Origin of the Near-Surface Rotational Shear Layer of the Sun

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Helioseismology has revealed an increase in the rotation rate with depth in a thin (∼30 Mm)
near-surface layer. The normalized rotational shear in this layer does not depend on latitude. This rotational
state is shown to be a consequence of the short characteristic time of near-surface convection compared
to the rotation period and radial anisotropy of convective turbulence. Analytical calculations within meanfield
hydrodynamics reproduce the observed normalized rotational shear and are consistent with numerical
experiments on radiative hydrodynamics of solar convection. The near-surface shear layer is the source of
global meridional flow important for the solar dynamo.

About the authors

L. L. Kitchatinov

Institute of Solar–Terrestrial Physics, Russian Academy of Sciences,
Siberian Branch; Pulkovo Astronomical Observatory, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: kit@iszf.irk.ru
Irkutsk, 664033 Russia; St. Petersburg, 196140 Russia

References

  1. Абраменко и др. (V.I. Abramenko, G.P. Zank, A. Dosch, V.B. Yurchyshyn, P.R. Goode, K. Ahn, and W. Cao), Astrophys. J. 773, 167 (2013).
  2. Антиа, Базу (H.M. Antia and S. Basu), Astrophys. J. 924, 19 (2022).
  3. Барикет и др. (A. Barekat, J. Schou, and L. Gizon), Astron. Astrophys. 570, L12 (2014).
  4. Бранденбург (A. Brandenburg), Astrophys. J. 625, 539 (2005).
  5. Бранденбург и Субраманиан (A. Brandenburg and K. Subramanian), Astron. Astrophys. 439, 835 (2005).
  6. Гетлинг и др. (A.V. Getling, O.S. Mazhorova, and O.V. Shcheritsa), Geomagnetism and Aeronomy 53, 904 (2013).
  7. Гундерсон, Баттачержи (L.M. Gunderson and A. Bhattacharjee), Astrophys. J. 870, 47 (2019).
  8. Джа, Чудури (B.K. Jha and A.R. Choudhuri), MNRAS 506, 2189 (2021).
  9. Китиашвили и др. (I.N. Kitiashvili, A.G. Kosovichev, A.A. Wray, V.M. Sadykov, and G. Guerrero), MNRAS 518, 504 (2023).
  10. Кичатинов Л.Л., Успехи физ. наук 175, 475 (2005) [L.L. Kitchatinov, Physics-Uspekhi 48, 449 (2005)].
  11. Кичатинов (L.L. Kitchatinov), Solar and Astrophysical Dynamos and Magnetic Activity, IAU Symp. 294 (Ed. A.G. Kosovichev, E. de Gouveia Dal Pino, Y. Yan, Cambridge Univ. Press, 2013), p. 399.
  12. Кичатинов Л.Л. Письма в Астрон. журн. 42, 379 (2016а) [L.L. Kitchatinov, Astron. Lett. 42 339 (2016a)].
  13. Кичатинов (L.L. Kitchatinov), Geomagnetism and Aeronomy 56, 945 (2016b).
  14. Кичатинов, Олемской (L.L. Kitchatinov and S.V. Olemskoy), MNRAS 411, 1059 (2011).
  15. Комм (R. Komm), Frontier. Astron. Space Sci. 9, 428 (2022).
  16. Лайда и др. (Y. Lida, T. Yokoyama, and K. Ichimoto), Astrophys. J. 713, 325 (2010).
  17. Лебединский А.И., Астрон. журн. 18, 10 (1941).
  18. Пакстон и др. (B. Paxton, M. Cantiello, P. Arras, L. Bildsten, E.F. Brown, A. Dotter, C. Mankovich, M.H. Montgomery et al.), Astrophys. J. Suppl. Ser. 208, 4 (2013).
  19. Пипин, Косовичев (V.V. Pipin and A.G. Kosovichev), Astrophys. J. 727, L45 (2011).
  20. Рюдигер (G. Rüdiger), Differential rotation and stellar convection: Sun and solar-type stars (Berlin: Akademie-Verlag, 1989).
  21. Рюдигер и др. (G. Rüdiger, L.L. Kitchatinov, and R. Hollerbach), Magnetic processes in astrophysics (Weinheim: WILEY-VCH, 2013).
  22. Томсон и др. (M.J. Thompson, J. Toomre, E.R. Anderson, H.M. Antia, G. Berthomieu, D. Burtonclay, S.M. Chitre, J. Christensen-Dalsgaard, et al.), Science 272, 1300 (1996).
  23. Штикс и др. (M. Stix, G. Rüdiger, M. Knölker, and U. Grabowski), Astron. Astrophys. 272, 340 (1993).
  24. Шу и др. (J. Schou, H.M. Antia, S. Basu, R.S. Bogart, R.I. Bush, S.M. Chitre, J. Christensen-Dalsgaard, M.P. Di Mauro, et al.), Astrophys. J. 505, 390 (1998).
  25. Щерица и др. (O.V. Shcheritsa, A.V. Getling, and O.S. Mazhorova), Phys. Lett. A 382, 639 (2018).
  26. Хазра и др. (G. Hazra, D. Nandy, L.L. Kitchatinov, and A.R. Choudhuri), Space Sci. Rev. 219, 39 (2023).
  27. Хотта и др. (H. Hotta, M. Rempel, and T. Yokoyama), Astrophys. J. 798, 42 (2015).
  28. Эллис и др. (L. Yelles Chaouche, R.H. Cameron, S.K. Solanki, T.L. Riethmüller, L.S. Anusha, V. Witzke, A.I. Shapiro, P. Barthol, et al.), Astron. Astrophys. 644, 44 (2020).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Pleiades Publishing, Ltd.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».