高次重力矩揭示木星内部与表面纬向风的强烈相似性
地球与行星天体物理
2023-12-11 v1 流体动力学
摘要
木星的大气-内部是一个受快速背景自转强烈影响的耦合流体动力学系统。虽然可见大气呈现量级为 100 m/s 的东-西纬向风(Tollefson 等 2017),但根据最新的磁场长期变化分析(Bloxham 等 2022),发电机区域内的纬向流显著更慢,量级为 1 cm/s 或更小。纬向流的垂直剖面及其潜在机制仍不清楚。最新的 Juno 射电跟踪测量使得木星重力场可推导至球谐阶数 40。在此,我们使用最新的重力解来重建木星的深层纬向风,而无需对其纬度剖面作先验假设。我们重建的深层纬向风模式在距赤道 35 度纬度内与表面风强烈相似,特别是北部离赤道急流(NOEJ)与南部离赤道急流(SOEJ)(Kulowski 等 2021)。由于 Juno 轨迹的南北不对称性质,重建在南半球具有更大的不确定性。当风在约 2500 km 深度处截断时,重建的深层 NOEJ 振幅与表面风相匹配;若截断深度减小至约 1500 km,则其变为表面风的两倍。我们的分析支持这样一种物理图像:表面纬向风的显著部分延伸至木星内部,远深于水云层。
引用
@article{arxiv.2311.11494,
title = {Strong resemblance between surface and deep zonal winds inside Jupiter revealed by high-degree gravity moments},
author = {Hao Cao and Jeremy Bloxham and Ryan S. Park and Burkhard Militzer and Rakesh K. Yadav and Laura Kulowski and David J. Stevenson and Scott J. Bolton},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.11494},
year = {2023}
}
备注
Accepted for publication in ApJ, 11 pages, 6 figures