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
Penumbral structure and outflows in simulated sunspots
太阳黑子是可见太阳表面上的磁场集中，强烈影响其内部和周围的对流能量传输。太阳黑子外围区域（半影区）显示出沿近水平磁场通道的系统性径向向外流动。这些流动是在100年前发现的，存在于所有完全发育的太阳黑子中。使用一个全面的数值模拟的太阳黑子对，我们表明，半影结构与这样的外流形式时，平均磁场倾斜垂直超过约45度。系统流出是对流的一个组成部分，提供向上的能量传输，并导致由倾斜磁场的存在下引入的各向异性。
2009-07-13 astro-ph.SR
Global Turbulent Solar Convection: a Numerical Path Investigating Key Force Balances in the context of the Convective Conundrum
本文通过控制罗斯贝数并提高雷诺数的数值实验构建类太阳强湍流模型，揭示科里奥利—惯性平衡取代CIA平衡是形成顺行赤道自转的关键，为破解太阳对流难题提供新路径。
2025-03-11 astro-ph.SR
Sound-speed inversion of the Sun using a nonlocal statistical convection theory
日震反演揭示了太阳和标准太阳模型在太阳对流区底部下方的声速存在重大差异。我们证明了这种差异是由标准太阳模型中采用的局部混合长度理论的固有缺陷造成的。利用自洽的非局域对流理论，我们构造了一个用于声速反演的太阳包络模型。我们的太阳模型有一个非常平滑的过渡，从对流信封的辐射内部;和对流能量通量改变符号穿过对流区的边界。它比标准太阳模型有明显的改进，太阳和局部对流模型之间的声速差异显着减少。
2012-10-16 astro-ph.SR
Radiative Cooling in MHD Models of the Quiet Sun Convection Zone and Corona
我们提出了一系列的数值模拟安静的太阳等离子体线程的磁场，从上层对流区延伸到低日冕。我们讨论了一个有效的，简化的近似物理的光学厚辐射传输通过表面层，并调查对流湍流的影响，在最初的单极（开放领域）地区的太阳大气层的磁结构。我们发现，净坡印亭通量低于表面是平均指向内部，而在光球层和色球层的电磁能的净流量是向外进入日冕。由快速辐射冷却驱动的这些层之间的翻转对流运动似乎是电磁能反向通量的能量来源。
2011-06-10 astro-ph.SR
Surface evolution in stable magnetic fields: the case of the fully convective dwarf V374 Peg
本文报道了dM4型V374 Peg的BV（RI）_C测光测量，时间约为430天。这颗恒星的质量约为0.28M_Sun，因此它应该是完全对流的。以前的观测发现了几乎刚体旋转和稳定的轴对称极向磁场。我们的测光数据与这一图像吻合得很好，在恒星表面发现了一个持续活动的巢。然而，表面并不是静止的：夜间变化和频繁的耀斑被观察到。耀斑似乎集中在表面较亮的部分。光变曲线的短时间变化可能表明同一区域出现了通量绳，类似于太阳上活跃的巢。我们观察到V374 Peg的闪烁和安静状态在每月的时间尺度上变化。
2011-02-11 astro-ph.SR
Overstable Convective Modes in a Polytropic Stellar Atmosphere
本文证明太阳对流区下半部可存在过稳定对流模态（热罗斯比波），给出多方球分层中大气波的解析解，并探讨其与辐射区$g$模态的耦合可能增强光球可见性。
2023-05-11 astro-ph.SR
Shell model for stratified convection: implications for the solar convective conundrum
我们将壳模型的概念推广到分层系统，并提出了一个在低马赫数下代表分层、非旋转、非旋转对流的壳模型。激励配置文件的背景分层，支持对流恒星，如太阳，我们研究数值解对应的高度不稳定层以上的轻度不稳定层。我们发现，在低普朗特数，对流振幅随深度在低层减小。这表明，在太阳对流区的深层对流的抑制（对流难题）可以解决，而不必诉诸旋转或磁场。
2022-06-10 astro-ph.SR physics.flu-dyn
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
A more realistic representation of overshoot at the base of the solar convective envelope as seen by helioseismology
太阳对流层底部附近的层结是由对流过冲和元素扩散过程控制的，该区域被广泛认为在太阳发电机中起着关键作用。在该地区的分层引起的太阳能p模式，它已被用来确定太阳能对流区的深度和调查的对流过冲的程度的频率的特征信号。以前的日震调查表明，太阳的球对称分层在这一地区比在一个标准的太阳模型没有过冲平滑，并排除了简单的模型纳入过冲，延长该地区的绝热分层和有一个或多或少的突然过渡到亚绝热分层在边缘的过冲区域。在本文中，我们考虑物理动机的模型，有一个平滑的过渡，在分层桥接该地区从较低的对流区的辐射内部下方。我们发现，这样的模型是在更好的协议与日震数据比标准的太阳模型。
2011-02-20 astro-ph.SR
Is convective turbulence the only exciting mechanism of global p modes in the Sun?
针对太阳全局p模是否仅由对流湍流激发的问题，利用27年SoHO数据研究跨3个太阳活动周的模能量变化，发现存在非随机激发的超额能量，提示可能存在第二种激发源，且能量供给率与QBO相关、方差与活动周反相关。
2025-06-30 astro-ph.SR
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
Convection and Differential Rotation Properties of G & K Stars Computed with the ASH Code
恒星的光度和对流包层的深度随G型和K型主序星的质量迅速变化。为了了解这些属性如何影响对流湍流，差分旋转，和纬向环流，我们进行了3D动力学模拟旋转主序星的内部，使用滞弹性球谐（ASH）代码。在我们的模拟中，恒星的质量分别为0.5、0.7、0.9和1.1 M_sun，对应于光谱类型K7到G 0，并且以与太阳相同的角速度旋转。我们确定了几个趋势的对流区性质与恒星质量，所表现出的模拟。对流速度、上升流和下降流之间的温度差以及日冕环流速度都随着恒星光度的增加而增加。由于对流速度的趋势，Rossby数（在一个固定的旋转速率）的增加和对流周转时间尺度显着降低，随着恒星质量的增加。3个最小质量的情况下，表现出类似太阳的差异旋转，在某种意义上说，他们显示的最大旋转在赤道和最小的高纬度地区，但1.1 M_太阳的情况下，表现出反太阳旋转。在低质量时，对流层环流是多细胞的，并与旋转轴对齐;随着质量的增加，环流模式趋向于覆盖对流区每个半球的单细胞结构。
2011-11-23 astro-ph.SR
Mass dependence of overshooting beneath convective envelopes
本文通过MUSIC二维全球模拟研究了1.2至6倍太阳质量前主序恒星对流包层下方过冲的质量依赖性，发现过冲随质量增加遵循光度标度指数为1/4的简单标度关系，并与Baraffe等人2023年关于对流核心过冲的标度结果相似。
2025-09-23 astro-ph.SR physics.flu-dyn
First Imaging of Magnetic Waveguides and Resonant Cavities in Sunspots
本研究利用 SDO/AIA 图像的小波滤波与振荡模式分解，首次成像太阳黑子大气不同高度的磁波导和共振腔，为共振层理论及向上波传输机制提供观测证据。
2025-02-19 astro-ph.SR
Constraints on the properties of macroscopic transport in the Sun from combined lithium and beryllium depletion
本研究利用锂和铍耗损观测约束太阳对流包层底部的宏观输运效率，发现密度幂律指数n在3至6之间可重现数据，并指出宏观混合与中微子通量不符，磁泰勒不稳定性无法解释观测。
2025-01-07 astro-ph.SR
Modelling differential rotation of red giants: the case of the evolved sun
天文地震学揭示了红巨星核心的旋转速度比它们的对流包层快一个数量级。本文试图用恒星对流区角动量输运理论解释这种转动状态。基于该理论的微分自转模型被应用于一个太阳质量的红巨星的演化状态序列。模型计算显示，与恒星表面相比，核心的旋转速度大约快10倍。这种旋转状态是由角动量的非扩散向下对流传输引起的。核心和外壳之间的旋转速率的对比随着恒星的半径（年龄）而增加。地震学检测到的巨星核心自旋下降的比例也被复制。
2019-10-29 astro-ph.SR
Rotating Convective Core Excites Non-Radial Pulsations to Cause Rotational Modulations in Early-Type Stars
讨论了早型主序星旋转对流核中弱不稳定振荡对流模共振耦合激发的低频g模。我们的非绝热脉动分析，包括科里奥利力的影响，$2\,M_\odot$主序列模型表明，如果对流核心旋转略快于周围的辐射层，g模式的辐射包络激发的共振耦合。在惯性系中的激发g模式的频率接近于$|mΩ_{\rm c}|$，其中$m$和$Ω_{\rm c}$分别是g模式的方位阶和对流核心的旋转频率。这些g模式的频率是一致的光度旋转调制和谐波中观察到的许多早期型主序星。
2020-07-29 astro-ph.SR
Rotation of the convective core in $γ$ Dor stars measured by dips in period spacings of g modes coupled with inertial modes
周期间隔（$ΔP$）与偶极双g模周期（$P$）之间的关系对于测量快速旋转的$γ$ Dor星和缓慢脉动的B（SPB）星的g模腔中的旋转速率是有用的。在快速旋转的恒星中，对流核中的惯性模可以与周围辐射区中传播的g模共振耦合。共振耦合导致$P$ - $ΔP$关系的下降，这与化学成分梯度引起的调制不同。在$ΔP$中的这种共振下降出现在对应于自旋参数$2f_{\rm rot}{\rm(cc)}/ν_{\rm co-rot} \sim 8-11$的频率附近，其中$f_{\rm rot}$（cc）是对流核心的旋转频率，而$ν_{\rm co-rot}$是同向旋转坐标系中的脉动频率。共振时的自旋参数在某种程度上取决于核心过冲的程度、中心氢丰度和其他恒星参数。我们可以在观察到的倾角与预测从主序模型的双极g模式，允许对流核心旋转差分从周围的g模式腔的周期。我们已经进行了这样的拟合16个选定的$γ$多尔星有明确的倾角，并发现大多数的$γ$多尔星，我们研究的旋转几乎均匀，而对流核心往往比g-模式腔在进化程度较低的恒星旋转略快。
2021-02-17 astro-ph.SR
Asteroseismology of red giant stars
如果受到适当的激发，恒星会像一个巨大的球形仪器一样振荡。在大多数恒星中，包括太阳，表面对流提供了激发机制（Goldreich和Keeley，1977）。当湍流速度达到与恒星表面附近的局部声速相当的速度时，剧烈的对流运动可以激发驻波声波。这些被称为压力或p模式，因为回复力由压力梯度产生。该激励机制的宽频谱引起同时激励的许多径向和非径向振荡模式。这些随机激励和固有阻尼振荡首先在太阳中被检测到（Leighton等人，1962年），因此通常被称为类太阳振荡。当恒星变老，核心的氢燃料供应耗尽时，它们的外壳会膨胀并冷却：它们变成亚巨星，最终成为红巨星。像太阳一样，低质量的红巨星也有对流的外壳，但更长的对流时间尺度会以更低的频率驱动振荡模式。当恒星振荡时，恒星表面不同部分的膨胀和收缩引起了整个恒星表面温度的变化，从而也引起了光度的变化。本章介绍了低质量（M<3M_Sun）的星震学。
2018-01-25 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
Dynamic Coupling of Convective Flows and Magnetic Field during Flux Emergence
为了更好地理解太阳内部与日冕的能量耦合，我们模拟了磁通量绳从太阳对流区到日冕的浮力上升。磁流体动力学模型解决了辐射冷却，日冕加热和电离的物理问题，使我们能够产生一个更真实的太阳大气模型。模拟显示了磁通量在光球层出现并合并形成两个极性相反的大浓度的过程。我们发现，在对流区的大尺度对流运动是至关重要的形成和维持太阳黑子，而在近地层的水平会聚流阻止集中的极性分离。太阳黑子在对流区的足点表现出一致的旋转运动，导致日冕场螺旋度的增加。在这里，对流的局部结构导致相反极性的磁通量与沿极性反转线的剪切流会聚。在磁绳上升过程中，磁能首先通过光球层的出露注入，然后通过水平流输送能量，最后被淹没流潜回对流区。
2011-11-07 astro-ph.SR
A novel approach to identify resonant MHD wave modes in solar pores and sunspot umbrae: $B-ω$ analysis
太阳黑子和太阳光球中的孔隙的本影区通常由$3$ ~mHz振荡主导，这是由于$p$ -模穿透磁区。在这些地点，相对于安静的太阳，波能也显着减少。然而，在这里，我们研究了一个孔，其中本影中的振荡功率不仅与安静的太阳相当，甚至更大，但主主频不是预期的$3$ ~mHz，而是$5$ ~mHz。通过结合多普勒速度和分光偏振和分析磁场强度和频率之间的关系，得到的$B-ω$图显示出明显的脊，这是非常清楚的共振磁流体振荡的签名限制在孔隙本影。除了速度振荡，我们证明，这些模式也伴随着磁振荡，从MHD理论预测。这封信中提出的$B-ω$分析的新技术为识别孔隙和太阳黑子阴影区域中的MHD波模式开辟了一条令人兴奋的新途径。
2021-03-22 astro-ph.SR
The dependence of convective core overshooting on stellar mass: reality check, and additional evidence
超过1.2 M（太阳）质量的恒星对流核心的超射对它们随后的演化有着深远的影响。然而，在当前的恒星演化模型中，过冲机制的公式有一个自由参数（扩散近似中的f [ov]），它仍然不受观测的约束，影响了对天体物理学重要量（如恒星年龄）的确定。在较早的一系列论文中，我们收集了37个测量良好的分离食双星样本，以校准f [ov]对恒星质量的依赖性，表明它急剧增加到大约2 M（太阳）的质量，并在此后保持不变，至少达到4.4 M（太阳）。最近的声明已经挑战了食双星在这方面的效用，基于模型拟合的f [ov]的不确定性通常太大而没有用处，怀疑过冲对质量的依赖。在这里，我们重新审视这些主张，并表明他们过于悲观，主要是因为他们没有考虑到所有可用的约束-观测和理论-在评估真正的不确定性。我们也借此机会增加了13个额外的二进制的半经验f [ov]测定到我们以前的样本，并更新了其他9个值。所有这些都与我们之前的结论一致，并加强了我们之前的结论，支持f [ov]对质量的依赖性，现在基于对总共50个双星系统（100颗恒星）的估计。
2019-04-11 astro-ph.SR
A Three- dimensional Babcock-Leighton Solar Dynamo Model with Non-axisymmetric Convective Flows
光球上观测到的对流（例如，超粒化（supergranulation，granulation）在从太阳黑子场产生大尺度极场的Babcock-Leighton（BL）过程中起关键作用。在大多数的地面通量输运（SFT）和BL发电机模式中，地面场的扩散和迁移被模拟为有效的湍流扩散。我们提出了第一个运动学三维FT/BL模型，明确纳入现实的对流太阳观测的基础上。获得的结果通常与观察到的表面通量演变以及湍流扩散率为$3 \times 10^{12}$ cm $^2$ s $^{-1}$（300 km $^2$ s $^{-1}$）数量级的非对流模型非常一致。然而，我们发现，湍流扩散系数的使用低估了发电机效率，产生较弱的平均场和较短的周期。
2018-09-18 astro-ph.SR
Enhanced lithium depletion in Sun-like stars with orbiting planets
太阳表面锂的丰度比原太阳低140倍，但表面对流区底部的温度不足以燃烧锂。在相同的年龄、质量和金属丰度的太阳型恒星中观测到了大范围的Li丰度，但理论上很难理解。早期的一种观点认为，在有行星的恒星中，Li更容易耗尽，但由于缺乏合适的没有探测到行星的恒星比较样本，这种观点被削弱了。在这里，我们报告锂丰度的一个公正的样本的太阳类似恒星和没有检测到行星。我们发现，有行星的恒星的锂丰度不到原始锂丰度的1%，而大约50%的没有探测到行星的太阳类似物的锂丰度平均高出10倍。行星的存在可能会增加混合的量，并加深对流区，使Li可以燃烧。
2009-11-21 astro-ph.SR
Eccentric millisecond pulsars by resonant convection
与白矮星相伴的偏心毫秒双星（eMSP）表现出的轨道偏心率比白矮星红巨星祖先的湍流对流所预测的要大几个数量级。eMSP的轨道周期聚集在$P=20-30$ d附近，非常接近红巨星对流涡旋周转时间$t_{\rm eddy}$。我们提出，异常大的偏心率共振驱动的对流以某种方式取得连贯的周转时间相匹配的潮汐锁定红巨星的旋转周期，这也是潮汐强迫期。旋转红巨星和恒星磁场研究的数值模拟显示了一些证据，特别是有序的流动模式时，对流Rossby数$P/t_{\rm eddy}$是为了统一。我们发现，共振对流提高偏心率的一个因素的$(t_{\rm nuc}/P)^{1/2}\approx 3\times 10^3$的随机游走值，其特征传统的MSP，在良好的协议与观测（$t_{\rm nuc}$是巨人的核燃烧时间尺度）。我们还展示了如何从红巨星金属丰度的变化所产生的涡流周转时间的变化可以重现所观察到的有效宽度的共振，$ΔP/P\approx 0.4$。
2021-09-21 astro-ph.HE astro-ph.SR
Convective blueshifts in the solar atmosphere: III. High-accuracy observations of spectral lines in the visible
太阳大气中的对流运动使谱线变得不对称，并使波长偏移。对于光球线，这种差分多普勒频移从太阳盘中心到边缘变化。对对流蓝移及其中心到边缘变化的精确和全面的观测提高了我们对大气流体动力学和随后的线形成的理解，并为改进太阳大气的3D模型提供了基础。我们进行了系统的光谱测量的对流蓝移的安静的太阳与激光绝对参考光谱仪（LARS）在德国真空塔望远镜。太阳圆盘的空间扫描覆盖四个径向（赤道和赤道）轴。用激光频率梳对26条光球-色球谱线的高分辨光谱进行了绝对波长的1 m/s精度标定。应用星历和参考校正，平分线分析提供了线不对称性和多普勒频移，其不确定性只有几米/秒。为了与其他观测结果进行比较，我们将结果卷积到较低的光谱分辨率。通常情况下，一个蓝移的“C”形曲线在磁盘中心转变成一个蓝移较少的“”形向太阳边缘。所有线的比较揭示了对流蓝移线深度的系统依赖性。合成模型产生相当大的偏差，从观察到的中心到肢体的变化。所获得的安静太阳的多普勒频移可以作为其他观测、多普勒图的相对校准以及大气模型的必要改进的绝对参考。在此基础上，恒星表面对流的高精度模型的开发将通过径向速度测量推进对（潜在可居住的）系外行星的探测。
2019-01-22 astro-ph.SR
Time series of high resolution photospheric spectra in a quiet region of the Sun. I. Analysis of global and spatial variations of line parameters
利用德国真空塔望远镜（Observatorio del Teide）在平静太阳条件下观测到的50 min时间序列的一维狭缝谱图，研究了不同谱线参数的全球和空间变化。为了确定光球层的垂直结构，我们考虑了两条高度分离的谱线。数据已被过滤的p-模式，以隔离纯对流现象。从我们的研究的全球相关系数和相干性和相移分析之间的几个线参数，可以报告以下结果。对流速度模式保留了大于1.0”的结构，直到光球的最高层（~ 435 km）。然而，在这些层中，在强度图案中，只有大于2.0”的结构仍然与连续水平的结构连接，尽管显示出反转的亮度对比度。这证实了我们在~140公里高度发现的逆温现象。通过相移分析，给出了对流运动中存在重力波的可能证据。我们解释的行为的半高全宽和等效宽度作为一个函数的距离的颗粒边界，作为增强的湍流和/或强烈的速度梯度在颗粒间车道的结果。
2012-05-08 astro-ph.SR
Theory of stellar convection: Removing the Mixing-Length Parameter
恒星对流通常用混合长度理论来描述，它利用混合长度尺度来表达对流元素和恒星介质的对流通量、速度和温度梯度。混合长度标度被认为与局部压力标度高度成比例，比例因子（混合长度参数）必须通过将恒星模型与某些校准器（通常是太阳）进行比较来确定。没有强有力的论据表明混合长度参数在所有恒星和所有演化阶段都是相同的。本研究的目的是提出一个新的恒星对流理论，不需要混合长度参数。我们提出了一个自洽的恒星对流的分析公式，确定恒星对流的物理行为的函数的对流元素本身和周围介质的属性。这个新的理论是从Navier-Stokes/Euler方程的传统解开始制定的，即理想流体的伯努利方程，但在与对流元素共同运动的非惯性参考系中表示。在我们的形式主义的恒星对流细胞内对流不稳定层的运动是完全由一个新的系统的对流方程在非本地和时间依赖的形式主义。我们得到了一个分析，非本地的，时间相关的亚音速对流能量传输的解决方案，不依赖于任何自由参数。该理论适用于主序星带上的太阳型恒星和各种质量恒星的外对流区。新理论的预测进行了比较，从标准的混合长度范例的最准确的校准器，太阳，非常令人满意的结果。
2014-09-19 astro-ph.SR
Asymmetry of Lines in the Spectra of the Sun and Solar-Type Stars
我们用三个FTS图集和HARPS图集分析了太阳通量谱中Fe Ⅰ和Fe Ⅱ谱线的不对称性，并用HARPS摄谱仪的观测数据分析了13颗恒星的光谱。为了减少观测噪声，对每颗恒星的线平分线进行了平均。得到的恒星光谱的平均平分线或多或少类似于太阳所熟知的形状C。在自转速度大于5 km/s的恒星中，平分线的形状更像/。平分线的曲率和跨度随着恒星的温度而增加。我们的研究结果证实了已知的事实强烈影响的旋转速度的跨度和形状的平分线。平均对流速度是根据平均平分线的跨度确定的，它显示了物质的冷下降和热上升对流速度之间的最大差异。它等于太阳作为恒星时的-420米/秒。在太阳型恒星中，它的增长速度从-150到-700 m/s，有效温度分别为4800到6200 K。对于表面重力和金属量较大的恒星，平均对流速度降低。它还随着恒星年龄的增加而减少，并与微观和宏观湍流运动的速度相关。太阳通量分析结果表明，除Hinkle等图集外，所用FTS图集的绝对波长标度基本一致，精度约为-10 m/s，其尺度是变化的并且取决于波长。在450 ~ 650 nm范围内，该图谱的标度漂移分别为-100 ~-330 m/s，平均为-240 m/s。由此产生的平均恒星平分线包含对流速度场的信息，并可能是有用的恒星大气的流体动力学建模，以研究表面对流的特征。
2020-12-26 astro-ph.SR
Dynamics of solar large-scale flows
本文综述了太阳大尺度流（较差自转和子午环流）的动力学机制，回顾了日震学观测与超级计算机模拟的进展，并探讨了与惯性振荡模式相关的流及未来待解决的问题。
2023-10-26 astro-ph.SR
The stability of stratified, rotating systems and the generation of vorticity in the Sun
我们研究的线性行为的三维拉格朗日位移分层，剪切背景。平衡流的等熵面和等旋面被假定为轴对称的，但在其它方面则是完全二维的。三维磁场包括在微扰方程，但平衡被假定为是很好地描述了纯流体动力。该模型，在原则上非常普遍，是用来研究的行为，流体位移的环境中类似的太阳对流区。一些非常有启发性的结果出现了。除了高纬度以外，所有的位移都与观测到的恒定角速度的表面对齐。角速度在对流区的大部分中随深度保持恒定的趋势，以及旋转轮廓的其他关键特征，仅仅是从对控制方程的目视检查中出现的。在没有背景轴向角速度梯度的情况下，位移没有表现出向极偏置，这表明太阳对流“播放关闭”的preexisting剪切，而不是创建it. We认为，斜压涡度的正确顺序是产生在辐射/对流区边界由于离心畸变的等势面，这是不完全遵循等温表面。如果是这样，太阳内部自转的许多特征就会变得更加清晰，包括：i）速度跃层的总体外观; ii）差异自转延伸到辐射区; iii）对流区等自转表面形态的突然变化;和iv）当前的数值模拟无法在没有强加熵边界条件的情况下再现太阳自转轮廓。
2012-07-16 astro-ph.SR
Old White Dwarf Stars with Some Hydrogen -- Cooling Curves
我们目前的理论分析与\emph{some}氢，具有从$1\times10^{-11}M_{\sun}$到$1\times10^{-7}M_{\sun}$的表面氢质量的老白矮星。这类天体的演化是复杂的对流混合从表面对流区的底层氦层。在本文中，我们提供了第一个自洽的，定量的调查对流混合的主题。得到了随白矮星质量和氢含量变化的冷却曲线和化学演化曲线。这些结果将在以后的论文中应用于\citet{1997ApJS..108..339B}的非DA缺口的研究。
2010-10-16 astro-ph.SR
Vigorous convection in a sunspot granular light bridge
光桥是太阳黑子中对流最显著的表现。最亮的代表是由看起来类似于颗粒的特征组成的颗粒光桥。深入研究的对流运动，温度分层，和磁场矢量和周围的光桥颗粒的目的是确定的相似性和差异，典型的安静的太阳颗粒。利用空间耦合反演技术分析了日出太阳光学望远镜的分光偏振数据，反演了光桥和静日颗粒的分层大气参数。中心热的上升气流周围的冷却器快速下降流达到10公里/秒，清楚地建立轻桥颗粒的对流性质。在近表面层中的这些颗粒的内部部分是无场的，并且被尖点状磁场配置覆盖。我们观察到磁场反转的迹象在快速下降流的位置。黑子附近的宁静太阳颗粒被一个从黑子向外放射状延伸的低洼天篷场所覆盖。安静的太阳和轻桥颗粒之间的相似之处，指出颗粒轻桥在底层对流区的深锚定。快速，超音速下降流是最有可能的组合的结果，由于辐射冷却到邻近的本影和事实，我们的样品更深的层，因为下降流是直接相邻的倾斜壁的威尔逊凹陷的光桥颗粒的对流。
2014-07-04 astro-ph.SR
Variability in stellar granulation and convective blueshift with spectral type and magnetic activity. II. From young to old main-sequence K-G-F stars
太阳中小尺度对流的抑制主导了长期径向速度（RV）的变化：因此，它对使用RV技术的轻型系外行星探测能力有着关键影响。在这里，我们扩展我们以前的分析恒星对流蓝移及其对磁活动的依赖，以扩大Teff范围的恒星样本，研究其他恒星属性的影响，并最终提高所观察到的RV抖动和预期的RV变化之间的比较。我们估计不同深度的Fe和Ti线的差分速度位移，并推导出一个绝对对流蓝移使用太阳作为参考的360 F7-K4恒星的样本具有不同的属性（年龄，Teff，金属丰度）。我们确认对流蓝移与Teff和它的依赖性（如在纸I中的线列表中所示）活动水平的强烈变化。虽然我们没有观察到年龄或周期活动的显着影响，但具有较高金属丰度的恒星往往具有较低的对流蓝移，其影响比数值模拟预期的要大。最后，我们估计，在我们的样本中的71%的恒星的RV和LogR'HK的变化是兼容的对流活动的影响，在太阳的情况下观察到的，而对于其他恒星，其他来源（如双星或同伴）必须调用来解释大RV的变化。我们还确认了LogR'HK和金属丰度之间的关系，这可能会影响金属丰度和系外行星之间可能存在的关系的讨论，因为RV调查偏向于低LogR'HK，并可能偏向于高金属丰度恒星。我们的结论是，活动和金属丰度强烈影响的小尺度对流水平在F7-K4范围内的恒星，低质量的恒星和低金属丰度的恒星具有较低的振幅和较大的振幅。
2017-11-07 astro-ph.SR
Using Realistic MHD Simulations for Modeling and Interpretation of Quiet-Sun Observations with the Solar Dynamics Observatory Helioseismic and Magnetic Imager
太阳大气是非常动态的，许多重要的现象在小尺度上发展，在太阳动力学天文台（SDO）上的日震和磁成像仪（HMI）仪器的观测中无法解决。为了对观测结果进行正确的校准和解释，研究小尺度结构和动力学对HMI观测值（如多普勒频移、连续谱强度、谱线深度和宽度）的影响非常重要。我们使用3D辐射流体动力学模拟的湍流对流层和大气的太阳，和光谱偏振辐射转移代码研究的观测特性的Fe I 6173 A线的HMI观测安静的太阳区域。我们使用的建模结果来调查的敏感性的线多普勒频移等离子体速度，也等离子体温度和密度的敏感性的线参数，并确定有效的线形成高度的观测太阳区域位于不同的距离盘中心。这些估计对于日震学测量的解释是重要的。此外，我们考虑了各种中心到边缘的影响，如对流蓝移，日震旅行时间的变化，和“凹”太阳效应，并表明模拟可以定性地再现所观察到的现象，表明这些影响与太阳动力学和辐射转移的复杂相互作用。
2015-06-04 astro-ph.SR
Local heating due to convective overshooting and the solar modelling problem
最近的流体动力学模拟的对流在一个类似太阳的模型表明，穿透对流在边界的对流信封修改的热背景中的过冲层。基于这些结果，我们在一维恒星演化代码中实现了一个简单的处方来修改太阳模型对流边界以下的温度梯度。这个简单的处方定性地再现了流体动力学模拟中发现的行为，即对流边界以下的温度梯度的局部加热和平滑。我们表明，在过冲层中引入局部加热可以减少通常报道的太阳模型和从日震学推断的太阳结构之间的声速差异。它还影响对流包络中的关键量，如密度、熵和声速。这些影响可能有助于减少太阳能模型和观测约束的基础上地震反演的勒杜判别式之间的差异。由于混合由于过冲和局部加热是相同的对流渗透过程的结果，这项工作的目标是邀请太阳能建模人员考虑这两个过程的一个更一致的方法。
2022-01-01 astro-ph.SR
Overshooting by convective settling
我们研究了一个缓慢的混合过程中的恒星对流信封，这是由冷向下羽流的对流区的底部以下的解决。如果一小部分（$10^{-7}$级）在表面冷却的物质在羽流中下降时保持显著的熵亏损，则它可以到达锂燃烧发生的深度。该模型计算的热响应和对流区以下的混合，由于沉降过程，假设羽流到达对流区的底部具有广泛的熵对比。我们得到了一个很好的拟合观测到的锂在太阳中的消耗，假设沉降质量通量分布相对于熵的对比度作为一个幂律与斜率约-2。我们发现对流沉降对对流区以下的分层有一个可以忽略不计的影响，虽然它引起的混合可以修改氦浓度梯度。
2013-10-30 astro-ph.SR
Surface convection: from the Sun to red giant stars
我们检查太阳和红巨星分支恒星之间的表面条件的变化如何改变模型中使用的特征表面对流长度尺度。我们调查的情况下，混合长度理论和湍流全谱的现象学的问题。对于观测部分，我们依赖于对附近红巨星的有效温度和干涉半径的独立测量。我们发现，当地红巨星分支不能解释考虑到太阳校准的对流长度尺度。
2011-12-06 astro-ph.SR
Impact of radial truncation on global 2D hydrodynamic simulations for a Sun-like model
恒星对流是一种非局部过程，负责热量和化学物质的传输。它可以通过对流过冲和对流边界处的内部重力波（IGW）的激发来导致增强的混合。这些过程之间的关系仍然没有得到很好的理解，需要全球流体动力学模拟，以捕捉重要的大规模动态。恒星内部的陡峭分层表明，这种模拟的径向范围可以影响对流动力学，IGW在稳定分层的辐射区，和过冲层的深度。我们调查这些影响使用二维全球模拟完全可压缩恒星流体动力学代码MUSIC。我们比较了八个不同的径向截断相同的太阳系恒星模型演变超过约400对流周转时间。我们发现，内边界的位置对流动力学，对流超冲和IGW的旅行有一个微不足道的影响。我们将其与不受截断影响的低对流边界处的背景条件相关联，只要在模拟域中包括一个显着的深辐射层。然而，我们发现，延长外边界的恒星半径的百分之几显着增加对流区的速度和温度扰动，超调深度，功率和光谱斜率的IGWs。这种效应与外边界的背景条件有关，而外边界的背景条件实质上是由流体静力层结和给定的光度决定的。
2022-05-09 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Giant Convection Cells Found on the Sun
热量通过翻转对流运动通过太阳内部最外层的30%进行传输。这些运动在太阳表面以两种典型的细胞结构形式表现得很明显-颗粒和超颗粒（直径分别为1000和30，000公里）。45年来，理论和观察都表明存在更大的细胞。通过追踪超颗粒的运动，我们发现了持续数月的巨大细胞流的证据。正如太阳自转的影响所预期的那样，这些细胞中的流动在北部的高压周围是顺时针的，在南部是逆时针的，并向赤道输送角动量，维持太阳的快速赤道自转。
2014-01-02 astro-ph.SR
Applications of the $k$-$ω$ model in stellar evolutionary models
湍流的$k$ - $ω$模型首先由Kolmogorov（1942）提出。Li（2012）提出了一种新的恒星对流模型$k$ - $ω$，该模型不仅可以合理地描述对流不稳定区的湍流对流，而且可以合理地描述过冲区的湍流对流。通过改进几个模型假设（包括湍流宏观长度、对流热通量和湍流混合扩散系数等），对$k$ - $ω$模型进行了修正，使其不仅适用于对流包层，而且适用于对流核心。修订后的$k$ - $ω$模型引入了八个参数。应该注意的是，雷诺应力（湍流压力）在流体静力学支撑的方程中被忽略。我们将其应用于太阳模型和5个$M_{\odot}$恒星模型中，对8个模型参数进行了标定，并研究了对流超射对太阳和中等质量恒星模型的影响。
2017-04-13 astro-ph.SR
Chromospheric resonances above sunspots and potential seismological applications
太阳黑子本影的振荡在光球层和色球层表现出明显的差异。我们评估了两个相互竞争的情况下提出的解释这些意见：色球谐振腔和波从光球层上层大气层。我们采用数值模拟来分析这两种模型中的振荡。并与低色球层（Na I D2）和高色球层（He I 10830）的观测结果进行了比较。谐振腔的节点可以被检测为相位跳变或功率骤降，尽管后者的识别不足以声称谐振的存在。与此相反，速度和温度波动之间的相位差揭示了驻波，并明确地证明了存在的声学谐振器以上的阴影。我们的研究结果提供了一种新的地震方法来探测活动区色球通过检测共振节点。
2020-08-24 astro-ph.SR
Buoyant Magnetic Loops Generated by Global Convective Dynamo Action
我们对类太阳恒星中对流和发电机作用的全球3D模拟显示，在大部分的公约区域内可以建立持久的强磁性花环。在这里，我们研究的浮力磁结构的特点，是自洽创建发电机行动和湍流对流运动在模拟与太阳分层，但在当前的太阳速率的三倍旋转。这些浮力环起源于磁环的部分，其中湍流将磁场放大到比层流过程可能的大得多的值。这些放大的部分可以通过磁浮力和对流巨单体平流的组合上升穿过对流层，形成浮力环。我们测量这些环的极性、扭曲和倾斜的统计趋势。环被证明优先出现在纵向补丁有点让人想起活跃的太阳黑子，虽然更广泛的范围。我们表明，轴对称的环向场的强度是不是一个很好的预测生产率的浮力圈或磁通量的循环中产生的。
2012-12-21 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Generating buoyant magnetic flux ropes in solar-like convective dynamos
我们的太阳表现出强烈的对流发电机作用，导致磁通量束通过恒星表面出现的磁点。全球尺度的发电机作用被认为通过对流、旋转和剪切的相互作用在太阳内部深处产生大尺度的磁结构。这些大规模的磁结构的一部分被认为会穿过对流层上升，形成磁环，然后穿透光球层成为太阳黑子对。以前的全球模拟旋转球壳中的3D MHD对流已经证明了大规模的磁环可以在对流区的大部分产生的机制。我们最近的模拟已经实现了足够高的湍流水平，允许这些花圈的部分成为磁浮力和上升通过模拟的对流层通过磁浮力和对流巨细胞平流的组合。这些浮力磁环是在对流层的大部分中产生的，因为磁环核心中的强洛伦兹力反馈抑制了小规模的对流运动，允许将局部磁能放大到局部动能的100倍以上。虽然磁环主要是由轴对称极向磁场的轴对称旋转剪切（$Ω$效应）产生的，但在开始上升之前，磁环被放大到其峰值场强。这进一步扩展和增强了一个新的范例，产生紧急磁通量束，我们称之为顺磁性使能磁浮力。
2014-01-08 astro-ph.SR physics.flu-dyn
The history of a quiet-Sun magnetic element revealed by IMaX/SUNRISE
孤立通量管被认为是太阳光球层的基本磁性构件。它们的形成通常归因于通过对流塌陷机制将磁场集中到kG强度。然而，在安静的太阳区域的磁性元素的小尺寸阻止了这种情况下被研究在完全解决的结构。在这里，我们报告一个这样的光球磁通量管的形成和随后的演变，在安静的太阳观察到前所未有的空间分辨率（0 \farcs 15 - 0 \farcs 18）和高的时间节奏（33秒）。观测数据是由\textsc{Sunrise}球载太阳观测站上的成像磁仪实验获得的。均分磁场强度磁性元件是几个相同极性的磁通量片合并的结果，包括先前出现的回路的足点。然后，通过对流坍缩，磁结构进一步增强到kG场强。通量集中内发现的精细结构表明，该方案是更复杂的比可以描述一个薄的通量管模型与亮点和下行流羽流被建立在边缘附近的千克磁性功能。我们还观察到周围的颗粒和一个长寿命的流入的磁性特征雏菊状排列。在随后的减弱过程之后，场再次增强到kG强度。磁场特征的面积随着磁场强度的变化而反相变化，而亮点的亮度和下降流的速度在相位上变化。我们还发现了一个亮点的亮度和存在的上升流之间的关系。
2014-05-12 astro-ph.SR
Magnetic field morphologies in convective zones influenced by a turbulent surface layer
针对低质量恒星大尺度偶极磁场难以在强湍流可压缩流中重现的问题，本文使用MagIC软件在极端参数下模拟对流发电机，发现湍流表层引发的全局磁抽运机制能将磁能传输至深层，促进偶极对称磁场的时间演化，与观测相符。
2025-05-10 astro-ph.SR
The Observational Signatures of Convectively Excited Internal Gravity Modes in Main Sequence Stars
我们预测对流激发重力模（g模）在主序星中产生的通量和表面速度扰动。如果对流过冲区的厚度小于压力标度高度的30%，那么大质量恒星的核心对流可以激发g模到足够的振幅，从而可以通过开普勒和CoRoT的高精度测光检测到。g-模式表现为过度光度变化，在太阳金属丰度零年龄主序列附近的频率约为10微赫兹（0.8 1/d）时振幅约为10微量级。质量大于5太阳的恒星的通量变化最大，但在质量小于2 - 3太阳的恒星中也有可能被探测到。在主序演化过程中，辐射阻尼降低，使得更低的频率模式到达恒星表面，在末龄主序中通量扰动达到~ 100微量级。使用相同的对流激发模型，我们证实了以前的预测，太阳g模式产生的表面速度扰动< 0.3 mm/s。这意味着随机激发的g模在大质量主序星的测光中比在太阳中更容易检测到。
2012-12-28 astro-ph.SR
A Theoretical Model of the Near Surface Shear Layer of the Sun
太阳有一个近地表剪切层（NSSL），在其中角速度随半径迅速减小。我们提供了一个解释，这层的基础上的热风平衡方程。由于对流运动不受太阳旋转的对流层的顶层，我们认为，在这一层的所有纬度的温度下降率相同。这使得热成风项在这一层非常大，离心项也必须变得非常大，以平衡它，从而产生NSSL。利用热成风平衡方程，从半径小于$r_c$的差旋$Ω(r<r_c, θ)$值，我们可以计算出对流区不同点相对于标准太阳模型的温差$ΔT (r, θ)$。然后，我们再次在顶层使用该方程，从$ΔT (r, θ)$计算$Ω(r>r_c, θ)$。我们进行这项工作使用的差分旋转和日震学提供的实际数据的分析表达式。我们发现，我们的NSSL的理论结果相匹配的观测数据相当不错的$r_c \approx 0.96~{\rm R_{\odot}}$，给出了半径的估计，直到对流运动的影响，太阳旋转。
2021-05-29 astro-ph.SR
On the Interaction of Internal Gravity Waves with Magnetic Field II. Convective Forcing
我们提出的结果，从数值模拟的相互作用的内部重力波（IGW）与磁场在辐射内部的太阳。在这第二篇论文中，强迫波自洽的上覆对流区和环形磁场施加在稳定分层层对流区下面。与之前的分析和简单数值计算的结果一致，我们发现了强烈的波场相互作用，其中波在场区域被反射。波场相互作用和波的反射取决于场的强度以及所采用的扩散系数值。在某些情况下，波浪反射导致场区平均流量增加。除了再现我们简单模型的一些特征之外，我们还在这些更完整和更现实的计算中发现了额外的复杂行为。
2010-09-29 astro-ph.SR
Global MHD simulations of the solar convective zone using a volleyball mesh decomposition. I. Pilot
University of Oslo（奥斯陆大学）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）
本研究采用DISPATCH代码框架和无奇点的排球网格分解方法，开展太阳对流区高分辨率全球磁流体动力学试点模拟，解决了太阳内部与表面建模的尺度连接瓶颈，实现了小尺度发电机的磁场放大。
2026-11-10 astro-ph.SR physics.comp-ph
From incoherent field to coherent reconnection: understanding convection-driven coronal heating in the quiet Sun
宁静太阳中的磁重联是一种经常被观测到的现象，最近通过三维数值模型模拟真实分层和对流驱动的重联变得可行。我们的目的是说明安静的太阳场可能有助于太阳大气加热通过磁重联，是由对流运动驱动的方式。我们的目标还在于比较我们的分层模型与早期理想化的日冕模型在重连驱动和拓扑条件方面的差异。我们分析了一个模拟的安静的太阳，其中一个复杂的日冕磁场是自洽驱动的底层对流。我们采用了拉格朗日标记的选择，以跟踪特定的磁功能，是相关的磁重联和大气加热的时空行为。一个大规模的重连驱动的加热事件发生在模拟的日冕，在一个扁平的X形特征，其特征是弱场和高电流。相关的特征包括一个平滑的上覆水平场、一个拱廊和一个最终与上覆场重新连接的水平通量绳，使日冕等离子体温度上升到1.47 MK。我们发现我们的结果与理想化的日冕耀斑模型吻合得很好，这表明相同的物理概念是有效的。我们还发现，重联磁绳和弧既不是由任何明显的相干磁通出射形成的，也不是由任何有序的光球运动或磁通抵消形成的。相反，它们似乎仅仅是从预先存在的纠缠场线的自洽对流驱动中发展出来的。这种渐进的顺序表明，通过较小的重联事件，位于或以上的光球通量浓度的逆级联的磁螺旋度。我们认为，这种情况下是加热事件的代表，可能是无处不在的真正安静的太阳。
2022-11-15 astro-ph.SR
Overshooting
当对流元素渗透到邻近的辐射带时，恒星就会出现过冲现象。在太阳中，它导致在外部对流区底部出现所谓的“速度跃层”，这一区域正在成为标准太阳发电机模型的一个关键组成部分，因为那里可能产生强环形磁场。然而，这种过冲是没有预测的混合长度理论的对流，对流元素必须停止在边界的对流不稳定区域。我将审查这个对流过冲在恒星内部的主要属性，特别是它的微妙的依赖与热扩散，并将提出最新的结果从2-D和3-D直接数值模拟（DNS）的穿透对流。
2010-01-06 astro-ph.SR
