巨行星上射流形成的机制

巨行星的大气层展现出交替的顺行（向东）和逆行（向西）射流，其速度和宽度各不相同，其中木星和土星上的赤道射流是顺行的，而天王星和海王星上的则是逆行的。这些射流被认为是由高层大气的差异辐射加热或来自深部内部的本征热流驱动的。但现有模型无法以能量一致的方式解释巨行星上不同的流动结构。这里，我们使用一个三维环流模型来表明，如果考虑到它们辐射加热和本征热流的差异，那么这些不同的流动结构可以通过巨行星共有的机制重现。赤道射流是顺行还是逆行，取决于深部本征热流是否足够强，以至于对流能穿透到对流层上层并在那里产生强烈的赤道罗斯比波。如果对流罗斯比波产生强烈，且由赤道外斜压涡旋引起的低纬度角动量通量辐散足够弱（木星和土星），则产生顺行赤道射流。如果对流罗斯比波产生微弱或不存在（天王星），或者由斜压涡旋引起的低纬度角动量通量辐散足够强（海王星），则产生逆行赤道射流。非赤道射流的不同速度和宽度，除其他因素外，还取决于大气的差异辐射加热和射流的高度（射流具有垂直切变）。模拟具有与巨行星观测一致的闭合能量和角动量平衡。