土星环中的弹道输运不稳定性 II：非线性波动力学
地球与行星天体物理
2015-10-14 v1
摘要
撞击流星体喷射出的抛射物可以重新分布行星环的质量和角动量。这种环属性的“弹道输运”引发了一种线性不稳定性，可能产生在土星内 B 环和 C 环中观测到的 100--1000 km 的波动。我们提出了半解析结果，展示了该不稳定性如何维持稳定传播的非线性波列。在低光学深度下，不稳定性产生近似正弦的低振幅波，我们将其认定为 C 环中半径 77,000 至 86,000 km 之间观测到的波。另一方面，光学深度为 1 或更大时表现出滞后现象，即环落入多个稳定态：均匀背景平衡态或大振幅波动态。B 环中半径 93,000 至 98,000 km 之间的“平坦区”和“波区”可能分别对应于稳定的均匀态和波动态。此外，我们测试了波列的线性稳定性，并表明只有一小部分子集是稳定的。特别是，所有稳定解的波长都大于最快线性增长的特征长度。我们辅以弱非线性分析，表明 C 环重现了复 Ginzburg--Landau 方程的一些动力学特性。在本系列的第三篇论文中，这些结果将通过数值模拟进行测试和扩展。
引用
@article{arxiv.1404.4245,
title = {The ballistic transport instability in Saturn's rings II: nonlinear wave dynamics},
author = {Henrik Latter and Gordon Ogilvie and Marie Chupeau},
journal= {arXiv preprint arXiv:1404.4245},
year = {2015}
}
备注
14 pages, 13 figures, MNRAS accepted