冥王星大气的热驱动逃逸：流体/动力学联合模型
地球与行星天体物理
2015-06-03 v1
摘要
发展了一个流体/动力学联合模型，用于计算两种太阳加热条件下冥王星大气中 N2 的热驱动逃逸：1450 km 以上无加热条件与太阳活动极小期加热条件。在该联合模型中，一维流体方程应用于大气的稠密部分，而外逸层区域则由动力学模型描述，并通过直接模拟蒙特卡罗方法计算。模型的流体部分与动力学部分迭代求解，以保持通过模拟区域的总质量和能量通量恒定。尽管发现大气高度延展，在太阳活动极小期外逸层底高度约在 6000 km 处，但外流仍保持亚音速，且逃逸率与根据所确定的外逸层底温度计算的 Jeans 逃逸率相差在两倍以内。这一图景与近期仅使用流体模型得到的预测截然不同，后者本身需要对无穷远处大气密度、流速以及逃逸分子携带的能量通量做出假设。仅当用于求解流体动力学方程的下边界能量通量和逃逸率由动力学模型获得时，气体温度、密度、速度和热通量随径向距离的变化在流体动力学模型与动力学模型之间直到外逸层底才保持一致。这限制了流体模型在大气逃逸问题中的适用性。最后，本文简要考虑了近期在高层大气中发现的 CO、Charon 的影响以及新视野号飞越时的条件。
引用
@article{arxiv.1111.2808,
title = {Thermally driven escape from Pluto's atmosphere: A combined fluid/kinetic model},
author = {O. J. Tucker and J. T. Erwin and J. I. Deighan and A. N. Volkov and R. E. Johnson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1111.2808},
year = {2015}
}