太阳黑子中的磁声波：来自新三维非线性磁流体动力学代码的首批结果
太阳与恒星天体物理
2015-05-19 v1
摘要
在太阳黑子光球和色球中观测到的波显示出复杂的动力学和空间模式。解释高分辨率太阳黑子波观测需要对太阳黑子上层在真实黑子模型大气中的三维非线性波传播和模式转换进行建模。本文展示了此类建模的首批结果。我们开发了一个三维非线性数值代码，专门用于计算平衡态磁结构对任意扰动的响应。该代码求解扰动的三维非线性MHD方程；通过超扩散项稳定，并完全并行化。通过一系列标准测试证明了代码的稳健性。我们分析了由亚光球层不同周期脉冲扰动的太阳黑子的若干模拟，从用于学术目的的短周期到更真实的三分钟和五分钟长周期。我们详细描述了在非平凡类太阳黑子磁场配置中的三维模式转换，包括通过计算波能通量实现的快慢磁声波与Alfvén波之间的转换。我们的主要发现如下：(1) 仅当驱动脉冲位于太阳黑子轴外时，才观察到从声波到Alfvén模式的转换，但这种转换在能量上效率低下；(2) 由于截止效应和快磁声模式的折射，周期约为5分钟的倏逝波能量几乎完全保持在beta=1水平以下；(3) 频率高于截止频率的波沿磁场方向传播到色球层，其功率超过倏逝的5分钟振荡，这与观测一致。
引用
@article{arxiv.1006.2998,
title = {Magneto-acoustic waves in sunspots: first results from a new 3D nonlinear magnetohydrodynamic code},
author = {T. Felipe and E. Khomenko and M. Collados},
journal= {arXiv preprint arXiv:1006.2998},
year = {2015}
}