太阳巨型胞状流的流体动力学性质

通过对 NASA SDO 卫星上 HMI 仪器获取的全日面多普勒图像中可见的超米粒进行局部相关跟踪，测量了太阳上的大尺度胞状流。将每小时测量值在 34 天内平均，生成纬向和经向速度的每日图。虽然所有纬度的流动主要呈涡旋形式，北半球为左手螺旋性、南半球为右手螺旋性，但低纬度和高纬度胞体之间存在关键区别。低纬度胞体具有近似圆形形状、约一个月的寿命、近乎刚性旋转、不在纬度上漂移，且经向流与纬向流之间不表现任何相关性。高纬度胞体具有向两极螺旋内卷的长延伸结构。它们具有数月的寿命、随纬度差异旋转、以接近 2 m s$^{-1}$ 的速度向极漂移，并且前进流与向赤道流之间存在强相关性。球谐谱分析证实流动由旋度分量主导，在波数 $\ell$ = 10 处 RMS 速度约为 12 m s$^{-1}$。时间傅里叶变换显示出两个显著分量——代表低纬度分量的 $m = \pm\ell$ 特征和代表高纬度分量的 $m = \pm1$ 特征。低纬度分量的色散关系可由 Rossby 波推导的关系很好地表示。高纬度分量对所有 $\ell$ 具有恒定时间频率，表明其特征由对流层高纬度底部的差异旋转以代表性速率平流输送。这些特征的向极运动进一步表明，对流层底部的低纬度经向流是向极的——而非向赤道。