太阳近表面剪切层中的陀螺泵浦效应

我们利用全球和局部日震学反演来探究太阳近表面剪切层 (NSSL) 中占主导地位的动力学平衡。较差自转与经向环流密切相关，它们共同起源于太阳上部对流区的湍流应力。NSSL 的存在和结构不能像通常假设的那样归因于太阳表面对流对角动量的守恒。相反，湍流角动量输运解释了向极的经向流，而常被忽视的经向力平衡则维持了中纬度的旋转剪切。我们认为，NSSL 的底部标志着一个从斜压应力到湍流应力的过渡，在经向平面内，这种过渡抑制了原本会建立柱状旋转剖面的科里奥利力诱导环流。湍流角动量输运必须是非扩散性的，且方向为径向向内。推断出的平均流与湍流对流倾向于混合角动量的想法一致，但前提是混合效率是非均匀的和/或各向异性的。估计的湍流输运的纬向和经向分量在幅度上相当，且比垂直分量大约一个数量级。我们估计，维持太阳 NSSL 以对抗平均流惯性需要 2%–4% 的太阳光度。这些能量大部分与角动量从该层向外的湍流输运有关，其自旋减慢时间尺度约为 600 天。我们还讨论了这些结果对 NSSL 数值模拟的影响。