类地潮汐锁定水行星的大气动力学

我们展示了被其宿主恒星潮汐锁定的类地水行星的大气模拟，即轨道周期等于绕其自转轴旋转周期的行星，因此其一侧始终面向恒星，而另一侧始终处于黑暗中。作为说明慢速和快速旋转效应的极端情况，我们考虑了旋转周期分别等于一个当前地球年和当前地球日的行星。结合现有的大气环流理论，我们讨论了决定表面气候（如风、温度、降水）和大气一般环流的动力学。例如，随着旋转速率增加，科里奥利加速度相对于惯性加速度的重要性增加，正如预期的那样，在慢速旋转大气中，风在首阶近似下近似各向同性和辐散；而在快速旋转大气中，风主要呈纬向和旋转特征。慢速旋转大气中自由大气的水平温度变化通常弱于快速旋转大气。有趣的是，在快速或慢速旋转大气中，行星夜侧的表面温度均不会降至约 240 K 以下；也就是说，在两种情况下，从行星昼侧到夜侧的热量输送均有效降低了温度对比。旋转波塑造了快速旋转大气中风、温度和降水的分布；在慢速旋转大气中，这些分布由更简单的辐散环流控制。这些结果对潮汐锁定类地系外行星的研究具有意义，并可作为行星旋转和日照分布如何塑造气候的例证。