大气潮汐及其对类地行星自转动力学的影响
地球与行星天体物理
2017-09-28 v1
摘要
大气潮汐对行星的自转动力学具有强烈影响。对于位于其宿主恒星宜居带内的类地行星而言，这种影响至关重要，在此处大气潮汐与固体潮汐的竞争可能会驱动星体趋向非同步自转的平衡态，正如在金星上所观测到的那样。与其他行星层不同，大气层同时受重力和热力强迫的影响，这涉及包含 Coriolis 加速度效应和大气结构特征的复杂动力学耦合。在用于计算行星系统演化的建模中，通常未考虑这些关键物理机制，其中潮汐通过参数化公式来描述。在本工作中，我们提出了一种新的大气潮汐从头建模，将地球大气潮汐理论（Chapman & Lindzen 1970）适配于其他类地行星。我们推导了潮汐扭矩的解析表达式，其为潮汐频率和表征内部结构的参数（例如 Brunt-Väisälä 频率、辐射频率、气压标高）的函数。我们表明层结起着关键作用，在对流大气（即中性层结）中潮汐扭矩较强，而在对流稳定的大气中较弱。在第二步中，该模型被用于确定金星类行星的非同步自转平衡态，将其表示为系统物理参数的函数。这些结果详见 Auclair-Desrotour et al. (2017a) 和 Auclair-Desrotour et al. (2017b)。
引用
@article{arxiv.1709.09478,
title = {Atmospheric tides and their consequences on the rotational dynamics of terrestrial planets},
author = {Pierre Auclair-Desrotour and Jacques Laskar and Stéphane Mathis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.09478},
year = {2017}
}
备注
Proceedings for Astro Fluid conference in memory of Jean-Paul Zahn (Paris, June 2016), 9 pages, 5 figures