弱温度梯度近似在类地潮汐锁定系外行星研究中的效用
地球与行星天体物理
2015-06-16 v1
摘要
位于 M 型矮星宜居带内的行星很可能处于潮汐锁定状态，其轨道周期约为数十天。这意味着旋转对大气动力学的影响相对较弱，从而要求陆地大气边界层上方的水平温度梯度较小。通过采用弱温度梯度 (WTG) 近似（即假设高空温度在水平方向上是均匀的），可以构建一个仅含三个自由参数、解析可解且动力学自洽的行星气候模型。与三维通用环流模型 (GCM) 相比，WTG 模型具有极高的数值效率，使其成为在参数空间内对可观测量进行蒙特卡洛拟合的理想工具。此外，此类低阶模型对于发展物理直觉以及将大气动力学与行星气候其他分量模型耦合至关重要。本文旨在确定 WTG 模型是否能充分近似大气动力学对未来十年内可能观测到的量的影响。为此，我们首先针对具有干燥、1 bar 大气的类地潮汐锁定行星，将 WTG 模型调整至 GCM 输出结果，然后生成并比较两种模型的预期相位曲线。我们发现，利用 JWST 通过相位曲线极难检测到两种模型之间的差异。这一结果证明了当 WTG 近似与 GCM 结合作为建模层级的一部分时，其在理解遥远行星气候方面的有用性。
引用
@article{arxiv.1308.1670,
title = {Utility of the Weak Temperature Gradient Approximation for Earth-Like Tidally Locked Exoplanets},
author = {Sean M. Mills and Dorian S. Abbot},
journal= {arXiv preprint arXiv:1308.1670},
year = {2015}
}
备注
Accepted for publication in Astrophysical Journal Letters