大气热潮汐与行星自转 I. 成层与旋转之间的复杂相互作用
地球与行星天体物理
2018-02-07 v1
摘要
热大气潮汐可以使类地行星脱离自转-轨道同步旋转，如金星观测所示。因此，它们参与决定了这些行星大气可能的气候和一般环流。在本工作中，我们通过考虑完整 Coriolis 加速度对潮汐波的影响，写出在旋转行星大气的局部垂直成层截面中控制热潮汐动力学的方程。这使我们能够解析地推导出潮汐力矩和潮汐耗散能量，并以此讨论潮汐耗散的可能机制，考察成层作用的关键角色。与早期研究一致，我们发现同步点附近热大气潮汐力矩的频率依赖性可以用 Maxwell 模型来近似。这种行为对应于弱稳定成层或对流流体层，如 ADLM2016a 中所观测到的。强稳定成层允许重力波传播，这使得潮汐力矩变得可忽略。这两种机制之间的过渡是连续的。传统近似在薄大气层以及旋转频率由强迫频率或浮力频率主导的机制中似乎是有效的。根据其大气相对于对流的稳定性，观测到的系外行星可以被潮汐驱动至同步或异步的最终自转速率。传统近似的适用范围通过计算得到了严格约束。
引用
@article{arxiv.1709.10148,
title = {Atmospheric thermal tides and planetary spin I. The complex interplay between stratification and rotation},
author = {Pierre Auclair-Desrotour and Stéphane Mathis and Jacques Laskar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.10148},
year = {2018}
}
备注
Accepted for publication in Astronomy & Astrophysics, 12 pages, 5 figures