太阳P模振动理论的研究

日震学是太阳物理的一个前沿分支学科,是根据太阳振动的观测来研究太阳的内部结构与运动的一种方法学。太阳５ｍｉｎ振动频率的理论计算和实测之间存在的显著偏差和振动模的激发问题一直是困扰日震学的两大难题,经过多年的研究仍然没有解决。然而太阳的表面层内绝热假设条件与真实情况有很大的偏差,我们认为绝大多数标准太阳模型的Ｐ模频率计算忽略了非绝热效应对频率的影响,忽略了振动的激发和衰减机制以及缺乏振动与对流湍流相互作用的知识。因此,我们必须发展非绝热理论来处理太阳５ｍｉｎ的振动问题     

非绝热过程对太阳p模振动的影响

本文讨论了与非绝热性有关的辐射损失和对流转移对太阳ｐ模振动的影响．在非绝热情况下，ｐ模的本征频率增加了虚部σ（１）ｉ和σ（２）ｉ．本文试图探讨一种渐进方法研究非绝热效应对太阳ｐ模振动的影响．在渐进近似失效的太阳外大气层，利用表面相移的相关关系给出了非绝热振动方程的严格解．对低、中间频率的振动模，通过渐进解和表面解在外大气层的拟合，得到表面相移只是频率的函数．与绝热振动相比，考虑非绝热效应有可能改善太阳５分钟振动的理论频率和观测频率之间存在的偏差．     

表面边界位置对太阳ρ模本征振荡频率的影响

本文研究了表面边界位置对太阳ρ模绝热本征振荡频率的影响。数值计算结果表明，对于ｖ４０００μＨｚ的中低阶ｐ模，表面边界置于温度极小点所引起的本征振荡频率的计算误差随着ｖ和ｌ的增大，表面边界点位置对太阳理论振荡频率的影响增大，色球结构对太阳ｐ模振荡频率的影响已变得不可忽略。     

太阳p模振动的激发机制

本估计了激发单个太阳ｐ模振动需要的能量输入率Ｅ≡ＥＴ,其中谱线宽度Г假设是振动模能量衰减率的观测值,在改进后的对流湍流三维时空分离描述的基础上,利用太阳对流区的混合长流模型计算了振动模的激发率,认为太阳Ｐ模振动主要是由雷诺应力扰动激发的,即Ｐ模激发对应着地流湍流运动引起声波发射,对于频率ｖ〈３ｍＨｚ,振动模的激发率为Ｅ∝ｖ＾７频率ｖ〉３ｍＨｚ,振动模的激发率为Ｅ∝ｖ＾－５,理论计算的振动能谱与观     

太阳p模振动的激发机制

本文估计了激发单个太阳ｐ模振动需要的能量输入率Ｅ≡ＥΓ,其中谱线宽度Γ假设是振动模能量衰减率的观测值．在改进后的对流湍流三维时空分离描述的基础上,利用太阳对流区的混合长模型计算了振动模的激发率．认为太阳ｐ模振动主要是由雷诺应力扰动激发的,即ｐ模激发对应着对流湍流运动引起的声波发射．对于频率ν＜３ｍＨｚ,振动模的激发率为Ｅ∝ν７;频率ν＞３ｍＨｚ,振动模的激发率为Ｅ∝ν－５．理论计算的振动能谱与观测结果基本符合．     

磁对流湍流对太阳P模振动的影响(英文)

为了进一步探索太阳对流区的物理性质 ,我们利用高精度N的日震观测数据来研究太阳内部扰动磁场对低阶太阳P模振动的影响。对于一个时间相关的MHD湍流源 ,我们给出了导致频率变化的各种可能性。如果只考虑磁扰动的贡献 ,不同值的振动模的频率变化仅只是涨落磁场能谱的函数。我们发现频率的变化随着太阳内部磁场强度增加而变大 ,并且和太阳活动周期密切相关。我们的计算表明太阳磁活动导致的频率变化可达 0 .3μΗz。     

90年代太阳模型和太阳震荡研究进展(II):太阳振荡研究进展(英)

太阳振荡研究现已成为研究太阳内部性质的新手段,也成为检验太阳模型构造时输入物理参量的最重要工具。90年代以来理论与观测日震频率的差别已随输入物理参量及太阳振荡理论的改进而大为减小,可是现有的差别仍远大于观测误差。由日震反演可对太阳内部对流区、表面氦丰度及自转随纬度和径向的分布都有更多了解。太阳振荡的湍动随机激发及激发源的位置都已得到研究,不过现在问题还未完全解决。今后一方面要探测更多的振动方式,另一方面也需要解决不同观测者得到的结果存在系统差的问题,而最外层的非绝热现象及理论与观测存在差别仍是最关键的难题。     

非绝热过程对太阳P模振动的影响

本讨论了与非绝热性有关的辐射损失和对流转移对太阳ｐ模振动的影响。在非绝热情况下，Ｐ模的本征频率增加虚σｉ和σ＾２（）ｉ。本试图探讨一种渐进方法研究非绝热产应对太阳Ｐ模振动的影响。在渐近近拟效的太阳外大气层，利用表面相移的相关关系给出了非绝热振动方程的严格解。     

日震学研究进展

日震学旨在通过对太阳震荡的观测和分析来研究太阳内部的结构和动力学。回顾了日震学产生和发展的历史过程,简单介绍了太阳震荡的基本性质和部分观测仪器,综述了全球日震学与局部日震学的研究方法和近年来取得的部分重要进展,指出了日震学研究是理解太阳内部结构不可替代的工具,其研究成果具有极其重要的意义。     

太阳存在脉动不稳定的低球谐阶p1模吗?

利用一种非局部和非定常的恒星对流理论,计算了太阳中低球谐阶(l＜25)模的非绝热脉动.结果表明,低阶(0＜l＜6)非径向p1模是脉动不稳定的,而与之相邻的g模、f模和p2-p5模都是脉动稳定的.根据累积功图的分析,发现振荡的激发来自对流区底部区域.太阳是否存在不稳定的低球谐阶p1模对判断太阳5 min振荡的激发机制有重要意义.     

太阳5分钟振荡的激发机制

1 引言 太阳5分钟振荡是上世纪1个重要的发现[1],它使得人们可以通过观测太阳表面的振动来探测其内部的结构,日震学已取得了巨大的进展,然而我们至今仍不了解其脉动的激发机制,它依然是1个存在争议的问题.太阳位于造父变星脉动不稳定区之外,所以大多数人都相信,由于对流的阻尼,太阳是脉动稳定的,太阳和太阳型恒星的振荡都是由所谓的湍流随机激发机制所激发[2-8].     

关于太阳底部贯穿对流区的延伸程度

众所周知 ,贯穿对流对恒星演化有至关重要的影响 .然而至今对此问题尚无完善的理论处理方法 .尽管该问题已经取得了很大的进展[1-4 ] ,但在恒星演化计算中处理贯穿对流最广泛的仍是某种唯象的混合长理论[5,6] .日震学提供了一个探测太阳内部结构的强有力手段 ,它对恒星对流理论给出了一个严格的限制 .　　在过去几年中 ,利用日震方法探测太阳对流区之下贯穿对流区的结构引起了人们的特别关注 .所有的理论研究都是根据这样一种简单的唯象贯穿对流模型[5-9] :在稍许高于绝热温度梯度的对流区的下方 ,紧贴着的是一个稍许低于绝热温度梯度的贯穿…     

红巨星∈Ophiuchi的类太阳振动

最近在红巨星∈ Ophiuchi(G9.5Ⅲ)中观测到了类太阳振动.大频率间隔为4.8μHz,并证实了∈ Ophiuchi中存在非径向振动模.依据∈ Ophiuchi红巨星观测到的振动频率数据和它在赫罗图中的位置,采用恒星演化计算与恒星振动计算相结合的方法,对∈ Ophiuchi红巨星的质量、金属丰度、年龄、半径进行了初步的限制.     

日震学

本文就以下三个问题,对日震学近十年来的发展进行了简短的评述:1)日震学提供的太阳内部结构和运动的信息;2)日震学存在的主要理论问题;3)日震学的发展趋势和近期的发展计划。     

恒星类太阳和类长周期变星脉动激发机制的理论探讨

利用一种非局部和非定常的恒星对流理论,计算了0.6～3.0 M☉恒星演化模型的线性非绝热脉动.结果表明,赫罗图上脉动不稳定带右方的脉动不稳定的低温恒星可以分成2大类(群).一类由主序矮星、亚巨星和中低光度红巨星组成的类太阳振荡恒星,它们的中高阶(径向阶nr≥12)p模是脉动不稳定的,而低阶(nr≤ 5)模是脉动稳定的;另一类是由亮的红巨星和渐近巨星支星(AGB)组成的类长周期变星,它们的低阶模(nr≤5)是脉动不稳定的,而高阶模(nr≥12)却是脉动稳定的.能利用对流与脉动的耦合统一解释造父变星脉动不稳定带红边界、类太阳和类长周期变星脉动.对赫罗图右方的低温恒星的中低阶p模振荡,对流与脉动的耦合是主要的脉动激发和阻尼机制,而湍流的随机激发机制仅对类太阳振荡高阶p模重要.     

上部主序星非径向脉动不稳定模

根据非局部和非定常恒星对流理论,计算了质量3～30 M_⊙恒星演化模型低球谐阶(l=1～4)p4～g39非径向模的线性非绝热脉动,研究了对流对非径向脉动的影响.结果表明,对流对恒星非径向脉动稳定性有不可忽略的影响.然而假若不关注单个恒星和单个振动模的细节,从总体上粗略地看,理论的脉动不稳定区的大致位置和范围并未受到对流的明显影响.     

日震反演方法进展

在科学研究中，反演方法正受到越来越多的重视，其发展速度如此之快，以至于几乎所有的现代计算方法都被用于这一领域。本文回顾了日震学中反演方法的发展，并对其中的各种方法进行了比较。通过这些讨论，我们得到这样的结核：日震反演方法对于求解太阳内部和太阳外层问题都是一个强有力的工具。     

太阳频率漂移的扰动层位置的变化

太阳p模频率随太阳磁活动的变化被称为频率漂移.频率漂移被认为是起源于太阳近表面的一个薄层受到的扰动.利用磁活动指数和太阳模型来计算频率漂移的方法之前已经建立起来了.在这种方法中,频率漂移值依赖于磁活动强度和扰动源位置.磁活动强度正比于磁活动指数.扰动源的位置之前被认为是固定的.研究了扰动源位置的变化.利用观测的太阳p模震动频率和Ca II指数,发现了扰动源的位置可能是随着太阳磁活动而变化的.在太阳活动极大时,扰动源位置较深,而在太阳活动极小时,扰动源位置较浅.     

绝热非径向太阳振动的数值计算方法

本采用改进后的平行Ｓｈｏｏｔｉｎｇ方法，即连续正交归一化方法，通过增加系统的秩和把微分方程从线性变成非线性的方法，使得病态方程变成非病态方程，克服了平行Ｓｈｏｏｔｉｎｇ方法（不连续正交归一化方法）的主要困难：一是选择径向网格点数目的问题，如果被检验振动模的径向节点数大或小，所需要的网格点数则多或少；二是在远离阈值的时候，尚未有合适的方法提高计算精度的问题。数值计算出了标准太阳模型的绝热非径向太阳     

局部对流和非局部对流太阳模型的绝热振动频率

研究和比较了熊大闰的非局部对流和局部对流太阳包层模型的本征振动频率,观测与理论振动频率之间的差别小于1％．它们分为两个分立的群:对l≥60的模,其观测与理论本征振动频率的差完全分布在一条狭窄的倾斜带状区域之内,这说明理论太阳对流区模型大致反映了太阳在r=(0．70-0．95)R⊙这一区域的真实结构,理论与观测频率误差来自外层区域;对于l<60的模,理论的振动频率要比观测的振动频率小,这意味着在对流不稳定区上部的区域温度偏低．另一方面局部对流包层模型的频率差比非局部对流包层模型的频率差更为弥散,中低频端(v<3000)两者差别不大;而在高频端(v≥3000)局部对流包层模型的频率比非局部的频率要高,这意味着局部对流模型在对流区之下的辐射区的温度比非局部对流模型温度要高,非局部对流模型比局部对流模型更接近观测．