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
Application of Mutual Information Methods in Time-Distance Helioseismology
我们应用一种新的技术，从信息论的互信息（MI），时间-距离日震学，并证明它可以成功地再现几个经典的结果的基础上广泛使用的互协方差方法。MI量化了两个随机变量与完全独立的偏差，并且代表了一种比互协方差函数更通用的检测时间序列中依赖关系的方法，该函数仅检测线性关系。我们提供了一个简短的描述MI为基础的技术，并讨论了MI的应用程序，以获得太阳的差分旋转配置文件，太阳黑子的旅行时间偏差图和时间距离图从安静的太阳测量的结果。
2015-06-09 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
Time-Distance Solar Far-Side Imaging Using Three-Skip Acoustic Signals
这项工作的目的是使用具有三个跳跃的声学信号对太阳远侧活动区成像，并改善现有图像的质量。利用四跳声信号，利用日震全息术技术首次使远侧活动区的测绘成为可能。后来，利用时间-距离日震学技术将四跳和五跳信号结合起来，提高了远侧图像的质量。在这项工作中，我们探索的可能性，使三跳远侧图像的活动区域，并提高图像质量相结合的三跳图像与现有技术获得的图像。提出了一种新的组合图像的方法，该方法提高了信噪比并减少了伪特征的出现。
2009-08-06 astro-ph.SR
Travel Time Shifts due to Amplitude Modulation in Time-Distance Helioseismology
正确解释由时距日震学测量的声波传播时间对于准确理解从中推断出的太阳属性至关重要。长期以来，人们一直观察到太阳黑子抑制p模振幅，但其对旅行时间的影响尚未得到充分研究。它已被发现在测试测量中使用的“掩蔽”程序，其中太阳多普勒信号在太阳的局部安静区域被人为地抑制的空间功能，并使用数值模拟的振幅调制相结合的速度过滤可能会导致系统的移动声旅行时间。为了理解这个过程的属性，我们推导出一个信号的互协方差的解析表达式，该信号已被局部调制的空间函数，具有方位角对称性，然后通过通常用于时间距离日震学的相位速度滤波器进行滤波。将该表达式与不考虑这种影响的Gabor小波拟合公式进行比较，我们发现旅行时有一个位移，这是由振幅调制引起的。本文提出的分析模型也可以用于解释由于观测效应引起的振幅非均匀分布的走时测量。
2009-11-22 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
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
Atmospheric radiation boundary conditions for high frequency waves in time-distance helioseismology
在日震学中，在太阳表面的两个位置上测量的地震波之间的时间协方差是基本的可观测的时间-距离日震学。在声学截止频率（$\sim$ 5.3 mHz）以上，波不被捕获在太阳内部，协方差函数可用于探测高层大气。我们希望实现适当的辐射边界条件计算高频波在太阳大气中的传播。我们考虑Barucq等人最近开发的辐射边界条件。（2017）用于声速恒定且密度随半径呈指数下降的大气。我们计算的互协方差函数使用有限元方法在球面几何和频域。在时间-距离图中的第一和第二跳跃幅度之间的比率被用作诊断，以比较边界条件和与观测比较。我们发现，边界条件适用于500公里以上的光球和小角度的入射近似下推导准确地再现了“无限大气”的解决方案，高频波。当辐射边界条件取在光球层上方2 μ m时，我们发现大气模式的选择对时距图有影响。特别地，当使用VAL大气模式时，时距图呈现双脊结构。
2017-09-07 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
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
Full Waveform Inversion for Time-Distance Helioseismology
从光球测量的地震波场推断太阳的内部性质构成日震逆问题。在地震测量（如波的传播时间）从他们的基准值估计一个给定的太阳内部模型的偏差意味着该模型是不准确的。在当地日震学的当代反演假设太阳内部的属性是线性相关的测量走时偏差。然而，众所周知，这种假设对太阳黑子和活动区是无效的，而且可能对超颗粒流也是如此。在这里，我们介绍了非线性优化，迭代执行，作为一种手段，大振幅扰动的子表面结构反演。定义罚函数为波走时偏差的$L_2$范数，计算该泛函在相应模型周围每次迭代时相对于相关模型参数%（在这种情况下仅为声速）的总失配梯度。该模型是连续改进使用最速下降，共轭梯度，或拟牛顿有限记忆BFGS。执行非线性迭代需要对像素（例如散射体近场中的像素）进行消隐，这一做法不符合平移不变性的标准假设。这些反演的测量，虽然在原理上与时距日震学中使用的测量相似，但需要一些重新调整。为了简化说明的方法，我们考虑一个2-D的反问题，只有声速扰动。
2014-01-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Comprehensive Method to Measure Solar Meridional Circulation and Center-to-Limb Effect Using Time-Distance Helioseismology
子午线环流是太阳内部动力学的一个重要组成部分，但它在太阳内部深处的推断由于日震测量技术中的系统中心到边缘效应而变得复杂。以前，使用经验方法，从中央子午线区域的南北向行波测量值中去除赤道区域的东西向行波测量值的走时偏移，但其有效性和准确性需要评估。在这里，我们开发了一种新的方法，以更稳健的方式分离中心-边缘效应δ τ_CtoL和湍流引起的走时偏移δ τ_MF。使用7年的观测SDO/HMI，我们详尽地测量沿太阳盘的径向方向的所有方位角和所有跳跃距离的两个表面位置之间的走时位移。实测走时偏移量是δ τ_CtoL和δ τ_MF的线性组合，可以通过求解线性方程组进行解纠缠。发现δ τ_CtoL相对于方位角是各向同性的，然后对纬向环流反演了δ τ_MF。我们的反演结果显示了一个三层流动结构，低纬地区的向赤道流动在0.82和0.91之间，高纬地区的向赤道流动在0.85和0.91之间。在向赤道气流区的下方和上方都有向极气流，表明在每个半球都有双胞环流。
2017-09-22 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
Contribution of flows around active regions to the north-south helioseismic travel-time measurements
上下文在局部日震学中，沿同一子午线向相反方向传播的声波的传播时间告诉我们南北方向的水平流动。南北日震走时偏移的纵向平均值随太阳黑子周期而变化。目的。我们的目标是研究流入太阳活动区的贡献，这种太阳周期的变化。方法.要做到这一点，我们确定的水平流图中的相关跟踪SDO/HMI连续图像中的颗粒周围的活动区域的局部流动。我们计算这些流入使用三维灵敏度内核所造成的正演模拟旅行时扰动。为了与观测结果进行比较，我们以与测量的旅行时间相同的方式对这些前向建模的旅行时间扰动在经度和时间上进行平均。结果正演模拟的方法表明，与活动区相关的流入量可能只占南北走时测量中太阳周期变化的一小部分。结论.活动区周围的大规模流入所造成的旅行时间扰动并不能完全解释在日震测量中看到的太阳周期变化。关键词：太阳：活动--太阳：日震学
2022-06-21 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
Detecting stellar activity cycles in p-mode travel times: Proof of concept using SOHO/VIRGO solar observations
本文提出利用p模自相关函数中不同跳跃数的地震传播时间变化来探测太阳及类太阳恒星活动周期，并用SOHO/VIRGO数据验证该方法在信噪比和实现难度上优于传统频域方法。
2023-12-03 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
The amplitude of the cross-covariance function of solar oscillations as a diagnostic tool for wave attenuation and geometrical spreading
上下文在时距日震学中，波的传播时间是从太阳振荡的两点互协方差函数测量的，并用于对太阳对流区进行三维成像。然而，在互协方差函数的幅度中也存在例如关于地震波衰减的信息。目的。在这里，我们开发了一个方便的程序来测量太阳振荡的互协方差函数的振幅。方法.在该过程中，互协方差函数的幅度与互协方差函数线性相关，并且即使对于高水平的噪声也可以测量。结果作为一个例子的应用，我们测量的振幅扰动的地震波，通过活动区NOAA 9787太阳黑子传播。我们可以恢复振幅的变化，由于散射和衰减的波的太阳黑子和相关的有限波长的影响。结论.提出的互协方差振幅的定义是鲁棒的噪声，可用于测量的振幅在太阳内部的三维扰动下的玻恩近似，并将提供独立的信息从旅行时间。
2016-12-28 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
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
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
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
