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带 Love 数的均衡补偿:II 由粘弹性松弛产生的 Airy 补偿

地球与行星天体物理 2022-01-25 v2 流体动力学 地球物理

摘要

在现代地球动力学中,均衡补偿既可视为使偏应力最小化的地壳静态平衡,也可视为非流体静力地壳形状粘性松弛所产生的动力学过程。论文 I 给出了将 Airy 均衡补偿作为用 Love 数求解的弹性加载问题的一般表述,并将其应用于最小应力均衡补偿的情形。在本后续工作中,同一框架被用于研究 Airy 均衡补偿作为承受表面与内部载荷的粘弹性壳层的长时间演化。均衡比由随时间变化的偏 Love 数定义。动力学均衡补偿依赖于加载历史,其中两个例子分别是远过去施加于表面的恒定载荷,以及在补偿深度通过添加或移除物质维持的恒定形状。前者模型导致形状随时间指数衰减,且无弹性类比;而后者(稳态)模型等价于一种弹性均衡补偿形式。粘弹性与粘性方法完全等价。若载荷与形状均随时间缓慢变化,均衡比类似于稳态模型者。均衡模型因而属于两个独立组别:弹性/稳态方法与随时间变化的方法。若壳层均匀,所有模型均预测对大尺度重力扰动的类似补偿。若壳层流变学随深度变化,稳态模型预测在长波处有更多补偿,而随时间变化的模型导致可忽略的补偿。可用于计算具有三个均匀层的不可压缩天体的均衡比的 Mathematica 与 Fortran 代码已公开。

关键词

引用

@article{arxiv.2012.15226,
  title  = {Isostasy with Love: II Airy compensation arising from viscoelastic relaxation},
  author = {Mikael Beuthe},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2012.15226},
  year   = {2022}
}

备注

51 pages, 9 figures, 5 tables; revised version submitted to Geophysical Journal International