يُعد التدفق الزوالي الشمسي مكونًا أساسيًا في نماذج الدينامو المعتمدة على نقل الفيض المغناطيسي. ومع ذلك، لم يتم التوصل إلى إجماع حول بنيته تحت السطحية. قمنا بدمج مجموعتي البيانات من SOHO/MDI و SDO/HMI بهدف تحقيق دقة أعلى في القياسات الهليوزلزالية للتدفق الزوالي تحت السطح. تم قياس فروق أزمنة الانتقال جنوب-شمال عبر تطبيق هليوزلزالية المسافة-الزمن على دوبلرجرامات متوسطة الدرجة من MDI و HMI تغطي الفترة من مايو 1996 إلى أبريل 2017. تعالج تحليلاتنا عدة مصادر للتأثيرات النظامية: خطأ زاوية \(P\)، تأثيرات الحقل المغناطيسي السطحي، وتغيرات المركز إلى الحافة. بالنسبة لبيانات HMI، استخدمنا تصحيح زاوية \(P\) المقدم من فريق HMI استنادًا إلى عبور كوكبي الزهرة وعطارد. أما بيانات MDI، فتم تصحيح زاوية \(P\) بناءً على الترابط بين بيانات MDI و HMI خلال فترة التداخل. تم تقدير تأثير المركز إلى الحافة من فروق أزمنة الانتقال شرق-غرب، وهو يختلف بين رصدي MDI و HMI. تم تفسير قياسات أزمنة الانتقال باستخدام منهجية النمذجة الأمامية في تقريب الأشعة. في النطاق العرضي 20\(^\circ\)–35\(^\circ\)، تتشابه فروق أزمنة الانتقال في نصف الكرة الجنوبي بين الدورتين 23 و24، بينما تختلف في نصف الكرة الشمالي بين الدورتين. باستثناء نصف الكرة الشمالي للدورة 24، تفضل القياسات نموذج دوران زوالي أحادي الخلية حيث تستمر التدفقات نحو القطبين حتى عمق يقارب \(\sim 0.8\,R_\odot\)، مع تدفقات محلية نحو أحزمة النشاط في الطبقات القريبة من السطح. نصف الكرة الشمالي للدورة 24 يُعد شاذًا: فروق أزمنة الانتقال فيه أصغر بكثير عند المسافات الأكبر من 20\(^\circ\). هذا التباين بين نصفي الكرة خلال الدورة 24 لم يكن ظاهرًا في القياسات السابقة التي اعتمدت تصحيحًا مختلفًا لخطأ زاوية \(P\) حيث تم تعيين فروق أزمنة الانتقال جنوب-شمال إلى الصفر عند خط الاستواء لجميع المسافات. في قياساتنا، تكون فروق أزمنة الانتقال عند خط الاستواء صفرية للمسافات الأقل من \(\sim 30^\circ\)، لكنها لا تختفي عند المسافات الأكبر. هذا الانحراف الاستوائي للمسافات الكبيرة لا يجب تفسيره كتدفق عميق عابر لخط الاستواء؛ بل قد يكون ناتجًا عن وجود تدفقات محلية غير متناظرة عند السطح قرب نهايات مسارات الأشعة الصوتية. تحتوي القياسات الهليوزلزالية المدمجة من MDI و HMI المقدمة هنا على ثروة من المعلومات حول البنية تحت السطحية والتطور الزمني للدوران الزوالي على مدى 21 عامًا. لاستنتاج التدفق الزوالي العميق، سيكون من الضروري نمذجة مساهمة التدفقات المعقدة والمتغيرة زمنيًا في الطبقات القريبة من السطح.

مقدمة

نعرف الدوران الزوالي الشمسي بأنه المكون المتماثل محوريًا للتدفق الزوالي في نظام الإحداثيات الكروية القطبية حيث يتطابق المحور القطبي مع محور دوران الشمس. نفترض في هذا التعريف أن جميع الطبقات تدور حول محور دوران واحد. التدفق الزوالي السطحي، الذي تم قياسه لأول مرة بواسطة ، يتجه نحو القطبين بسرعة قصوى تتراوح بين 10–20 م/ث عند العروض المنخفضة والمتوسطة، ومن المعروف أنه يستمر عبر منطقة الحمل الحراري إلى حد ما . وقد أظهرت عدة طرق أن مقدار وشكل التدفق الزوالي يتغيران مع مستوى النشاط الشمسي . بالتوازي، يتطور نمط تدفقات نحو المناطق النشطة ويتحرك نحو خط الاستواء تزامنًا مع أحزمة النشاط مع تقدم الدورة الشمسية. يُعتقد أن هذه التدفقات، التي لها عادة مكون في المستوى الزوالي، تفسر جزءًا كبيرًا من التغير الدوري في التدفق الزوالي . بالإضافة إلى ذلك، فإن التدفق الزوالي قادر على نقل الفيض المغناطيسي ويُعتبر آلية محتملة في نماذج الدينامو المعتمدة على نقل الفيض لنقل الحقل المغناطيسي في باطن الشمس .

مؤخرًا، تم الإبلاغ عن نتائج هليوزلزالية غير متسقة . السبب الرئيسي هو أن القياسات الهليوزلزالية تعاني من مجموعة متنوعة من الأخطاء النظامية مثل سوء محاذاة الأجهزة، وتغير المركز إلى الحافة، وتأثير الحقل المغناطيسي السطحي . علاوة على ذلك، فإن التدفق الزوالي أضعف بأكثر من مرتبة واحدة من التدفقات الرئيسية الأخرى داخل الشمس. باستخدام نموذج الضوضاء لـ، اقترح و أن تقدير التدفق الزوالي عند قاع منطقة الحمل الحراري بدقة 1 م/ث يتطلب عشرات السنين من البيانات. لذا، فإن قياسات التدفق الزوالي العميق تتطلب سلسلة زمنية رصدية طويلة جدًا.

لقد جمع جهاز دوبلر ميكلسون على متن مرصد الشمس والهيليوسفير وجهاز التصوير الهليوزلزالي والمغناطيسي على متن مرصد ديناميكيات الشمس ما يقارب دورتين شمسيتين من الرصدات الكاملة للقرص الشمسي منذ مايو 1996. مؤخرًا ، وبعد معالجة معظم التأثيرات النظامية الرئيسية، أُجريت مقارنة مفصلة لقياسات أزمنة الانتقال للتدفق الزوالي من مجموعتي البيانات خلال فترة متزامنة من مايو 2010 إلى أبريل 2011، وأظهرت درجة عالية من الاتساق. استنادًا إلى هذا النجاح السابق، ندمج في هذا العمل مجموعتي البيانات على أمل تثبيت شكل التدفق الزوالي تحت 0.9 \(R_\odot\). في القسم 2، نصف إعداد البيانات وتحليلها. في القسم 3، نعرض أزمنة الانتقال المقاسة. في القسم 4، نقوم بنمذجة كل من الدوران الزوالي واسع النطاق الذي يغطي جميع العروض، بالإضافة إلى التدفقات المحلية حول العروض النشطة المتوسطة في الطبقات العليا من منطقة الحمل الحراري كمكون منفصل. تتم مقارنة أزمنة الانتقال المقاسة مع النتائج النمذجية الأمامية في القسم 5. نلخص في القسم 6 مع مناقشة لآثار العمل المقدم هنا.