利用环图分析探究太阳 Rossby 波的纬度与深度依赖

全球尺度的 Rossby 波最近已在太阳上被明确识别。本文我们研究 Rossby 波本征函数的纬度与深度依赖。通过对 SDO/HMI 观测应用日震学环图分析和米粒组织追踪，我们计算了太阳对流区上层（深达超过 $16$ Mm）流动的径向涡量图。我们在经度上采用傅里叶变换以分离 $3 \le m \le 15$ 范围内的不同方位角阶数 m。在每个 $m$ 下，我们利用日震学数据获得 Rossby 波的相位和振幅随深度的变化。在每个 $m$ 下，我们还通过计算赤道与其他纬度之间的协方差来测量本征函数的纬度依赖。随后我们研究径向涡量本征函数的水平和径向依赖。水平本征函数是复值的。如先前观测，实部在赤道处达到峰值并在近 $\pm 30^\circ$ 处变号，因此本征函数显示出显著的非扇形贡献。虚部小于实部。径向本征函数的相位在顶部 $15$ Mm 范围内仅变化约 $\pm 5^\circ$。径向本征函数的振幅从表面到 $8$ Mm 深度减少约 $10\%$（通过与全局模地震学测量的自转速率比较可见，该区域是环图分析最可靠的区域）。由环图分析推导的径向涡量本征函数的径向依赖在 $8$ Mm 以上与幂律一致，在更大深度不可靠。然而，观测仅对幂律指数提供了微弱约束。对于实部，本征函数的纬度依赖与先前工作（使用米粒组织追踪）一致。虚部小于实部但显著非零。