均匀球体中的潮汐耗散 II. 三个例子：水星、木卫一与 Kepler-10 b
地球与行星天体物理
2014-10-09 v5 地球物理
摘要
在 Efroimsky & Makarov (2014) 的工作中，我们从第一性原理出发，推导了受潮汐扰动的均匀球体中潮汐加热率的公式。我们将其与文献中使用的公式进行了比较，并指出了差异。利用这一结果，我们现在提出三个案例研究——水星、Kepler-10b 以及三轴木卫一。在自旋-轨道共振附近，k2/Q 极其尖锐的频率依赖性产生了 k2/Q 对自旋速率同样尖锐的依赖关系。这表明物理天平动可能在同步自转天体的潮汐加热中起主要作用。由于自旋速率中天平动的幅度由行星的三轴性决定，后者应成为决定耗散率的一个因素。在其他参数相同的情况下，具有较强三轴性的同步自转天体应比较为对称形状的类似天体产生更多热量。在论文的后半部分，我们讨论了初始三轴物体熔化并失去其三轴性的情景。此后，它们内部的耗散变得不那么剧烈；于是天体冻结。潮汐隆起成为新的永久形状，其新的三轴性低于原始值。在本文中，我们还针对具有不太小的 Maxwell 时间的 Maxwell 流变学岩质行星，推导了耗散率的简化近似表达式。推导出的三个表达式分别对应于同步自旋、3:2 共振和非共振自转的情况；因此它们可应用于迄今为止探测到的大多数近距超级地球系外行星。在此类天体中，只要这两个参数较小或适中，同步自转之外的潮汐加热率对偏心率和倾角的依赖很弱。根据我们的计算，如果不经过同步化、圆化以及通过完全或部分熔化重塑形状，Kepler-10b 几乎无法在巨大的潮汐加热下幸存。
引用
@article{arxiv.1406.2352,
title = {Tidal dissipation in a homogeneous spherical body. II. Three examples: Mercury, Io, and Kepler-10 b},
author = {Valeri V. Makarov and Michael Efroimsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:1406.2352},
year = {2014}
}