系外行星的大气环流

我们综述了与解释系外行星（包括气态巨行星和类地行星）现有及未来观测相关的大气动力学基本原理。鉴于系外行星大气数据的匮乏，我们的方法是强调从太阳系研究中获得的、可能推广到系外行星的基本原理和见解。我们首先介绍了大气动力学中使用的基本方程体系，包括纳维-斯托克斯方程、原始方程、浅水方程和二维无辐散模型。然后，我们综述了大气动力学中的关键概念，包括行星自转的重要性、平衡的概念，以及表明湍流相互作用通常会在旋转行星上产生大尺度东西向条带结构的尺度论证。接下来，我们转向巨行星特有的问题，包括其预期的内部和大气热结构、对其风型的影响，以及驱动其东西向急流的机制。热木星的大气动力学得到了特别关注，因为这些近距离行星一直是系外行星大气研究中最具体进展的主题。然后，我们转向从太阳系研究中推断出的类地行星环流的基本要素，包括哈德莱环流、急流、控制大尺度水平温度对比的过程以及气候，并讨论了这些见解如何可能适用于类地系外行星。尽管系外行星肯定拥有比我们太阳系行星更多样化的环流状态，但我们的指导理念是，这里回顾的对太阳系行星长达数十年的研究为我们理解更奇特的系外行星气象学奠定了基础。