土星粘弹性内核中的频率依赖潮汐耗散与土卫一半长轴的扩张
地球与行星天体物理
2017-03-22 v2
摘要
关于土星的潮汐耗散（通常以土星品质因子 Q 参数化），传统估计值与最近从土星内部卫星天体测量观测中推导出的测定值之间仍存在差异。如果土星的耗散如天体测量观测所示之大，传统模型预测土卫一的初始轨道应位于土星同步轨道之内，甚至在其洛希极限之内。使用简单的结构模型并假设土星内核为粘弹性体，我们寻找既与最新天体测量观测一致，又与土卫一轨道迁移一致的耗散模型。首先，使用土星内部结构的双层模型，我们限定了土星内核的刚度和粘度范围，使其与在土卫二、土卫三和土卫四的潮汐频率下从天体测量观测推导出的土星耗散相一致。接下来，在限定的粘度和刚度范围内，我们考虑土星内核中粘弹性耗散的频率依赖性，计算了土卫一的半长轴。通过这两项计算，我们评估了 (1) 能够解释天体测量确定的土星耗散的土星模型，以及 (2) 土卫一的初始半长轴是否大于同步轨道。我们表明，如果假设内核为粘度在 10^{13}-10^{14} Pa s 的固体，我们模型可以解释在土卫二、土卫三和土卫四的潮汐频率下观测到的土星耗散下界。在此粘度范围内，在 45 亿年的演化过程中，土卫一可以保持在同步轨道和洛希极限之外。在具有频率依赖性的粘弹性耗散内核的情况下，观测到的土星耗散下界可以与土卫一的轨道扩张相一致。
引用
@article{arxiv.1612.03664,
title = {Frequency-dependent tidal dissipation in a viscoelastic Saturnian core and expansion of Mimas' semi-major axis},
author = {Daigo Shoji and Hauke Hussmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:1612.03664},
year = {2017}
}
备注
5 pages, 4 figures, 1 table, Accepted for publication in A&A