热木星上的大气热再分布

红外光变曲线显示，最热行星的大气层在重新分布其昼侧吸收的恒星能量方面效率较低，因此比更冷的行星具有更大的昼夜温差。目前尚未有预测性大气模型能够识别出决定潮汐锁定系外行星大气热再分布效率的动力学机制。本文提出了一个同步自转行星大气动力学的两层浅水模型，解释了观测到的趋势。我们的模型表明，弱摩擦和弱辐照的行星表现出带状纬向流，昼夜温差极小；而强辐照和/或强摩擦的模型则表现出昼夜流型，昼夜温差达到量级为1的分数。为了解释该模型，我们发展了一个标度理论，表明重力波在行星尺度上水平传播的时间尺度t_wave在控制从小的温度对比到大的温度对比的转变中起主导作用。这意味着热再分布受波状过程支配，类似于导致地球热带弱温度梯度的过程。当大气阻力可忽略时，从小的昼夜温差到大的昼夜温差的转变发生在t_wave ~ sqrt(t_rad/Omega)时，其中t_rad是辐射弛豫时间，Omega是行星自转频率。或者，该转变判据可表示为t_rad ~ t_vert，其中t_vert是流体微团在昼夜厚度差上垂直移动的时间尺度。这些结果涵盖了常用的用于估计热再分布效率的时间尺度比较（t_rad与全局水平平流时间尺度t_adv）。