Helioseismic inversions of plasma flows and sound-speed perturbations

Abstract

Local helioseismology consists of methods which study the propagation of the waves through the solar interior. The properties of the waves encode conditions in the plasma along their propagation trajectories. Local helioseismology allows us to learn about these conditions. The principal method utilised in this thesis is the time-distance local helioseismology. The time-distance method is based on measurements of travel times of the waves, hence it is sensitive especially to plasma flows and sound-speed perturbations, to which we focus. We utilised the inverse modelling, mainly using subtractive optimally localised averaging method with a minimisation of the cross-talk. This method was modified to allow for a simultaneous inversion of vector flows and sound-speed perturbation. This combination makes use of both the difference and the mean point-to-annulus averaging geometries of wave travel times in both the ridge and the phase-speed filtering approaches. The combined inversion provides us with more information about the inverted quantities. Moreover, the user can control the cross-talk and other important mathematical properties of the objects involved. The modified methodology was thoroughly tested. The main results may be summarised in five points. First, for successful inversions of the sound-speed...

Lokální helioseismologie je souborem metod, které studují šíření vln nitrem Slunce. Ve vlastnostech těchto vln jsou zakódované parametry plazmatu v oblastech, kudy se dané vlny šíří. Lokální helioseismologie je nástroj, který nám dovoluje rozkódovat tyto parametry. Principiální metoda lokální helioseismologie použitá v této disertační práci se nazývá metoda time-distance. Metoda time-distance je založena na měření cestovních časů vln. Cestovní časy jsou zvláště citlivé na proudění plasmatu a poruchy rychlosti zvuku. Právě na tyto veličiny se zaměřujeme. v disertační práci využíváme metodu inverzního modelování zvanou Subtractive Optimally Localised Averaging s regularizací přeslechů. Tato metoda byla upravena tak, aby bylo do výpočtů možné současně zahrnout jak vektor proudění plasmatu, tak poruchy rychlosti zvuku. Nedílnou součástí tohoto rozšíření je zahrnutí tzv. rozdílových a středních průměrovacích geometrií. Pro lepší lokalizaci našich modelů využíváme kombinaci tzv. hřebenových a fázově rychlostních filtrů. Kombinovaná inverze poskytuje uživateli více informací o výsledcích inverzního modelu. Zejména pak kontrolu nad přeslechy. Tato modifikovaná metodologie byla důkladně testována. Hlavní výsledky mohou být shrnuty v pěti bodech. Za prvé, inverze poruch rychlosti zvuku je znehodnocená přeslechy,...