巨行星深层环流的模型
流体动力学
2025-10-15 v1 地球与行星天体物理
摘要
探讨了巨行星表面环流如何随深度逐渐减弱的机制。环流由靠近表面的薄层中施加的 forcing 驱动,形成类似于木星大气中观察到的 Ferrel-like cells 的纵向循环。作用于稳定分层的薄表层上的纵向流,引起水平温度异常,导致环流随深度逐渐减弱,由热风方程控制。我们的模型是一个以重力作用于旋转轴平行方向的 Boussinesq 平面层。已完成一系列完全三维的时间依赖数值模拟,以探讨该模型的行为。在受强迫的稳定层以下,发生对流,通常以高瘦细胞形式出现。三维流的波动分量可由对流或与喷流剪切流相关的 Reynolds 应力驱动。当波动主要以高瘦柱形式由对流驱动且 forcing 相对较弱时,水平温度异常比由剪切流驱动时更深地持续到内部。因此,环流可以延伸至内部深处,与 Juno 重力数据一致。
关键词
引用
@article{arxiv.2510.12236,
title = {Model of deep zonal flows in giant planets},
author = {Laura K. Currie and Chris A. Jones},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.12236},
year = {2025}
}
备注
29 pages, 11 figures