Den Strömungen im Sonneninneren auf der Spur

In einer kürzlich erschienenen Studie präsentieren Wissenschaftler vom KIS zusammen mit Kollegen vom MPS Göttingen eine neue sphärisch-geometrische Methode, die den Effekt von Strömungen auf Wellenlaufzeiten im Sonneninneren modelliert. Diese Entwicklung ist notwendig, um unser Verständnis großskaliger Strömungen im Sonneninneren zu verbessern und dadurch neue Einsichten über den Ursprung solarer Aktivität zu gewinnen.

Die Schaubilder stellen verschiedene Modelle für seismische Wellen im Sonneninnern beispielhaft dar. Die Szenarien zeigen Wellen, die zwischen zwei Beobachtungsorten im Abstand von 42 Grad an der Sonnenoberfläche propagieren (blaue Striche nahe Sonnenoberfläche). Die Laufzeiten solcher Wellen werden durch Strömungen gestört. Die Farbskala zeigt an, wie sensitiv eine Laufzeitmessung auf die Strömung an einem bestimmten Ort im Sonneninnern reagiert. Die Sensitivität hängt vom in der Datenanalyse verwendeten Filter ab.

 

Nach einer ersten erfolgreichen Plausibilitätsprüfung werden Schallwellen untersucht, die zwischen zwei Beobachtungsorten im Abstand von 42 Grad an der Sonnenoberfläche propagieren (im Schaubild: blaue Striche nahe Sonnenoberfläche). Die Beobachtungsorte sind zur Messung meridionaler Strömung in Nord-Süd-Richtung ausgerichtet. Die Farbskala gibt an, wie sensitiv eine Laufzeitmessung auf die Strömung an einem bestimmten Ort im Sonneninneren reagiert.

 

Wie im Schaubild ersichtlich hängt die Sensitivität der Laufzeitmessung vom in der Datenanalyse verwendeten Filter ab, der von Bild 1 bis Bild 4 immer mehr Wellen mit großer Wellenzahl (kleiner Wellenlänge) und somit kleinskalige Effekte herausfiltert. Die Sensitivitätsfunktionen in Bild 1 bis 4 wurden mit Tiefpassfiltern für die Wellenzahl gewonnen. Bild 5 wurde mit einem Gaußschen Wellenzahlfilter und Bild 6 mit einem Phasengeschwindigkeitsfilter erstellt. Der Unterschied in der Zusammenstellung des Wellenpakets in Bild 5 und 6 hat einen relativ großen Einfluss auf die Sensitivitätsfunktionen, obwohl die mittlere Wellenzahl ähnlich ist.

 

Referenz: 

Böning, V.G.A., Roth, M., Zima, W., Birch, A.C., and Gizon, L. , 2016, ApJ, 824, 49