Combined magnetic and gravity measurements probe the deep zonal flows of the gas giants
在过去几年中，在土星的卡西尼号任务和在木星的朱诺号任务都提供了对这两个气体巨星的重力和磁场的前所未有的精确测量。利用重力测量，发现在气体巨星的云层观察到的强烈的带状流很可能延伸到数千公里深的行星内部。然而，单独的重力测量，这是一个综合的质量测量的定义，不能约束与高度确定性的确切的垂直结构的流动。考虑到最近的卡西尼磁场测量土星，和过去的长期变化木星的磁场，我们得到一个额外的物理约束的垂直衰减剖面上观察到的纬向流在这些行星上。我们的重力-磁力分析显示，土星（木星）上的云级风几乎没有衰减，即，在正压条件下，其值下降到约7,000 km（2,000 km）的深度，然后在半导体区迅速衰减，在下一个1,000 km（600 km）深度内，其值下降到云层的1%左右。这些结果表明，有没有显着的机制，以衰变的流量在外部中性区，和磁场在半导体区的相互作用可能发挥核心作用的衰减的流量。
2020-11-26 astro-ph.EP
Zonal Flow Magnetic Field Interaction in the Semi-Conducting Region of Giant Planets
太阳系中的四颗巨行星都具有云面上100米/秒量级的纬向流，以及表面附近1高斯量级的大尺度固有磁场。纬向流的垂直结构仍然不清楚。端元情景是局限于辐射大气中的浅流和遍及整个地球的深流。电导率随着木星和土星内部深度的变化而迅速而平稳地增加。深部纬向流将不可避免地与磁场相互作用，即使是在具有适度导电性的深度。本文研究了巨行星半导体区纬向流与磁场的相互作用。采用平均场电动力学，我们表明，相互作用将产生可检测的极向磁场扰动空间相关的深纬向流。假设发电机α效应的峰值幅度为0.1 mm/s，木星和土星半导体区域中0.1 - 1 m/s量级的深纬向流将产生0.01% - 1%量级的背景偶极场的极向磁扰动。这些极向扰动应该是可以检测到的原位磁场测量从朱诺号任务和卡西尼号大结局。这意味着，磁场测量可以用来约束的性质，在半导体区的巨行星的深纬向流。
2017-03-29 astro-ph.EP
Dynamics of Saturn's Polar Regions
本研究利用卡西尼号数据分析土星极区风场与涡度，揭示六边形波位于东向急流核心，发现南极斑点及急流侧翼的不稳定性，并指出涡动动量向极地西向急流转移。
2024-02-12 astro-ph.EP
Numerical Simulations of Magnetic Effects on Zonal Flows in Giant Planets
本文通过含径向变化电导率的球壳磁流体动力学模拟，研究背景偶极磁场如何抑制或破坏巨行星深层纬向流，并给出与木星、土星观测相符的磁场—风速关系。
2024-08-03 astro-ph.EP
Jupiter and Saturn Rotation Periods
安德森和舒伯特（Anderson & Schubert，2007，Science，317，1384）提出，土星的自转周期可以通过最小化100毫巴等值面相对于大地水准面的动态高度来确定;他们得出的自转周期为10小时32分35秒。我们调查同样的方法，木星，看看木星的旋转周期是通过最大限度地减少其等压面（1巴的压力水平）的动态高度使用纬向风数据预测。发现木星和土星的自转周期为9 h 54 m 29 s.进一步，我们研究了用先锋号和旅行者号的掩星半径拟合木星和土星的最小化方法. 9小时55米30秒和10小时32米35秒的旋转周期被发现，以最小化的动力学高度木星和土星，分别。虽然没有动力学原理要求等压面的动力学高度最小化，但该方法在木星上的成功应用支持了它与土星的相关性。利用平衡理论导出了木星和土星的自转周期，得到了木星和土星的自转周期分别为9 h 55 m 20 s和10 h 31 m 49 s。我们表明，木星和土星的形状可以使用固体旋转，这表明纬向风有轻微的影响，这两颗行星的行星形状。不同方法预测的土星自转周期值的一致性支持了土星自转周期约为10 h 32 m的结论。
2009-07-20 astro-ph.EP
Zonal flow scaling in rapidly-rotating compressible convection
木星和土星的表面风主要是纬向风。每颗行星都表现出强烈的赤道气流，两侧是高纬度的多个交替的纬向风。这些流动的渗透深度长期以来一直存在争议，仍然是一个未解决的问题。以前的旋转对流模型获得了多个高纬度带状喷流，与巨行星上的喷流相当，假设不可压缩（Boussinesq）流体，这对气体巨行星来说是不现实的。后来的可压缩旋转对流模型只得到了很少的高纬度急流，这些急流不适合于标度分析。在这里，我们提出了3-D数值模拟的可压缩对流在快速旋转球壳。为了探索高纬度纬向喷流的形成和缩放，我们考虑具有强径向密度变化和Ekman数范围的模型，同时保持土星的纬向流Rossby数特征。所有的模拟结果都显示出切向圆柱体外有一个很强的近赤道喷流。在低埃克曼数时，切向圆柱体内的每个半球中形成几个交替的射流。为了分析我们的数值模型和木星和土星的射流缩放，我们扩展莱茵缩放的基础上的地形$β$参数，这是以前适用于不可压缩流体的球壳，可压缩流体。喷流宽度预测的修改后的莱茵河长度被认为是在相对较好的协议与我们的数值模式的结果和云跟踪观测木星和土星。
2014-03-26 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Saturn atmospheric dynamics one year after Cassini: Long-lived features and time variations in the drift of the Hexagon
我们通过地面望远镜和哈勃太空望远镜（HST）的观测来研究土星的大气层。我们对2018年获得的观测结果进行了详细分析。一个极地风暴系统于2018年3月出现在地球上，并至少在9月9日之前保持活跃，具有复杂的现象学在别处进行了分析（Sanchez-Lavega等人，In press，2019）. 2018年的许多云特征都是长期存在的，可以在2017年的图像中识别出来，在某些情况下，使用卡西尼国际空间站的图像可以识别长达十年。在不考虑极地风暴的情况下，最有趣的长寿命云系是：i）自2014年以来可以连续跟踪的EZ亮点，2014年的纬向速度为444 m/s，2018年为452 m/s。这一速度不同于卡西尼号任务期间在其纬度的云层水平上的纬向风，更接近旅行者号飞越时获得的纬向风和卡西尼号VIMS低层大气红外图像中的纬向风。ii）2010-2011年GWS之后形成的一个大型反气旋涡旋，这里是AV。在过去的几年里，这个涡旋在视觉对比度、漂移率和纬度上都发生了显着变化，大小也发生了微小的变化。iii）至少自2011年以来存在的副极地涡旋系统。这些漩涡遵循漂移率与卡西尼号获得的纬向风一致。我们还将2015年至2018年北极六边形的顶点位置与卡西尼号（2007-2014年）期间的先前分析，HST观测以及1980-1981年的旅行者数据进行了比较，以探索长期六边形的漂移率。漂移率的变化不能用季节变化来拟合。…
2019-09-30 astro-ph.EP
Comparison of the deep atmospheric dynamics of Jupiter and Saturn in light of the Juno and Cassini gravity measurements
木星和土星上观测到的东西向气流的性质和结构一直是行星科学中持续时间最长的谜团之一。最近，由于朱诺号木星任务和卡西尼号土星任务的大结局提供了精确的重力测量结果，这个谜团已经被揭开。这两个实验碰巧发生在同一时间，允许确定两颗行星上纬向流的垂直和纬向剖面。本文根据这两个实验的新数据对气体巨星上的纬向喷流问题进行了评述。重力测量不仅可以限制喷流的深度，得出的结论是，喷流分别在木星和土星上观测到的云层下方延伸约3000和9000公里，而且还可以深入了解控制这些纬向流的机制。具体来说，对于这两颗行星，这个深度对应于电导率在1 S/m数量级内的深度，这意味着磁场可能在阻尼纬向流中起着关键作用。
2019-08-26 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.flu-dyn
Relation of Gravity, Winds, and the Moment of Inertia of Jupiter and Saturn
本文利用同心麦克劳林椭球方法构建巨行星内部模型，研究重力系数、纬向风与转动惯量的关系，发现较差自转是转动惯量不确定性的主要来源，并给出木星和土星的转动惯量预测值。
2023-08-09 astro-ph.EP
The Concentric Maclaurin Spheroid method with tides and a rotational enhancement of Saturn's tidal response
我们扩展到三维的同心麦克劳林球方法获得自洽的形状和引力场的旋转液体行星，包括潮汐潜力的卫星。我们展示，第一次，行星自转速率的重要影响的气体巨星的潮汐响应。对像木星和土星这样自转速度快的行星的模拟，与非自转天体相比，在计算出的潮汐勒夫数$k_{nm}$中表现出显着的变化。土星的测试模型拟合到观测到的纬向引力多极谐波产生$k_2=0.413$，与卡西尼天体测量数据的最近观测确定一致（Lainey等人，2016）。在对土星内部自转速率、卫星参数和土星内部结构细节的合理假设下，计算出的勒夫数是稳健的。该方法是基准对几个已发表的测试案例。
2016-02-23 astro-ph.EP
Anelastic spherical dynamos with radially variable electrical conductivity
对气态巨行星内部的发电机过程进行了一系列数值模拟。我们使用一个滞弹性，完全非线性，三维，基准MHD代码演变的流量，熵和磁场。我们的模型考虑到不同的电导率，高的电离金属氢区域，低的分子外部区域。我们的一套电导率分布范围从类土星，其中外部流体动力学区域是相当薄的，到类土星，其中有一个厚的非导电壳。快速旋转导致形成两个不同的动力学制度，这是分开的磁切圆柱- mTC。在mTC外部存在强的带状流，其中雷诺应力平衡湍流粘度，但在mTC内部洛伦兹力减小带状流。两个区域之间的动力相互作用导致纬向环流。我们发现了丰富多样的磁场形态。有类似于超导体的稳定偶极场，以及一条四极主导发电机带，横跨超导体和土星电导率分布之间的模型范围。这种多样性可能与我们发电机的金属区域中出现的反符号螺旋有关。与土星一样的电导率分布，我们发现模型的偶极磁场，其轴对称组件类似于土星，并在一个很长的时间尺度上振荡。然而，我们的模型的非轴对称场分量至少比土星的大十倍，这可能是由于没有任何稳定的分层层。
2018-01-10 astro-ph.EP
The Effects of a Stably Stratified Region with radially varying Electrical Conductivity on the Formation of Zonal Winds on Gas Planets
本研究针对木星和土星深层纬向风的形成机制，通过加入电导率径向变化的稳定分层与偶极磁场开展数值模拟，揭示了纬向风深度的决定因素与衰减机制，为观测到的气态行星深层纬向风结构提供了合理解释。
2024-01-30 astro-ph.EP
Moist Convective Storms on Saturn
本章综述土星湿对流风暴的观测特征、发生纬度与周期，并结合水云和氨云湿对流模型及其与纬向风的相互作用解释GWS等风暴的起源和演化。
2024-01-24 astro-ph.EP
Disruption of Saturn's Quasi-Periodic Equatorial Oscillation by the Great Northern Storm
对整个太阳系行星的观测表明，地球并不是唯一拥有自然的年际大气循环的行星。地球、木星和土星的赤道中层大气都表现出一种非常相似的现象--一种垂直的循环模式，交替的温度和纬向（东西向）风状态以明确的多地球年周期缓慢向下传播。地球的准两年振荡（QBO，在平流层较低的地方观察到，平均周期为28个月）是我们的气候系统所表现出的最有规律的，可重复的周期之一，然而最近的工作表明，这种规律性可以被发生在远离赤道地区的事件所破坏，这是一种被称为大气遥相关现象的例子。在这里，我们发现，土星的赤道准周期振荡（QPO，与~15年的周期）也可以显着扰动。2010年12月，土星北部中纬度地区爆发了一场强烈的春季风暴，在$40^\circ$ N的平流层中产生了一个巨大的热漩涡，持续了3年。在远离风暴的地方，卡西尼号的温度测量显示整个赤道地区都出现了0.5-5毫巴的$\sim10$ -K急剧冷却，扰乱了QPO的常规模式，并显著改变了中层大气风结构，这表明北方风暴产生的波浪向赤道风系统注入了向西的动量。因此，和地球上一样，中纬度地区的气象活动可以对热带地区的常规大气循环产生深远的影响，这表明波可以在形成巨行星中层大气的现象之间提供水平遥相关。
2018-03-21 astro-ph.EP
How well do we understand the belt/zone circulation of Giant Planet atmospheres?
我们太阳系的四颗巨行星的大气层有一个共同的、观察得很好的特征：它们都显示出行星带状的图案，不同温度、成分、气溶胶性质和动力学的区域被纬向和垂直梯度（即，东-西）风。在木星上，由低温、气溶胶不透明度升高和准守恒化学示踪剂增强所形成的反射性白色条带被称为“带”。相反，温度升高、气溶胶减少和化学示踪剂减少的暗带被称为“带”。“在土星上，我们通过它们的温度和风的特征来定义气旋带和反气旋区，尽管它们与土星赤道的关系不像木星那么清楚。在遥远的天王星和海王星上，带状日冕对比度与环境属性之间的确切关系是一个积极研究的课题。本文试图将观测到的带和带的性质与（i）从木星和土星云层涡动角动量汇聚到向东的纬向急流中推断的纬向翻转和带中湿对流活动的普遍性相协调;和（ii）从对流层上部温度结构推断的相反纬向运动，这意味着纬向急流随云上高度的衰减和消散。这两种情况表明，纬向环流在相反的方向，前者表明上升流带，后者表明上升流带。这为我们目前对巨行星大气层带状结构的理解提出了一个未解决的悖论，可以通过多层垂直结构的“堆叠循环单元”来解决。[摘要]
2020-01-06 astro-ph.EP
The Shape of Jupiter and Saturn Based on Atmospheric Dynamics, Radio Occultations and Gravity Measurements
本研究结合Juno、Cassini的重力与无线电掩星数据，通过精确形状计算与联合优化分析木星、土星的动力学高度范围，发现土星结果与观测匹配良好，木星的偏差或源于云层上方非正压流，可由后续观测验证。
2023-05-04 astro-ph.EP
Saturn's deep atmospheric flows revealed by the Cassini Grand Finale gravity measurements
土星的纬向风在云层以下穿透有多深一直是一个长达数十年的问题，不仅对大气动力学，而且对内部密度结构，成分，磁场和核心质量都有重要意义。卡西尼大结局重力实验首次回答了这个问题，前提是行星的重力谐波不仅受到刚体密度结构的影响，而且还受到其流场的影响。使用广泛的刚体内部模式和伴随的热成风平衡，我们计算的最佳流动结构低于云的水平和它的深度。我们发现，当扩展到大约8，800公里的深度时，风廓线与观测到的风基本一致，卡西尼号测量的所有重力谐波都得到了解释。这种解决方案是在协议的角动量守恒的考虑，是一致的磁流体力学约束。
2019-02-12 astro-ph.EP
Linking Zonal Winds and Gravity II: explaining the equatorially antisymmetric gravity moments of Jupiter
最近对木星（朱诺）和土星（卡西尼）的重力场测量证实，存在深度分别为各自半径5%和15%的深纬向流。将纬向风引起的密度扰动与引力矩联系起来，已经成为研究气体巨星内部动力学的一个重要工具。以前的研究不同的假设，风速如何与密度异常，其衰减随深度的函数形式，反对称风在赤道平面上的连续性。大多数建议的垂直结构表现出相当平滑的径向衰减的纬向风，这似乎与观测到的长期变化的磁场和纬向风的盛行地转不一致。此外，结果依赖于人工赤道正则化或完全忽略赤道不连续性。我们赞成一种替代结构，在赤道反对称纬向风在赤道纬度带之间的$\pm 21^\circ$仍然很浅，它不会有助于重力信号。高纬度的风足以令人信服地解释测得的重力矩。我们的研究结果表明，风是地转的，即沿圆柱体恒定，在外部$3000\,$公里，并迅速衰减以下。优选的风结构比以前认为的要深50%，与测得的重力矩一致，符合磁约束和绝热大气的要求，并且不受赤道间断处理的影响。
2021-02-25 astro-ph.EP
Gravity and Zonal Flows of Giant Planets: From the Euler Equation to the Thermal Wind Equation
行星和恒星内部任何非球形的密度分布都会引起非球形的外部引力和形状的变化。如果在木星和土星的云层中观察到的部分或全部纬向流代表了深层内部动力学，那么与深层纬向流相关的密度扰动可能会产生朱诺号任务和卡西尼号大结局探测到的引力信号。在这里，我们提出了一个关键的审查的适用性的热风方程计算风引起的重力矩。我们的分析表明，由TWE计算的风致重力矩与欧拉方程的完全解总体上是一致的。然而，从TWE计算的个人高次矩的准确性关键取决于保留的非球形的背景密度和重力。只有当地球的背景非球性被考虑在内，TWE作出足够准确的预测（百分之几十的误差）与深纬向流的个人高次重力矩。由于TWE是从欧拉方程的旋度导出的，并且是一个局部关系式，因此它不一定涉及任何对欧拉方程贡献无旋项和具有非局部原点的密度扰动。然而，从这些密度的贡献，低调和度的重力矩的预测修正是无法辨别的内部模型的微不足道的变化，而在高调和度的修正是非常小的，百分之几或更少。
2017-03-29 astro-ph.EP
Constraining Saturn's interior with ring seismology: effects of differential rotation and stable stratification
土星的正常模式振荡激发了C环的密度和弯曲波，为了解行星内部提供了一个有价值的窗口。土星的基本模式（f模式）激发了大多数观测到的波，而重力惯性模式（旋转修正的g模式）与内部深处的稳定分层相关联，为低方位波数m的额外密度波提供了令人信服的解释。然而，具有几乎简并频率的密度波的多重态，包括m=3的三重态，仍然缺乏明确的解释。我们调查土星的振荡的快速和差分旋转的影响，计算正常模式独立约束的内部模型。我们使用非微扰处理的旋转，捕获的科里奥利力和离心力的全部效果，并因此混合的扇形f模式与g模式的特点是非常不同的球谐度。与土星纬向风相关的差分旋转的现实剖面可以增强这些模式的相互作用，产生频率分离小于1%的可检测振荡。我们的计算表明，一个三模式的相互作用，包括一个f模式和两个g模式可以可行地解释精细分裂的m=3三重态，虽然微调所需的产生这样的相互作用一般与地震学的约束提供的m=2密度波的协议。我们的计算还表明，部门f模式的频率是可测量的敏感性差旋转土星的对流信封。最后，我们发现，包括现实的赤道反对称在土星的差分旋转配置文件耦合模式与偶数和奇数赤道宇称，产生振荡，原则上可以同时激发密度和弯曲波。
2021-12-17 astro-ph.EP
Saturn's Seasonal Variability from Four Decades of Ground-Based Mid-Infrared Observations
一个几十年的地面中红外（7-25 $μ$ m）图像的土星记录被用来探索超过一个土星年（1984-2022）的热辐射的季节性和非季节性变化。由3米和8米级天文台测量的热辐射与基于卡西尼温度记录和辐射气候模型预测的合成图像相比毫不逊色。8米级的设施能够解决土星的带，区，极六边形和极气旋的规模上的热反差，叠加到大规模的季节不对称性。观测了平流层$\sim30$ K亮温和对流层上部$\sim10$ K亮温的季节变化，发现南北两极平流层涡旋（NPSV和SPSV）在春季形成，秋季消散。辐射气候模型成功地再现了温暖的极地涡旋首次出现的时间，确认它们是辐射现象，尽管它们被夹带在受动力学影响的尖锐边界内。轴对称的热带（每半球4-5个）显示出与土星纬向风密切相关的温度梯度，表明风的强度随高度而衰减，并暗示纬向环流圈形成了冷带和暖带系统。土星的热结构在很大程度上每年都是可重复的（通过比较1989年和2018年的红外图像），低纬度地区除外。在这里，我们发现了年际变化的证据，因为7.9 $μ$ m处的赤道带与土星赤道平流层振荡的$\sim15$年周期不一致，即，它不是严格的半年一次。最后，2017年至2022年之间的观测扩展了卡西尼号任务的遗产，揭示了北半球夏季NPSV的持续变暖。[Abr.]
2022-11-21 astro-ph.EP
The compressional beta effect: a source of zonal winds in planets?
像木星和土星这样的巨大行星在其表面上具有强烈的纬向风模式。虽然在过去的几十年里，已经提出了几种不同的机制来驱动这些喷流，但纬向风的起源仍然不清楚。在这里，我们探讨了行星旋转与对流流体的压缩和膨胀的相互作用可以通过压缩莱茵型机制驱动多个深纬向喷流的可能性，正如Ingersoll和Pollard（1982）最初提出的那样。在一定的限制，这种深层机制被证明是数学上类似于经典的莱茵河机制可能在云的水平。预计射流将出现在压缩莱茵长度$l_R = (2 Ω\langle H_ρ^{-1} \rangle v_{jet}^{-1} )^{-1/2}$上，其中$Ω$是角速度，$\langle H_ρ^{-1} \rangle$是平均逆密度标度高度，$v_{jet}$是典型的射流速度。使用滞弹性近似的二维数值模拟表明，这种机制鲁棒地产生预测宽度的射流，并且它通常在比$O(l_R)$更深的系统中占主导地位。观察到潜在的涡阶梯自发形成，通常伴随着不稳定分层浮力阶梯。该机制仅在大旋转速率下运行，超过了球壳深对流三维模拟中通常达到的旋转速率。应用于木星和土星，压缩莱茵尺度合理地符合现有的观测。有趣的是，即使是弱的垂直密度变化，如那些在地球核心可以引起大量的射流，导致根本不同的流动结构比预测的Boussinesq模型通常在这种情况下使用。
2014-04-28 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Mapping the zonal winds of Jupiter's stratospheric equatorial oscillation
自20世纪50年代以来，人们一直在研究地球赤道平流层的准周期振荡。太阳系的其他行星也存在（或预计会存在）这样的振荡，如木星赤道振荡（JEO）和土星半年振荡（SSAO）。在木星的平流层中，其相对温度结构围绕赤道的赤道振荡具有4.4年的准周期。木星赤道区的平流层风场从未被直接观测到。在本文中，我们的目标是映射在木星的赤道平流层的绝对风速，以量化垂直和水平风和温度切变。假设地转平衡，我们使用Gemini/TEXES在0.1和30 mbar之间几乎同时进行的平流层温度测量以及从ALMA观测中获得的1 mbar直接纬向风测量来应用热成风平衡，所有这些都是在2017年3月14日至22日之间进行的。因此，我们能够计算自洽的纬向风场在木星的平流层的JEO发生。首次获得了木星赤道附近平流层纬向风速随纬度和气压的变化图。风是垂直分层的，有连续的东向和西向急流。我们发现在赤道4毫巴时有一个200米/秒的向西急流，其典型的纵向变化约为50米/秒。通过将我们的风计算扩展到对流层上部，我们发现风结构定性地接近使用云跟踪技术观察到的风。几乎同时的温度和风测量，无论是在平流层，是一个强大的工具，为未来的调查的JEO（和其他行星赤道振荡）及其时间演变。
2021-07-16 astro-ph.EP
The turbulent dynamics of Jupiter's and Saturn's weather layers: order out of chaos?
气体巨行星木星和土星的天气层包括浅层大气层，这些大气层受到太阳辐射和凝结物局部潜热的影响，以及来自行星内部的上升热量。它们也是这些行星中最容易直接观测的区域。牛津大学最近对木星上云迹风的分析表明，动能以与罗斯比变形半径相当的尺度注入天气层，并在卡西尼图像中放大，主要是进入热带外的纬向喷流，并缩小到最小的可分辨尺度。木星和土星上的大规模流动似乎都朝着一个接近于边缘不稳定的状态平衡，根据Arnol'd的第二稳定性定理。这一设想在巨行星天气层的一系列数值模型中得到了很大程度的再现，其中包括相对现实的模型，这些模型试图利用一整套辐射转移、内部热源甚至潮湿对流的参数来预测热力和动力结构。这类模型包括牛津大学开发的Jason GCM，它也代表了NH3、NH4SH和H2O凝结物（能量被动）云的形成和可凝结示踪物的传输。最近的结果与卡西尼号和朱诺号任务的观测结果相比显示出一些希望，但一些观测到的特征（如木星的大红斑和其他紧凑的椭圆形）尚未被任何天气层模型自发捕获。我们回顾最近的工作在这方面，并讨论了一些开放的问题，为今后的研究。
2020-04-06 astro-ph.EP
Conditions for radiative zones in the molecular hydrogen envelope of Jupiter and Saturn: The role of alkali metals
本研究通过计算木星和土星分子氢包层最新的辐射不透明度表，发现大气中K、Na和NaH的存在控制着千巴级辐射区的形成，且形成该辐射区所需的K和Na元素丰度须分别低于太阳丰度的约$10^{-3}$和$10^{-4}$倍。
2025-01-07 astro-ph.EP
The effect of Jupiter oscillations on Juno gravity measurements
地震学是探测巨行星内部的一种独特方法。最近，土星的f-模式已被间接观察到在其环，并有强有力的证据，检测木星全球模式的地面为基础的，空间分辨，测速测量。我们建议通过观察木星声学模式产生的重力扰动来利用朱诺号极其精确的无线电科学数据。利用指数为1的多面体的振荡谱和相应的径向本征函数，计算了木星引力场的扰动。我们表明，朱诺号将是最敏感的基本模式（$n=0$），除非其振幅小于0.5厘米/秒，即100倍弱于空间分辨测速仪检测到的$n \sim\ 4 - 11$模式。振荡产生的贡献朱诺号的测量重力系数类似于或大于预期的浅纬向风（延伸到深度小于300公里）。在强f-模式（径向速度$\sim$ 30 cm/s）的情况下，这些贡献将与深纬向风（延伸到3000 km）的预期贡献具有相同的量级，特别是在低阶纬向谐波上，因此需要一种新的方法来分析朱诺号数据。
2016-10-02 astro-ph.EP
A common law for the differential rotation of planets and stars
本研究通过分析太阳观测及土星和超热木星模拟，发现行星和恒星纬向流动能均遵循 $\ell^{-5}$ 标度，揭示了一种与驱动无关的普适形成机制。
2024-07-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Influence of penetration depth on jets on giant planets: equatorial jet direction, jet numbers, and jet energy fraction
The University of Chicago（芝加哥大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Exeter（埃克塞特大学）
本文通过二维准地转模型研究穿透深度如何影响喷流结构，发现穿透深度决定赤道喷流方向及能量分配，揭示了巨行星喷流差异的机制。
2026-04-17 astro-ph.EP
A full, self-consistent, treatment of thermal wind balance on oblate fluid planets
木星和土星上云层以下的流动性质仍然未知。将这些行星上的流动与其密度场的扰动联系起来，是分析朱诺（木星）和卡西尼（土星）航天器在2016-17年期间预计进行的重力测量的关键。这两项任务都将提供与纬度有关的重力场，原则上可以将其反演，以计算在这些行星上观测到的云层纬向流的垂直结构。到目前为止，连接重力场和气流结构的理论仅限于正压假设下的势理论，或基于热成风平衡的估计，允许分析斜压风结构，但已经做了简化的假设。这些影响包括偏离球对称的影响，由于密度扰动的离心力，以及密度扰动的自引力效应。最近的研究试图包括一些影响，但不是以自洽的方式。本研究介绍了这样一个自洽的扰动方法，结合所有的物理效应的热风平衡，并将其应用到几个例子风结构，正压和斜压。分析了各项的贡献，并在正压极限下与位势理论的结果进行了比较。据发现，占主导地位的平衡涉及原来的简化热成风的方法。这种平衡产生了一个很好的数量级估计的引力矩，因此，能够解决一个顺序的问题，多深的流动是给定的测量引力矩。附加项明显更小，并且这些项中没有一项是占主导地位的，因此任何试图改进简化热成风方法的近似都需要包括所有其他项。
2016-08-08 astro-ph.EP
Aerosol dynamics on hot exoplanets: the role of radiation pressure
本文研究辐射压对热系外行星气溶胶动力学的影响，发现其可加速霾粒子、抑制生长，并改变透射光谱特征，为大气表征提供新机制。
2025-08-27 astro-ph.EP
Gas Giant Simulations of Eddy-Driven Jets Accompanied by Deep Meridional Circulation
本文利用三维深层非弹性模型同时再现气态巨行星赤道气流、中纬度涡动喷流及伴随经向环流，揭示垂直与经向涡动动量通量的作用及二者维持机制。
2023-12-17 astro-ph.EP physics.ao-ph
