具有可变电导率的非弹性发电机模型：在气态巨行星中的应用

观测到的木星和土星表面动力学由带状纬向风系统主导。其深度尚不清楚，但被认为局限于非常外层的包层，那里氢保持分子态且电导率较小。维持这两颗气态巨行星偶极主导磁场的发电机可能运作于更深的内部，那里氢呈现金属态。在此，我们提出了数值模拟，试图以集成方法同时模拟纬向风和内部发电机效应。使用 MHD 代码 MagIC 的非弹性版本，我们探索了密度分层和径向电导率变化的影响。电导率主要在较厚的内部金属区域假定为常数，并在整个分子包层中向外边界呈指数衰减。我们的结果表明，更强的密度分层和较弱的外层导电性的组合，对于协调偶极主导的发电机效应和强烈的赤道纬向射流至关重要。先前具有均匀电导率的模拟表明，这两者仅仅是互斥的，解要么具有强纬向风和多极磁场，要么具有弱纬向风和偶极主导磁场。在我们的模拟中，所有射流倾向于地转平衡，因此贯穿整个对流壳层。此处探索的特定设置允许强赤道射流局限于较弱导电的外层区域，在那里它不会干扰深层的发电机效应。另一方面，相邻的中高纬度射流必须保持微弱才能产生强偶极磁场。木星和土星上更强烈的射流似乎只有在局限于较弱导电的外层时，才与观测到的偶极场相容。