瓶中的日震学：模态声学测速法

测量太阳内部的较差自转是日震学的伟大成就之一，为恒星物理学提供了重要的约束。该技术依赖于观测和分析恒星中由自转引起的 p 模分裂。在此，我们展示了该技术在实验室环境中的首次应用。我们将该技术应用于具有旋转中心核（球面 Couette 流）的球形腔体，以确定填充腔体的空气的平均方位速度。我们使用扬声器激发多个声学共振（类似于太阳中的 p 模），并通过外球体上的小型麦克风阵列记录响应。许多观测到的声学模态显示出由自转引起的分裂，这使我们能够进行反演，从而确定空气方位速度随半径和纬度的变化函数。我们通过将反演获得的速度场与校准热膜风速仪测量的速度剖面进行比较，验证了该方法。这种“模态声学测速法”技术在涉及轴对称腔体中旋转流体的实验室装置中具有巨大潜力。它尤其适用于直接光学方法不适用且超声波技术极具挑战性的液态金属研究。