木星和土星内部深层纬向风的约束
天体物理学
2009-11-13 v1
摘要
木星和土星的大气层表现出强劲且稳定的纬向风。这些风无阻地穿透每颗行星的深度尚不清楚。我们的研究倾向于浅层风模型。研究由两部分组成。第一部分利用欧姆约束；与行星磁场相关的欧姆耗散不能超过行星的净光度。应用于木星 (J) 和土星 (S) 表明，观测到的纬向风无法穿透到电导率比分子 - 金属转变处的值小约六个数量级的深度以下。分子氢电导率的测量值给出的最大穿透半径分别为 0.96R_J 和 0.86R_S，不确定性为 R 的百分之几。在这些半径处，基于纬向风速和磁扩散率尺度高度的磁雷诺数约为 1。这些极限对湍流对流建模的困难不敏感。它们允许木星和土星大气中观测到的赤道喷流沿圆柱体完全穿透。第二部分研究了观测到的纬向风实际穿透的深度。在行星对流包层中风被截断将涉及打破圆柱流的 Taylor-Proudman 约束。这将需要合适的非势加速度，而任何明显的候选者似乎都无法提供。由熵梯度、磁应力和雷诺应力产生的加速度似乎太弱。这些考虑表明，强纬向风局限于浅层的稳定分层区域，赤道喷流可能是例外。
引用
@article{arxiv.0711.3922,
title = {Constraints on Deep-seated Zonal Winds Inside Jupiter and Saturn},
author = {Junjun Liu and Peter Goldreich and David Stevenson},
journal= {arXiv preprint arXiv:0711.3922},
year = {2009}
}