磁性作用对巨型行星环流的数值模拟

木星和土星表面可见的交替东西向喷流问题迄今为止始终是争议的话题。Juno任务的高精度重力测量以及卡西尼任务的大胜利揭示，观察到的表面喷流可能延伸数千公里深，并在从分子氢到金属氢的过渡区停止，这暗示了磁场对喷流的制动作用。在本研究中，我们在球形壳中进行磁流体力学模拟， radially variable electrical conductivity，以探讨磁场与喷流之间的相互作用。我们数值模型的关键特征是对消性旋转对流施加背景偶极磁场。通过变化施加磁场强度和对流活跃度，我们研究磁场如何与对流运动及其驱动的喷流相互作用。我们的模拟结果表明，磁场倾向于在金属氢层中破坏喷流，并抑制分子外壳中的喷流，而磁场可能增强径向对流运动。我们通过模拟提取了磁场强度与表面喷流振幅之间的定量关系，这与木星和土星观测到的磁场和喷流速度大致吻合。这一发现从新视角为那些局限于巨型行星分子氢层中深层对流驱动的喷流提供了支持。