Study of the dynamics of the subsurface layers of the sun using local helioseismology
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Abstract EN:
Cette thèse est une contribution à l’étude de la dynamique des couches subphotosphériques à travers l’analyse des données héliosismiques à haute résolution, actuellement disponible pour plusieurs années. La structure des couches profondes a aussi été étudiée dans le contexte des nouvelles abondances solaires qui représentent, de nos jours, l’un des sujets les plus débattus en physique solaire. Dans ce contexte, la sensibilité des modes acoustiques solaires de bas degrés au changement d’abondances a été montrée. Notamment, les nouvelles abondances ont induit d’importantes incompatibilités entre le calcul des caractéristiques de ces modes et l’observation. Ma méthode dite des diagrammes en anneaux des images Doppler a été utilisée pour obtenir les vitesses horizontales des couches sub-photosphériques. La sensibilité de la technique à la cartographie des images solaires a été étudiée et la projection géométrique la mieux appropriée a été déduite. De plus, l’impact de la modélisation de la structure sur la procédure d’inversion menant aux estimations des vitesses a été étudié. Sept années continues de données GONG, correspondant à la phase descendante du cycle solaire 23, ont été analysées ar la méthode des diagrammes en anneaux. La variation à long terme de la circulation méridienne et du flux zonal en latitude, longitude et rayon a été déduite. D’importants comportements des vitesses ont été observés, notamment, l’accélération du flux méridien et la prédominance des vitesses de l’hémisphère sud sur celles de l’hémisphère nord. Le gradient radial de la rotation a aussi été étudié en détail, montrant un comportement inhabituel au début de la longue époque du minimum solaire du cycle 23.
Abstract FR:
This thesis is a contribution work to the study of the dynamics of sub-surface layers of the Sun using the actual long-term high resolution helioseismic data. The inner solar structure has also been studied in the light of the new estimates of solar chemical heavy element abundances which are currently one of the most debated issues in the field of solar interior modelling. Findings in this topic concern the low degree acoustic modes that turned out to be sensitive to the change ion the solar abundances. Notably, the new estimates of solar abundances lead to conflicting calculations of the characteristics of these modes with the observation. Ring diagram analysis of solar Doppler images has been used to infer the sub-photospheric horizontal velocity flows. The sensitivity of this technique has been studied regarding the mapping of solar images and the appropriate geometrical projection has been inferred. Moreover, the impact of solar modelling on the inversion procedure leading to the internal flows has been studied. Seven years of continuous GONG data corresponding to the declining phase of solar cycle 23 have been analyzed using the ring diagram method to infer long-term variations of horizontal flow fields (meridional and zonal flows) in latitude, longitude, and depth. Many interesting behaviours of the flows have been found such as the acceleration of the meridional flow and the dominance of the dynamics of the southern hemisphere relative to the northern one. The radial gradient of solar rotation has also been studied in detail showing an unusual behaviour of this gradient that appeared at the beginning of the long minimum period of solar cycle 23.