声波在太阳米粒组织中的传播：有效介质理论的有效性及尾波

背景。太阳声波的频率、寿命与本征函数受湍流对流影响，后者在空间与时间上均为随机。由于太阳米粒组织的相关时间与声波周期（约 5 分钟）相近，波所传播介质不能先验地假定为时间无关。目的。我们比较各种有效介质解与数值解，以识别日震学中可使用的近似。为简洁起见，介质为一维。方法。我们考虑 Keller 近似、二阶 Born 近似与空间均匀化，以获得有效波速与衰减的理论值（对介质的实现取平均）。在数值上，我们计算了波场在许多数千种介质实现上的第一与第二届统计矩（有限振幅声速扰动限于 30 Mm 带内且均值为零）。结果。理论与模拟中有效波速均降低。相干波场的衰减与波速由 Keller 理论描述最佳。数值模拟揭示了尾波的存在，其拖曳于相干波包之后。这些晚到波由多次散射引起，并易于在波场第二届矩中观测到。结论。我们发现有效波速可通过随机介质的单次快照（冻结介质）在数值与理论上计算；然而，与随时间变化的介质相比，冻结介质中衰减被低估。在建模声波通过太阳米粒组织的传播时，多次散射不可忽略。