土星环中的黏性过稳定性：集体自引力的影响
地球与行星天体物理
2018-04-24 v1
摘要
我们研究了集体自引力对土星环中黏性过稳定性的非线性大尺度演化的影响。我们在等温和非等温近似下数值求解轴对称流体动力学方程，包括径向自引力并采用 Salo 等人推导的输运系数。我们假设光学深度为 1.5-2 以模拟土星的稠密环。此外，进行了包含垂直和径向集体自引力的局部 N 体模拟。垂直自引力通过增加的垂直振荡频率来模拟，而径向自引力通过用傅里叶方法求解轴对称薄盘的泊松方程来近似。省略了直接的粒子-粒子力，这阻止了小尺度引力不稳定性（自引力尾迹）的形成，该近似使我们能够研究长径向尺度并直接比较流体动力学模型与 N 体模拟。我们消失自引力的等温和非等温流体动力学模型结果分别与 Latter & Ogilvie 以及 Rein & Latter 的结果非常吻合。相反，对于具有径向自引力的环，我们发现饱和过稳定波的波长 settling 接近非线性色散关系的频率极小值，即接近波群速度消失的状态。在非等温流体动力学与 N 体模拟之间，对于中等和强径向自引力找到了良好一致，而最大偏差出现在弱自引力情况下。中等和强自引力下黏性过稳定性的所得饱和波长 (100-300m) 与 Cassini 发现的土星内 A 环和 B 环中轴对称周期微结构的长度尺度相当吻合。
引用
@article{arxiv.1804.07968,
title = {Viscous Overstability in Saturn's Rings: Influence of Collective Self-gravity},
author = {Marius Lehmann and Juergen Schmidt and Heikki Salo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.07968},
year = {2018}
}