关于超级地球中可压缩对流的评述

由于可压缩性，行星的径向密度随深度增加，从而影响其对流动力学。为考虑这些效应，包括准绝热温度分布的存在以及耗散引起的熵源，可压缩性通过耗散数$\mathcal{D}$表示，其正比于行星半径与引力。在地球地幔中，可压缩效应适中，但在大型岩质或液态系外行星（超级地球）中，耗散数可能变得非常大。本文探讨当耗散数显著时可压缩对流的性质。我们首先选取一个简单的Murnaghan状态方程，其体现了行星条件下凝聚态物质的基本属性。接着，我们分析绝热分布的特征，并证明底部与顶部绝热温度之比相对较小，可能小于2。我们考察可压缩地幔的边际稳定性，揭示其可发生具有正或负超绝热瑞利数的对流。最后，我们深入研究使用精确力学方程（忽略惯性，即无限普朗特数情形）进行的对流模拟，并考察其对超级地球动力学的影响。