宜居带内同步自转类地行星大气环流体制的划分
摘要
我们使用 Community Atmosphere Model (CAM) 研究低质量恒星宜居带内同步自转类地行星的大气动力学。昼夜半球之间的表面温度对比随入射恒星辐射通量的增加而减小，这与气态巨行星上观察到的趋势相反。我们根据赤道 Rossby 变形半径和 Rhines 长度定义了三种动力学体制。慢转体制具有从昼侧跨越到夜侧的平均纬向环流，Rossby 变形半径和 Rhines 长度均超过行星半径，这发生在有效温度为 3300 K 至 4500 K 的恒星周围的行星上（自转周期 > 20 天）。快转体制具有部分跨越一个半球的平均纬向环流，并在星下点下方呈带状云层形成，其 Rossby 变形半径小于行星半径，这发生在环绕有效温度低于 3000 K 的恒星的行星上（自转周期 < 5 天）。介于两者之间的是 Rhines 旋转体制，该体制保留了从昼侧到夜侧的热直接环流，但也具有中纬度湍流驱动的纬向急流。Rhines 旋转体制发生在恒星范围为 3000 K 至 3300 K 的行星上（自转周期约 5 至 20 天），其中 Rhines 长度大于行星半径但 Rossby 变形半径小于行星半径。通过比较同步自转行星的热发射相位曲线的形态，可以从观测上推断其动力学状态。
引用
@article{arxiv.1710.00435,
title = {Demarcating circulation regimes of synchronously rotating terrestrial planets within the habitable zone},
author = {Jacob Haqq-Misra and Eric. T. Wolf and Manoj Joshi and Xi Zhang and Ravi Kumar Kopparapu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.00435},
year = {2020}
}
备注
33 pages, 11 figures. The update corrects the definition in Eq. (8) and of beta. The results are unaffected as these were transcription errors only and did not influence the calculations. Errata are published at doi:10.3847/1538-4357/ab9a4b and doi:10.3847/1538-4357/abb19a