朱诺号揭示的木星内部动力学潮汐耗散流体动力学建模

朱诺（Juno）航天器已获取了关于木星引力场的极高精度数据，为木星的潮汐响应、内部结构与动力学提供了宝贵见解，并确立了关键约束。我们基于其最新的内部模型开发了一个计算木星潮汐响应的新模型，同时考察了不同耗散过程对其系统演化的重要性。我们通过稳定分层区中引力惯性波和对流区中惯性波上的热扩散、黏性扩散与分子扩散，研究木星中动力学潮汐的耗散。我们求解平衡潮的线性化方程。接下来，我们基于谱方法使用线性流体动力学模拟计算动力学潮汐。科里奥利力被完全考虑，但离心效应被忽略。我们利用满足朱诺号约束的内部结构模型研究木星中发生的动力学潮汐。我们特别研究了主导的四极潮汐分量，并且重点关注对应于木星伽利略卫星相关潮汐频率的频率范围。通过纳入不同的耗散机制，我们计算总耗散并确定潮汐 Love 数的虚部。我们发现耗散谱中存在显著的频率依赖性，表明耗散与强迫频率之间存在强关系。此外，我们的分析揭示，在运动黏度、热扩散与分子扩散相等的所选参数区间内，贡献耗散的主导机制是黏度，其量级超过热耗散与化学耗散两者。我们发现稳定分层区的存在对于解释木星中观测到的高耗散起着重要作用。