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纬向风对行星振荡与土星环地震学的影响

地球与行星天体物理 2022-09-14 v2

摘要

土星 C 环中由行星振荡模式激发的密度波与弯曲波,为认识气态巨行星内部与自转提供了独特机遇。然而,与土星快速且较差自转相关的理论复杂性,阻碍了对环波探测的充分利用。我们使用在自洽计算的多项式平衡态中、仿照土星纬向风建模的较差自转的完整非微扰处理来计算振荡模式。我们发现,先前对土星中较差自转效应的近似处理高估了基模(f 模)的频率偏移——这些 f 模被认为负责 C 环中探测到的大部分波,其原因是遗漏了较差自转对行星平衡形状与结构的修正。这些频率高估引入的偏差很小,但相对于卡西尼数据所给的不确定性而言显著。我们还考虑了类土星较差自转对 f 模与内部重力模(g 模)自转混合的非微扰效应,这与具有非常接近分裂图案速度的多个密度波的探测相关。我们发现,无论与扇形 f 模的频率间隔如何,更高阶自转效应都能对由大球谐度 \ell 主导的 g 模产生数量级的表面引力扰动增强。尽管有此增强,我们发现观测到的密度波精细分裂不太可能涉及由 10\ell\gtrsim 10 主导的 g 模。这一限制可能有助于土星可能内部结构的推断。

关键词

引用

@article{arxiv.2207.04065,
  title  = {Impacts of zonal winds on planetary oscillations and Saturn ring seismology},
  author = {Janosz W. Dewberry and Christopher R. Mankovich and Jim Fuller},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2207.04065},
  year   = {2022}
}

备注

15 pages, 14 figures. Published in MNRAS. Update includes minor corrections made while in press