天王星与海王星中的对流风暴与大气垂直结构
地球与行星天体物理
2021-12-01 v1
摘要
冰巨星天王星与海王星具有以氢为主的大气，其中包含多种在其寒冷高层大气中凝结的成分。在两颗行星上观测到的少量明亮云系是湿对流风暴的良好候选者，但其观测属性（尺寸、时间尺度与活动周期）不同于气态巨行星中的湿对流风暴。这些云与风暴可能由甲烷凝结引起，观测还表明在数巴深度处存在硫化氢（HS）的更深云层。更深处，热化学模型预测在数十至数百巴压强处存在氨氢硫化物（NHSH）与水云，形成广阔的深部天气层。由于氢的分子量小且挥发性物质丰度高，其凝结施加了比木星和土星中等效者更大的强稳定化分子量垂直梯度。由此产生的垂直运动抑制应导致一种与地球或土卫六等以氮为主的大气中发生的湿对流显著不同的湿对流机制。因此，天王星与海王星深部大气的热结构尚不清楚。类似过程可能发生在木星和土星的深水云处，但冰巨星提供了在上层甲烷云层中研究这些物理方面的可能。理解冰巨星中对流及其在大气动力学中的作用，并由此扩展到包括木星、土星与巨行星系外行星的氢大气中，将需要轨道与就位数据的结合。
引用
@article{arxiv.2111.15494,
title = {Convective storms and atmospheric vertical structure in Uranus and Neptune},
author = {R. Hueso and T. Guillot and A. Sánchez-Lavga},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.15494},
year = {2021}
}