潮汐波如何在快速自转的行星与恒星中与对流涡旋相互作用？

行星与恒星对流区中潮汐惯性波的耗散是驱动星–行星/行星–卫星系统演化的关键机制之一。在此背景下，必须以真实且稳健的方式建模潮汐惯性波与湍流对流流之间的相互作用。在最先进的模拟中，对流施加于潮汐波的摩擦多数时候由有效涡流黏度建模。当对流涡旋的特征长度尺度小于潮汐波时，该方法或许可行。然而，当潮汐波与潜在稳定的大尺度涡旋（如木星与土星极区所观测到者）相互作用时，此方法高度存疑。它们可能由快速自转天体中的对流触发，其中科里奥利加速度使流动沿自转轴形成柱状涡旋结构。本文中，我们研究潮汐惯性波与柱状对流涡旋间的复杂相互作用。我们采用对流柱状涡旋的准地转半解析模型。我们进行线性稳定性分析以识别不稳定 regime，并开展线性数值模拟以研究对流涡旋与入射潮汐惯性波的相互作用。我们证实在不稳定 regime 下，入射潮汐惯性波触发涡旋的最不稳定模式从而导致湍流耗散。对于稳定涡旋，波–涡相互作用导致动量混合，同时在涡核周围产生低速区，并以远场辐射行波形式产生新的类波扰动。当入射波波长接近涡旋特征尺度时，此二次波的发射最强。