均方（n，l）依赖的流速，对于1到5范围内的每个n和l以及120到149范围内的每个n和l。在l上的进一步平均产生作为每个时期的n的函数的均方根流速，其平均值从n=1时的约20 m/s增加到n=5时的35 m/s。推断出的速度是一致的（虽然也许不要求）的细胞模式的流动模式延伸的模式灵敏度的垂直范围内，估计约为百分之四的太阳半径以下的光球。
2016-05-20 astro-ph.SR
Helioseismological determination of the subsurface spatial spectrum of solar convection: Demonstration using numerical simulations
了解对流在恒星物理学中很重要，例如作为恒星演化模型的输入。日震估计对流振幅在太阳内部较深的地区不同意的数量级之间和模拟。我们的目标是评估现有的太阳对流振幅上限的有效性，在0.96太阳半径的深度使用时距日震学和几个简化的假设。我们产生的合成观测对流场的磁流体动力学模拟（MURaM）使用走时灵敏度函数和噪声模型。我们将流量的估计值与实际值进行了比较。对于感兴趣的尺度（$\ell<100$），我们发现，目前的程序获得的上限给出了正确的顺序的流量的大小为给定的流场。我们还表明，这种估计是不是一个严格意义上的上限，因为它低估了流量振幅在最大尺度的一个因素约为2，因为尺度依赖的信噪比必须考虑。在对此进行校正并考虑傅立叶空间中测量值对方向的依赖性之后，我们证明了所获得的估计确实是上限。我们的结论是，时距日震学是能够正确地估计的数量级（或上限）的太阳对流在更深的内部时，不同的流分量的垂直关联函数是已知的，并考虑到尺度依赖的信噪比。我们建议，未来的工作应包括来自不同目标深度的信息，以更好地分离近地表流的影响，从那些在更大的深度。测量结果对所有三个流动方向都很敏感，应将其考虑在内。
2021-02-17 astro-ph.SR
Structure and evolution of solar supergranulation using SDO/HMI data
内容：研究太阳表面的运动对于理解湍流对流如何传输能量以及磁场如何分布在太阳表面是至关重要的。目的：从水平速度测量整个可见的太阳光盘和使用的数据从太阳动力学天文台/日震和磁成像仪（SDO/HMI），我们调查的结构和演变的太阳超颗粒。研究方法：水平速度场的测量使用新开发的版本的相干结构跟踪（CST）代码的太阳颗粒的自行。利用该工具，计算了水平发散图。然后，我们分割和确定超颗粒细胞，并遵循他们的历史，使用时空标签。通过这个数据集，我们推导出了超颗粒的基本性质，包括它们的运动。结果如下：我们发现超颗粒的基本参数的值与以前的研究相似：一个平均寿命为1.5天，平均直径为25 μ m。单个超颗粒细胞的跟踪揭示了太阳的差异旋转和向极环流的趋势的纬向流。推导出的微分旋转和旋向流的形状不依赖于细胞的大小。当存在背景磁场时，超颗粒中的发散流较弱。结论：这项研究证实，超颗粒是合适的示踪剂，可用于调查大规模的太阳对流，只要他们是足够的表面上检测。
2014-07-01 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
The Emergence of Solar Supergranulation as a Natural Consequence of Rotationally-Constrained Interior Convection
我们调查如何旋转约束，深对流可能会引起超颗粒，在太阳光球中观察到的最大的不同的空间尺度的对流。虽然超颗粒只有微弱的旋转的影响，较大的空间尺度的对流样品的深对流区，大概是旋转的影响。我们提出了一系列的非线性，3-D模拟旋转对流的数值结果，并检查下实现的Rossby数的范围内的速度功率分布。当存在旋转时，对流功率分布在特征波数$\ell_\mathrm{peak}$处具有明显的峰值，其值随着Rossby数的减小而增大。这种功率分布与在非旋转对流中实现的功率分布形成对比，在非旋转对流中，功率从高到低波数单调增加。我们发现，空间尺度小于$\ell_\mathrm{peak}$的行为类似于非旋转对流。大于$\ell_\mathrm{peak}$的空间尺度受到旋转约束，并且相对于非旋转系统具有显著降低的功率。我们认为，超颗粒尺度的出现是由于抑制功率的空间尺度大于$\ell\approx100$由于存在深，旋转约束对流。因此，超颗粒化代表了最大的非旋转约束的太阳对流模式。我们的结论是，超颗粒的特征空间尺度的边界，从上面的深对流运动，使超颗粒的深层动力学在工作中的太阳发电机的间接措施。结合我们的数值计算结果使用超颗粒的空间尺度，我们估计太阳的批量均方根对流速度的上限为10米秒$^{-1}$。
2016-09-16 astro-ph.SR
Magnetic spots on hot massive stars
热亮星在光球层和风中表现出各种各样的现象，但仍然缺乏明确的物理解释。这些现象包括光球湍流、谱线变化、非热辐射、非径向脉动、离散吸收分量和风聚集。Cantiello等人（2009年）认为，靠近恒星表面的对流区可能是造成其中一些现象的原因。这个对流区是由与铁族元素相关的不透明度峰值引起的，被称为“铁对流区”（FeCZ）。假设发电机行动产生磁场均分的FeCZ，我们调查的发生在OB星的地下磁性。然后，我们研究这些磁场的表面出现，并讨论可能的观测特征的磁点。简单的估计是使用大质量恒星的地下性质，如在一维恒星演化模型计算。我们发现，磁场的振幅足以影响风可以出现在表面通过磁浮力。虽然在这个阶段，很难预测这些功能的几何形状，我们表明，磁点的大小相当于当地的压力规模的高度可以表现出自己的热点，亮点。局部磁场可能广泛存在于那些具有次表面对流的早期型恒星中。这种类型的表面磁性可能是光度变化的原因，并在X射线发射和风聚集中发挥作用。
2011-08-09 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
Reconstructing the Subsurface Three-Dimensional Magnetic Structure of A Solar Active Region Using SDO/HMI Observations
太阳活动区（AR）是形成于对流层中的三维磁结构，其性质对确定太阳活动区的日冕结构和太阳活动具有重要意义。然而，我们的知识详细的三维结构之前，它的出现是相当差的，在很大程度上限制了低节奏和灵敏度以前的仪器。在这里，使用45秒的高节奏的观测从太阳动力学天文台（\emph{SDO}）的太阳地震和磁成像仪（\emph{HMI}）板载，我们能够为第一次重建一个三维数据立方体和推断详细的地下磁结构的NOAA AR 11158和表征其磁连通性和拓扑结构。这一任务是在图像叠加方法和先进的三维可视化的帮助下完成的。我们发现，AR由两个主要的双极，或四个主要的极性。每个极性在3-D中显示出有趣的树状结构，即当极性的根部表现为单个树干状管时，极性的顶部具有由更小和更薄的通量管组成的多个分支，这些通量管连接到类似破碎的相反极性的分支。四个极性的根部沿着一条直线排列得很好，而顶部的分支稍微不共面。我们的观察表明，一个活跃的区域，即使出现在表面上非常复杂，可能源于一个简单的直通量管，经历了水平和垂直分叉过程中，其上升通过对流区。
2013-01-20 astro-ph.SR
Characterizing the spatial pattern of solar supergranulation using the bispectrum
上下文超颗粒的空间功率谱并不能完全表征湍流对流的基本物理特性。例如，它没有描述水平流发散中的非高斯性。目标。我们的目标是统计特征的空间格局的太阳超颗粒超出功率谱。下一阶统计量是双谱。它测量三个傅立叶分量的相关性，并与基础物理中的非线性有关。方法.我们估计的双谱的超颗粒水平表面的发散图，获得使用本地相关跟踪（LCT）和时间-距离日震学（TD）从一年的数据从日震和磁成像仪上的太阳动力学天文台从2010年5月开始。结果我们发现显着的非零和一致的估计的双谱。最强的非线性是目前的三个耦合波矢在超颗粒尺度。这些波矢量与正六边形中的波矢量相同，正六边形用于太阳对流的分析研究。在这些傅立叶分量，双谱是积极的，符合数据中的正偏度和超颗粒优先组成的流出包围的流入网络。我们使用的双谱生成合成发散图是非常相似的数据由一个模型，由一个高斯项和一个较弱的二次非线性分量。因此，我们估计的分数的方差在发散图的非线性组件的顺序为4- 6%。结论.我们建议，双谱分析是有用的理解太阳湍流对流，例如比较观测和数值模型的超颗粒流。该分析也可用于生成合成流场。
2020-02-19 astro-ph.SR nlin.PS physics.flu-dyn
Causal Interaction between the subsurface rotation rate residuals and radial magnetic field in different timescales
本文研究了Schwabe和准两年振荡（QBO）时间尺度上的差分自转速率和径向磁场变化的存在、时空特征和演化。为了实现这些目标，我们使用的旋转速率残差和径向磁场数据从迈克尔逊多普勒成像仪的太阳和日光层天文台和日震和磁成像仪的太阳动力学天文台，从1996年5月至2020年8月，分别涵盖太阳活动周期23和24。假设径向表面磁场是非局部的，并且差分旋转围绕赤道对称，我们的结果表明，施瓦贝循环的源区被限制在整个对流区的$\sim$ 30 $^{\circ}$ N和S之间。对于QBO的源区，我们的结果表明它低于0.78 R $_{\odot}$。
2021-12-13 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
Subsurface magnetic field and flow structure of simulated sunspots
我们提出了一系列的数值太阳黑子模型，解决地下场和流动结构，在16毫米深的域，涵盖了2天的时间演变。太阳黑子光球外观的变化是由几毫米深的地下流动驱动的。大部分的磁场被推入地下对流模式的下降流顶点，而一部分磁通从斑点的主干分离。光球层中伴随着较深层的通量分离，早期形成光桥，后期形成与光斑分离的孔隙。在不到一天的时间尺度上，我们看到了一个大规模的流动模式围绕太阳黑子的发展，这是占主导地位的径向流出达到约50%的对流均方根速度的振幅。几个组件的大规模流动被发现是独立的半影和相关的Evershed流的存在。虽然模拟的太阳黑子导致近地表层热通量的阻塞，但我们没有看到令人信服的证据表明其外围的亮度增强。我们进一步证明，底部边界条件的稳定性和长期演变的太阳黑子的影响显着减少在16毫米深的域相比，以前考虑的较浅的域。
2011-06-30 astro-ph.SR
Subsurface Flows Associated with Formation and Flaring Activity of Solar Active Regions
本文利用 SDO/HMI 多普勒图的时距日震学分析，研究了太阳活动区浮现与活跃期地下流的演化，发现磁通量浮现期间存在强烈涡旋与剪切流，且地下流特征与耀斑活动显著相关，有助于耀斑预测。
2024-01-31 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
Subsurface Circulations within Active Regions
使用高分辨率的环分析（HRRA），我们推断地下流动的磁活动区和安静的太阳。通过这种方法，我们能够测量气流，其水平空间分辨率为2度日光角（或大约20微米）。从所得到的流场，我们推导出平均流入率到活动区域，活动区域周围的平均流通速度，和概率密度函数（PDF）的流场的属性。这些分析表明，活跃地区的纬向速度超过了安静的太阳在同一纬度的20米/秒，但活跃地区平流向极地的速度与安静的太阳相同。我们还发现几乎所有的活动区都有一个平均流入（20-30 m/s）和一个气旋性环流（~5 m/s），而它们的核心，也就是太阳黑子所在的地方，是一个强反气旋流出区（~50 m/s）。从PDF中，我们发现，活动区域修改对流的结构，其规模大于超颗粒。在平静的太阳中，活动区具有对称的分布，而不是在流入和流出之间具有不对称性（流出占据了更大比例的表面）。
2009-04-09 astro-ph.SR
Supergranules as Probes of Solar Convection Zone Dynamics
超颗粒是在太阳表面看到的对流细胞，是一种水平流动的空间填充模式。虽然典型的超颗粒的直径约为35微米，他们表现出广泛的尺寸从~10微米到~100微米。在这里，我们表明，不同尺寸的超颗粒可以用来探测太阳的外对流区的旋转速率。我们发现，赤道旋转速率作为深度的函数，全球日震学测量匹配的赤道旋转作为波长的函数的超颗粒。这表明，超颗粒平流的深度等于其波长的流动，因此可以用来探测这些深度的流动。超颗粒旋转剖面表明，表面剪切层，通过它的旋转速率增加向内，延伸到深度~50毫米，纬度至少为70度。典型的超颗粒在高纬度地区被很好地观察到，并且具有一系列的尺寸，这些尺寸延伸到比通常可用于测量局部日震学的地下流动的深度更大的深度。这些特征表明，探测太阳对流区动力学与超颗粒可以补充日震学的结果。
2012-03-12 astro-ph.SR
Investigating toroidal flows in the Sun using normal-mode coupling
日震观测提供了宝贵的数据集，可用于详细研究太阳内部动力学。在分析这些数据的各种方法中，简正波耦合已被证明是一个强大的工具，用于研究Rossby波，微分旋转，纬向环流和非轴对称多尺度地下流动。在这里，我们反转模式耦合测量日震磁成像仪（HMI）和迈克尔逊多普勒成像仪（MDI）获得质量守恒的环形对流作为深度，空间波数和时间频率的函数。为了确保速度大小的估计是正确的，我们还评估了相关的实现噪声，所造成的有限的可见性的太阳。我们基准的近地表反演对本地相关跟踪（LCT）的结果。对流功率可能假设更大的纬向各向同性的空间尺度的流动减少。我们注意到，在超颗粒尺度上没有一个峰值的超环面流功率，与观察结果表明，超颗粒主要是极向的性质。
2021-08-03 astro-ph.SR
Turbulence and magnetic spots at the surface of hot massive stars
热发光恒星在它们的光球层和它们的风中表现出各种各样的现象，目前仍然缺乏明确的物理解释。这些现象包括非热谱线展宽、谱线轮廓变化（LPV）、离散吸收分量（DAC）、风聚集和随机激发脉动。Cantiello等人（2009年）认为，靠近热的大质量恒星表面的对流区可能是造成这些现象的原因。该对流区是由铁复合引起的不透明度峰值引起的，因此被称为“铁对流区”（FeCZ）。3D MHD模拟被用来探索这种次表面对流对热的大质量恒星表面性质的可能影响。我们认为，湍流和局部磁点在表面的早期类型的恒星的次表面对流的可能后果。
2010-10-12 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Minimal Roles of Solar Subsurface Meridional Flow in the distributed-shear Babcock-Leighton Dynamo
本文通过多种经向流配置研究分布式剪切巴布科克-莱顿发电机模型，发现次表层经向流对太阳活动周蝴蝶图和周期影响极小，周期主要由表面通量输运过程决定，表明该模型更接近传统αΩ发电机。
2025-07-10 astro-ph.SR
Variation of global and local flows in the solar convection zone during activity cycles 24 and 25
基于2010-2024年日震数据，研究了太阳对流区流动，发现巨细胞尺度结构呈经向拉长，流动谱功率与活动水平在浅层反相关、深层正相关，并追踪了22年纬向流周期及第25周中清晰的次生子午流。
2025-04-21 astro-ph.SR
Supergranulation as the largest buoyantly driven convective scale of the Sun
超颗粒化的特征是在太阳光球层中具有典型的32 Mm长度尺度的水平发散流。与颗粒，其大小是可比的辐射边界层的厚度和当地的等离子体在光球的尺度高度，超颗粒不反映任何明显的长度尺度的太阳对流区。早期的建议，第二氦电离的深度是重要的是不支持的数值模拟。因此，太阳超颗粒的起源在很大程度上仍然是一个谜。此外，使用多普勒成像或相关性或功能跟踪的光球流的观测表明，在大于超颗粒的尺度上，功率单调下降。太阳对流的局部区域和全球球壳模拟相反，幂律增加水平流振幅低波数。在这里，我们研究这种差异，并探讨如何太阳超颗粒可能会出现的结果，强大的光球驱动和非本地热输送冷潜水羽。使用三维滞弹性模拟与表面驱动，我们表明，动能的最大对流尺度在上层的层结域反映了从强浮力驱动到绝热层结以下的过渡的深度。我们解释所观察到的单调下降，在太阳对流功率的尺度大于超颗粒是这种快速过渡的结果，并显示如何超颗粒尺度可以被理解为最大的对流驱动模式在太阳。
2016-06-13 astro-ph.SR
Helicity-vorticity turbulent pumping of magnetic fields in solar convection zone
本文研究了太阳对流区螺旋对流运动和差异旋转相互作用引起的大尺度磁场湍流漂移效应。漂移的主要方向对应于大尺度涡度矢量的方向。因此，这种效应在对流区产生大尺度磁场的纬向传输，只要角速度具有强径向梯度。漂移的方向取决于螺旋度的符号，它由帕克-吉村规则定义。在平均场磁流体力学的框架内，使用最小τ-近似的解析计算。我们估计的漂移速度的大小，并发现它可以是几米/秒的太阳对流区的底部附近。这种效果的太阳能发电机的影响的基础上说明的轴对称平均场发电机模型与地下剪切层。我们发现螺旋度-涡度泵效应可以对太阳黑子时间-纬度图的特征产生影响，在周期的上升阶段产生太阳黑子活动最大值的快速漂移，在周期的衰减阶段产生缓慢漂移。
2012-05-27 astro-ph.SR
Fingering convection induced by atomic diffusion in stars: 3D numerical computations and applications to stellar models
已知富铁层是通过重力沉降和辐射悬浮的结合在恒星表面下形成的。它们的存在、性质和详细结构会影响各种恒星脉动模式的激发过程，因此必须仔细建模，以便更好地解释开普勒星震数据。本文研究了A型星中原子扩散和指状对流的相互作用及其在铁积累层建立和演化中的作用。要做到这一点，我们使用的指状对流的三维理想化的数值模拟，和一维现实的恒星模型相结合。使用三维模拟，我们首先验证了Brown等人最近提出的指状对流的混合处方。（2013），并确定了哪些系统参数（铁的总质量，铁扩散率，热扩散率等）。在地层的整体演化中发挥作用。然后，我们在Toulouse-Geneva Evolution代码中执行Brown等人（2013）的处方，以研究恒星表面下铁丰度分布的演变。我们发现，正如Théado等人（2009）首次讨论的那样，当忽略氦的同时沉降时，这种积累迅速导致平均分子量分布的反转，然后驱动指状对流。后者将铁与周围的材料非常有效地混合，并且产生的铁层非常脆弱。然而，考虑到氦沉降，部分稳定了铁的轮廓，对指状对流，和一个大的铁过剩可以积累。结果，不透明度也显著增加，在某些情况下最终触发动力对流。
2014-07-05 astro-ph.SR
Global Dynamics of Subsurface Solar Active Regions
我们提出了三维数值模拟的磁循环演变的对流稳定或不稳定的旋转壳。磁环以这样一种方式被引入壳中，使得它仅在经度的某个部分中是浮力的，从而创建Ω环。由于磁浮力的作用，环上升，并在其领先和落后的腿之间发展不对称，创造新兴的双极区域，其特征与太阳表面观察到的斑点相似。特别是，我们自洽地再现了点极性周围舌头的创造，这可能会受到对流的强烈影响。此外，我们强调在我们模拟的新兴区域周围存在环形磁结构，我们称之为“磁项链”，并且在一些观测中看到，但迄今为止没有报道。我们发现，这些项链是在外围和下面的上升的磁环涡生成的标志。我们还发现，环路的两个腿之间的不对称性是至关重要的依赖于初始磁场强度。新兴地区的倾斜角也研究了在稳定和不稳定的情况下，似乎是受对流运动和对流情况下的差分旋转的存在。
2012-11-30 astro-ph.SR
Global-scale equatorial Rossby waves as an essential component of solar internal dynamics
太阳复杂的动力学是由对流区的浮力和旋转以及大气和日冕中的磁力控制的。虽然小规模的太阳对流是很好的理解，在太阳对流区的大规模流动的动力学没有解释的理论或模拟。由于科里奥利力产生的涡度波，被称为罗斯贝波，预计将在最大尺度上从对流中带走能量。在这里，我们毫不含糊地检测和表征逆行传播的涡波在太阳的浅层次表层的角波数低于15，教科书部门Rossby波的色散关系。波有几个月的寿命，定义明确的模式频率低于200 nHz，在一个共同旋转的框架，和本征函数的涡度峰值在赤道。Rossby波的涡度几乎与相同尺度下的对流相当，因此它们是太阳动力学的重要组成部分。我们发现，在角波数为20的莱茵尺度附近，有一个从类顺磁动力学到类波动力学的转变;这可能为最大空间尺度上令人困惑的动能不足提供了一个解释。
2018-05-18 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
Plasma flows and sound-speed perturbations in the average supergranule
超颗粒在光球速度特征的空间光谱中产生一个峰值。它们具有对流单体的一些性质，但它们的起源在文献中仍有争议。时距日震学是研究超颗粒深部结构的一种有效方法。我们的目标是建立模型的平均超颗粒细胞使用完全一致的时间-距离反演方法。我们使用了多通道减法最优局部平均反演方法，并对串扰进行了正则化。我们结合的差异和平均走时平均几何。我们应用这种方法来平均超过10000个个体的超颗粒细胞的旅行时间地图。这些细胞被自动检测到的旅行时间地图计算为64个安静的天周围的光盘中心。系综平均法使我们能够显着提高信噪比，并获得一个清晰的图片中的平均超颗粒的流动。我们发现近地表的水平辐散流随着深度的增加而迅速单调地减弱;在大约7毫米的深度处，它们变得特别弱，甚至明显地改变了符号。为了了解垂直分量，我们从表面积分连续性方程。得出的垂直流估计值显示，地下水流速从地表的约5 m/s增加到约3 Mm深度的约35 m/s，然后单调下降到更大的深度。垂直流保持积极的（上升流），并成为难以区分的背景在深度约15微米。我们进一步检测到系统的纵向流动。这一系统流随深度变化的过程与次表层太阳自转模型吻合得很好。
2021-01-14 astro-ph.SR
A spectral solver for solar inertial waves
惯性波主要由科里奥利力驱动，可能在太阳动力学中发挥重要作用，此外，还提供了一个了解太阳次表层的窗口。后者使我们能够推断出传统的声波日震学技术无法获得的特性。因此，这些正常模式的充分表征，使调查太阳地下动力学的承诺。在这项工作中，我们开发了一个频谱特征值求解器来模拟太阳中的惯性波的频谱。我们将太阳对流区模拟为滞弹性介质，并求解动量和能量方程的简正模。我们表明，求解器可以重现所观察到的模式频率和线宽以及，不仅部门Rossby模式，而且最近观察到的高频惯性模式。此外，我们相信，光谱求解器是一个有用的贡献，模拟太阳上的惯性模式的数值方法。
2022-11-07 astro-ph.SR
Mechanism of local dynamo action on the Sun
在平静的太阳中，磁场通常被观测为小尺度的磁性元素，“盐和胡椒”，覆盖整个太阳表面。通过使用3D辐射MHD数值模拟，我们证明了这些场是对流区顶层局部发电机作用的结果，其中极弱的“种子”磁场可以局部增长到平均均分场之上（例如，从$10^{-6}$ G“种子”场到超过1000 G的磁性结构）。我们发现，当地发电机行动只发生在一个浅，约500公里深，地下层，从产生的领域被输送到更深的层对流下沉气流。我们证明，所观察到的主导地位的垂直磁场在光球和水平场以上的光球可以解释由发电机产生的多尺度磁回路。
2013-12-03 astro-ph.SR
Spontaneous Generation of delta-sunspots in Convective Magnetohydrodynamic Simulation of Magnetic Flux Emergence
观测表明，强烈的太阳耀斑和日冕物质抛射往往发生在以三角黑子、黑子旋转、剪切极性反转线（PIL）和磁通量绳为特征的复杂活动区。在这里，我们报告的第一个模型的自发三角洲斑点的产生作为一个结果，从湍流对流区的通量出现。利用国家的最先进的辐射磁流体动力学代码R2D2，我们模拟的出现，在对流区，延伸到-140 Mm。升高的大规模对流上升流，管出现在光球作为两个新兴的两极。由于地下连通性，相反的极性相互碰撞，并发展成一对紧密堆积的三角洲点。洛伦兹力驱动点的旋转和10 km/s的强逆流，在三角洲点的PIL，这与当地对流，加强水平场到4 kG，并建立一个高度剪切PIL。在PIL上方的大气中，产生了磁通绳结构。所有这些过程都遵循三角洲斑形成的多浮力段理论，是磁通量与湍流对流相互作用的自然结果，表明三角洲斑的形成和由此产生的耀斑爆发可能是一个随机决定的过程。
2019-11-10 astro-ph.SR
Small-scale Dynamo in Cool Stars: I. Changes in stratification and near-surface convection for main-sequence spectral types
本研究利用MURaM代码模拟F3V到M0V型冷主序星的近表面对流，首次探究小尺度发电机（SSD）对恒星分层与对流的影响，发现SSD产生的磁场能量占比随有效温度升高而增大，且对F型星的对流速度与热力学分层影响最显著。
2023-07-20 astro-ph.SR
Solar models with new low-metal abundances
在过去十年中，许多观测者对太阳的光球丰度进行了数次修正。新的低金属丰度的标准太阳模型（SSM）不同意日震结果和检测到的中微子通量。太阳模型问题困扰了一些恒星物理学家十多年。旋转，增强扩散，对流过冲，和磁场被用来调和新的丰度与日震学。增强扩散模型中的\textbf{too}低氦\textbf{subsurface abundance}可以通过旋转和磁场引起的混合来改善。旋转模式中对流区的深度问题可以通过对流超调来解决。因此，Asplund-Grevesse-Sauval旋转模型包括超调（AGSR）再现了地震推断的声速和密度剖面，对流区深度以及Grevesse和Sauval（GS 98）模型之前计算。但该模型不能再现地表氦丰度0.2393（$2.6$ $σ$偏离地震值）和中微子通量。AGSM模型保持了AGSR模型的一致性，提高了对地表氦丰度的预测。AGSM合理地再现了观测到的分离比$r_{02}$和$r_{13}$。此外，用该模型计算的中微子通量与实测中微子通量和前人的预测值相差不远。
2016-03-05 astro-ph.SR
Mesogranulation and small-scale dynamo action in the quiet Sun
宁静太阳区域通常表现出小尺度磁场结构的复杂分布，这些结构与近地表湍流对流运动相互作用。此外，这些磁场中的一些可能是由对流发电机机制局部产生的。除了众所周知的颗粒和超颗粒对流尺度，各种观测表明，有一个中间尺度的对流，称为mesogranulation，垂直磁通量浓度积累优先在mesogranular边界。我们的目的是调查的对流，表现出颗粒和mesogranulation的小尺度发电机性能，比较我们的研究结果与太阳观测。采用一个理想化的模型，局部区域的安静的太阳，我们使用可压缩磁流体力学的数值模拟，在三维笛卡尔域，调查这个系统的参数依赖性（特别是侧重于不同的纵横比和雷诺数的影响）。在纯流体动力对流，我们发现，中粒化是一个强大的功能，这个系统提供的域是足够宽，以适应这些大规模的运动。在较高雷诺数的模拟中，动能谱中的中颗粒峰更为明显。我们研究了该系统的发电机性能的运动学和非线性制度，我们发现，发电机总是更有效地在更大的领域，当mesogranulation存在。此外，我们使用傅立叶空间中的滤波技术来证明，它确实是更大尺度的运动，主要负责驱动发电机。在非线性状态下，磁场分布在空间分布和测得的场强方面与观测结果相比非常有利。
2014-01-20 astro-ph.SR
The solar magnetic field
太阳的磁场是太阳活动标题下许多不同现象结合在一起的根本原因。在这里，我们描述了磁场从对流层底部（在那里它是由太阳发电机建立的）到太阳表面（在那里它以太阳黑子和光斑的形式表现出来），再到太阳大气层，最后进入日光层的过程。在此过程中，它将能量从表面和次表层输送到日冕，在那里它加热气体并加速太阳风。
2010-08-04 astro-ph.SR
Three-dimensional magnetohydrodynamic simulation of the solar magnetic flux emergence: Parametric study on the horizontal divergent flow
太阳活动区是由对流带深部的磁通量产生的。最近的卫星观测表明，就在磁通量出现之前，太阳表面有一个水平发散流（HDF）。本研究的目的是调查HDF的驱动程序，并看到HDF对流区的磁通量的参数的依赖性。我们进行三维磁流体动力学（3D MHD）数值模拟的磁通量的出现，并在初始条件下改变参数。还采用分析方法来解释这种依赖关系。水平气体压力梯度被认为是HDF的主要驱动力。最大HDF速度与电场强度和扭转强度呈正相关。HDF持续时间与扭曲的关系很弱，而它只在较强的场区的情况下表现出对场强的负依赖性。在这项研究中分析的参数依赖性可以让我们通过观察HDF的特性来探测地下磁通量的结构。
2013-03-19 astro-ph.SR
