吸积盘中的径向输运与经向环流

在三维天体物理吸积盘中，由内部应力驱动的粒子、元素和流体的径向输运是一个重要现象，可能与原行星盘中的尘埃向外输运、彗星中难熔粒子的起源、地月系统的同位素平衡等相关。为更深入地理解这些过程，我们探讨了具有剪切粘滞的三维盘中经向环流对其热分层的依赖性，并展示了后者对径向流动的显著影响。先前的局部等温研究通常发现，在中平面附近存在径向向外流动的模式，而在更高处则转变为向内流动。本文通过解析和数值方法证明，在熵和温度随高度急剧增加的盘中，可能存在所有高度上均为向内的流动。这种热力学条件在光学薄、粘滞加热的吸积盘中可能较为典型。不满足这些条件的盘，只要其内部应力由剪切粘滞提供，就应表现出中平面附近的径向向外流动。我们的结果也可用于设计具有指定经向环流模式的流体动力学盘模拟。