核-幔与潮汐力矩对水星自转轴指向的影响

在保守与耗散力矩作用下水星地幔与内核的旋转演化，对于理解该行星的自转状态至关重要。耗散源于潮汐以及粘性、磁性和地形核-幔相互作用。耗散核-幔力矩使系统达到一个平衡态，在该态下两个自转在随轨道进动的参考系中均固定，且地幔与内核处于差动旋转状态。对于所有三种耗散核-幔耦合机制，该平衡态表现出：核-幔耦合越弱，地幔自转轴偏离 Cassini 态的量越大，且内核自转轴与地幔自转轴分离得更远，导致更大的差动旋转。使地幔自转轴达到其观测到的接近 Cassini 态位置所需的相对较强的核-幔耦合，无法通过这三种耗散核-幔耦合机制中的任何一种获得。对于流体静力学椭球核-幔边界，压力耦合主导了对地幔和内核位置的耗散效应，且耗散与压力耦合共同使地幔自转稳固地达到 Cassini 态。内核自转达到偏离地幔约 3.55 角分的位置，几乎位于包含 Cassini 态的平面内。在所考虑的最大粘度下（若耦合通过 Ekman 边界层内的环流则为 $\nu\sim 15.0\,{\rm cm^2/s}$，若为纯粘性耦合则为 $\nu\sim 8.75\times 10^5\,{\rm cm^2/s}$），内核自转滞后于进动的 Cassini 平面 23 角秒，而地幔自转仅滞后 0.055 角秒。更大的非流体静力学 CMB 椭率值也会导致地幔自转处于 Cassini 态，但内核自转更接近地幔自转。