五分钟振荡表示日面一定点气体的上下运动速度随时间的变化。运动的平均速度约为每秒0.3公里。在一次振荡中,相对于平均大气来说,气体上下移动的范围均约为25公里。在日面水平方向1,000~50,000公里区域内,物质基本上同起同落。在铅垂方向,不同高度处的振荡有相应的相位差。
一般认为五分钟振荡的产生与光球下面的太阳对流层密切相关。从太阳大气中线性波的传播观点来说,对流层所产生的波动,只能在两个临界频率之外才能向上传播。一个是声波临界频率,即
ω0=
C/2
H,式中
C为声速,
H=
RT/
μg为密度标高,
R为普适气体常数,
T为绝对温度,
μ为平均分子量,
g为重力加速度。只有当频率
ω>
ω0的时候,声波才能传播。另一个临界频率为
N=(
γ-1)
g/
C,
γ为定压比热与定容比热的比值。当
ω<
N时,重力波可以传播。光球中波动色散方程是:
式中
kZ和
kH分别为铅垂方向和水平方向的波数。从上列方程可以确定在以
ω为纵坐标、
kH为横坐标的图上波动能够传播的区域。只有当
k婎>0时,波动才能传播。符合这一条件的,图2中用阴影标出。在左上方的阴影区,声波可以传播;而在右下方,重力波能传播。至于在无阴影区域,不存在波动,只存在不传送能量的驻波。有人认为,正是这样的驻波形成了五分钟振荡。这种驻波很可能是波在图2中上下两层来回反射所造成的。图2中的两条实线是波动能传播区域的分界线,这相当于一个反射界线。这两条实线都是对温度
T0画出的。对于另外两个温度
T1和
T2(
T1<
T0<
T2),声波传播区的边界是两条虚线。