Гелиосейсмология

Гелиосейсмология (англ. Helioseismology) — раздел астрономии, изучающий внутреннюю структуру и кинематику Солнца по распространению сейсмических волн, в частности акустических (p-волн) и поверхностных гравитационных волн (f-волны). Данный раздел был разработан по аналогии с геосейсмологией (первоначально называвшейся сейсмологией), также появилась астросейсмология, в которой исследовались сейсмические волны с целью получения информации о внутреннем строении других звёзд. Поскольку Солнце проявляет свойства жидкого тела, то в первом приближении в нём не могут существовать сдвиговые волны (s-волны), подобные сейсмическим волнам на Земле. Исключением являются магнито-акустические волны, по-видимому, проявляющиеся в основном в атмосфере. Гелиосейсмические волны создаются турбулентностью в конвективной зоне непосредственно под поверхностью Солнца. Определённые частоты усиливаются при интерференции, что приводит к резонансам. Резонансные волны отражаются вблизи фотосферы (видимой поверхности Солнца), где их можно наблюдать. Колебания заметны почти в любых рядах изображений Солнца, но наилучшим образом проявляются в виде доплеровского смещения линий поглощения в атмосфере. Детали распространения сейсмических волн в Солнце, полученные из резонансных частот, помогают выявить внутреннее строение Солнца, благодаря чему астрофизики могут разрабатывать очень подробные модели гидростатической стратификации и внутренней угловой скорости. Это позволило оценить квадрупольный момент, , и моменты более высоких порядков внешнего гравитационного потенциала Солнца. Подобная оценка является более точной и надёжной по сравнению с попыткой получения данных параметров из сплюснутости видимого диска. Вместе с измерениями орбиты Меркурия и космических аппаратов полученные выше результаты согласуются с выводами общей теории относительности. Гелиосейсмология помогла исключить вероятность того, что проблема солнечных нейтрино являлась результатом некорректной статичной модели внутренней области Солнца. Выявленные в рамках гелиосейсмологии особенности включают различие вращения внешней конвективной зоны и внутренней зоны лучистого переноса, что, как считается некоторыми учёными, создаёт магнитное поле по крайней мере во внешних слоях Солнца с помощью динамо-механизма. Угловая скорость в конвективной зоне уменьшается от экватора к полюсам, слабо меняясь с глубиной. Зона лучистого переноса вращается почти равномерно. Две данные области разделены слоем (тахоклин), слишком тонким для того, чтобы его можно было разрешить только при сейсмологическом анализе. В конвективной зоне существуют струйные течения плазмы в тысячах километрах под поверхностью. Струйные течения образуют широкий фронт на экваторе, разбиваясь на меньшие вихри-циклоны на высоких широтах. Колебания являются изменениями дифференциального вращения во времени. Они представляют собой чередующиеся полосы быстрого и медленного вращения. Поскольку общепринятого теоретического обоснования данного явления нет, но оно тесно связано с циклом солнечной активности, поскольку имеет период 11 лет; в первый раз явление наблюдалось в 1980 году. Гелиосейсмологию можно использовать для получения сведений о дальней стороне Солнца от Земли, включая солнечные пятна. Говоря простыми словами, солнечные пятна поглощают и отклоняют гелиосейсмические волны, что сказывается в момент входа в фотосферу. Для прогнозирования космической погоды сейсмические изображения центральной части дальней стороны Солнца почти непрерывно получают с 2000 года при анализе данных обсерватории SOHO, а с 2001 по тем же данным получают полную картину дальней стороны Солнца.