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关于巨行星稳定层中动力学半径意义的探讨

地球与行星天体物理 2025-08-07 v1 地球物理

摘要

当前的木星和土星结构模型暗示,氦在氢中在行星外部导电区域的外层变得不可溶解。这可能导致一层其中因稳定组成梯度抑制 overturning 对流的层。此类稳定分层层的存在影响对合成发电机活动位置及机制。木星的磁场测量结果使人们能够基于磁场 Lowes 谱线估计其动力学半径。得到约 0.8R_J 的深度,其中 1R_J 为木星的半径。这在考虑到木星内部电导率预计在约 0.9R_J 处达到显著值时仍较深。我们使用三维数值动力学模拟探讨稳定的氦雨层是否存在及其位置对 Lowes 半径和动力学活动径向范围影响。我们聚焦于类木星的内部结构和电导率轮廓。我们发现,对于较浅的稳定层,没有位于稳定层以上发生的磁场发生发电,有效动力学半径和推断的 Lowes 半径位于该层之下。对于更深的稳定层,推断出约 0.87R_J 的 Lowes 半径,因为在稳定层之上操作一个浅的次级动力学。我们的结果强有力地表明,木星内部存在一层从约 0.8R_J 延伸至至少约 0.9R_J 的稳定层。其稳定层的物理起源及其与氦雨的联系尚未阐明。

关键词

引用

@article{arxiv.2508.03861,
  title  = {On the meaning of the dynamo radius in giant planets with stable layers},
  author = {Paula N. Wulff and Hao Cao and Jonathan M. Aurnou},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2508.03861},
  year   = {2025}
}

备注

In publication with the Astrophysical Journal