Попытка определить поведение атмосферы горячего Юпитера - газового гиганта, находящегося так близко к своей звезде, что он либо приливно-откидной, либо захвачен медленным орбитальным резонансом - сложно, учитывая, что у нас нет прецедентов в нашей солнечной системе. Но можно подробно изучить, что такое атмосфера экзопланеты мощь быть на основе примеров солнечной системы.
Например, есть Венера, которая, хотя и не заблокирована по периметру, имеет такое медленное вращение (один раз каждые 243 земных дня), что ее динамика практически совпадает с динамикой примитивно заблокированной планеты.
Интересно, что верхняя атмосфера Венеры супер-вращаетЭто означает, что он вращается в том же направлении, что и вращение планеты, но гораздо быстрее - в случае с Венерой, в шестьдесят раз быстрее скорости вращения планеты. Вероятно, что эти ветры вызваны большим градиентом температуры, который существует между дневной и ночной сторонами планеты.
Наоборот, Земля с ее быстрым вращением имеет гораздо меньшую разность потенциалов между дневными и ночными побочными температурами, так что на ее погодные системы сильнее влияет реальное вращение планеты, а также градиент температуры между экватором и полюсом. В результате получается множество круговых метеорологических систем, направление которых определяется эффектом Кориолиса - против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном.
И, конечно, у нас есть газовые гиганты, даже если они не горячие. Находясь так далеко от Солнца, градиенты температуры в дневное и ночное время и на экваторе не имеют большого влияния на атмосферную циркуляцию наших газовых гигантов. Наиболее существенными проблемами являются скорость вращения каждой планеты и размер каждой планеты.
Большой радиус Юпитера и Сатурна превышает их шкалу Райна, заставляя объемный поток их атмосфер распадаться на отдельные полосы с турбулентными вихрями между ними. Однако меньший радиус Урана и Нептуна позволяет большей части атмосферы циркулировать как непрерывное целое, разбиваясь только на две меньшие полосы на каждом полюсе.
Отчасти потому, что он холоднее, но в основном потому, что он меньше, атмосфера Нептуна имеет гораздо менее турбулентный поток, чем Юпитер, что объясняет, почему он имеет самые высокие скорости стратосферного ветра в Солнечной системе.
Все эти факторы полезны при попытке определить, как может вести себя атмосфера горячего Юпитера. Находясь так близко к своей звезде, вполне вероятно, что эти планеты будут частично или полностью прикрыты приливом, поэтому основным фактором, влияющим на атмосферную циркуляцию, будет, как и Венера, градиент температуры в дневное и ночное время. Таким образом, правдоподобна супер вращающаяся стратосфера, циркулирующая во много раз быстрее, чем внутренние части планеты.
Оттуда, моделирование предполагает, что сочетание быстрой скорости ветра и медленного вращения означает, что шкала Райна станет больше, чем радиус планеты Юпитера, поэтому будет меньше турбулентного потока, и верхняя атмосфера может циркулировать как единое целое, не разбиваясь на несколько полос мы видим на Юпитере.
В любом случае, это моя интересная 50-страничная статья arXiv с множеством (для меня) изумительных формул, но также с множеством понятных повествований и диаграмм. Статья объединяет текущее мышление и закладывает прочную основу для осмысления будущих данных наблюдений - оба признака хорошо составленного «освещенного обзора».
