Helioseismic inversions of plasma flows and sound-speed perturbations

• Název práce v češtině: Helioseismické inverze toků plazmatu a poruch rychlosti zvuku
• Název v anglickém jazyce: Helioseismic inversions of plasma flows and sound-speed perturbations
• Klíčová slova: helioseismologie, oscilace, inverzní metody, sluneční nitro
• Klíčová slova anglicky: helioseismology, oscillations, inverse methods, solar interior
• Akademický rok vypsání: 2016/2017
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Astronomický ústav UK (32-AUUK)
• Vedoucí / školitel: doc. Mgr. Michal Švanda, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 03.10.2016
• Datum zadání: 03.10.2016
• Datum potvrzení stud. oddělením: 03.10.2016
• Datum a čas obhajoby: 27.11.2020 09:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 07.10.2020
• Datum odevzdání tištěné podoby: 07.10.2020
• Datum proběhlé obhajoby: 27.11.2020
• Oponenti: Rudolf Komm

Zásady pro vypracování

Student bude při řešení projektu využívat existující programové vybavení umožňující rutinní měření helioseismických travel-times a jejich inverzi. Práce má dvě hlavní části.

1. Měření amplitudy vertikální rychlosti pohybů plazmatu a současně poruch rychlosti zvuku. Řešitel rozšíří existující programové vybavení o možnost použití středních travel-times (nyní se používají výhradně diferenční) a zahrne citlivostní jádra pro střední hodnotu vertikální rychlosti i poruch rychlosti zvuku. Provede heliosesmickou inverzi pro úplný vektor rychlosti plazmatu a poruchy rychlosti zvuku najednou. Sestaví synoptickou mapu těchto komponent ze všech dostupných měření družice SDO a vyhodnotí možné systematické posuny v střední hodnotě vertikální komponenty proudění plazmatu a rychlosti zvuku v závislosti na fázi slunečního cyklu.

2. V druhé části pak řešil dále rozšíří možnosti programového balíku o jiné průměrovací geometrie (k aktuálním point-to-annulus a point-to-quadrant přidá především point-to-arc a point-to-point) a vyšetří použitelnost těchto přístupů na reálných datech.

Seznam odborné literatury

- Gizon, Birch & Spruit: 2010, Local Helioseismology: Three-Dimensional Imaging of the Solar Interior, Annual Review of Astronomy and Astrophysics 48, p.289
- Švanda a kol.: 2011, Validated helioseismic inversions for 3D vector flows, Astronomy&Astrophysics 530, id.A148
- Jackiewicz a kol: 2012, Multichannel Three-Dimensional SOLA Inversion for Local Helioseismology, Solar Physics 276, 19
- Burston a kol: 2015, Interpretation of Helioseismic Travel Times. Sensitivity to Sound Speed, Pressure, Density, and Flows, Space Science Reviews 196, 201

a další práce dle pokynů školitele

Předběžná náplň práce

Helioseismologie je v současnosti jedinou metodou, jak objektivně stanovit z pozorování vlastnosti slunečního nitra. Zvláštní zájem je věnován měření proudění plazmatu v přípovrchových vrstvách konvektivní zóny a studium odchylek rychlosti zvuku v týchž vrstvách. I přestože je helioseismologie standardní metodou slunečního výzkumu již více než půl století, mnohé otázky zůstávají otevřeny. Jednou z nich je spolehlivé měření vertikální rychlosti proudění plazmatu, jež nebylo až do nedávné doby spolehlivě možné vůbec, neboť amplituda vertikální komponenty je alespoň o řád menší než amplituda komponent horizontálních. V současnosti je možné měřit variace vertikální rychlosti, ovšem ne její střední hodnotu. Cílem práce je modifikovat existující postupy tak, aby bylo možné měřit střední hodnotu vertikální rychlosti i její variace a také provádět současné inverze pro úplný vektor rychlosti plazmatu i poruchy rychlosti zvuku najednou. Práce dále rozšíří možnosti měření komponent rychlosti plazmatu v nových průměrovacích schématech.