論文関連の(ほぼ)個人用メモ。



arXiv:1601.00069
Komacek & Showman (2016)
Atmospheric Circulation of Hot Jupiters: Dayside-Nightside Temperature Differences
(ホットジュピターの大気循環：昼側と夜側の温度差)

概要

軌道離心率の小さいホットジュピターの、全軌道位相曲線の赤外線での観測からは、惑星の平衡温度が高いほど昼夜間の輝度温度が大きくなる傾向があることが分かっている。ここでは、三次元シミュレーションからこの傾向の説明を試みる。特に、潮汐固定された惑星の大気中での熱の再分配をコントロールしているプロセスに着目した。ここで用いた三次元モデルは、惑星の有効温度や大気組成の違い、また大気の摩擦抵抗の効果を含んでいる。

この解析的理論は、波の経度方向の伝播がホットジュピター大気内での昼側と夜側の温度差をコントロールしていることを示している。これは、地球の熱帯の熱的構造を決めている wave adjustment system を類似したメカニズムである。

これらの波動は、ホットジュピターの大気中で、輻射冷却や摩擦抵抗によって減衰される。摩擦抵抗の源としては、背景の惑星磁場による、部分的に電離した大気中でのローレンツ力が候補として考えられる。この力が存在した場合、惑星の有効温度が高い場合ほど摩擦力の効果は大きくなる。さらに、輻射加熱と輻射冷却の振幅も、有効温度が高い場合に大きくなる。従って、輻射加熱・冷却と大気中での摩擦抵抗が、有効温度が高い場合により効果的に波動を減衰させる。

解析とシミュレーション共に、輻射加熱・冷却の効果が、昼側と夜側の温度差を産み出す原因としてもっとも重要であるという結果を得た。摩擦抵抗の効果は、これがコリオリの力よりも大きい時のみ重要である。結果として、ホットジュピター大気の昼側と夜側の温度差は、主星からの輻射が強くなるほど大きくなり、ガスの圧力が大きいところで小さくなる。

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