Rotational dynamics of planetary cores: instabilities driven by precession, libration and tides

Internal energy dissipation in Enceladus's ocean from tides and libration and the role of inertial waves

Enceladus is characterised by a south polar hot spot associated with a large outflow of heat, the source of which remains unclear. We compute the viscous dissipation resulting from tidal and libration forcing in the moon's subsurface ocean using the linearised Navier-Stokes equation in a 3-dimensional spherical model. We conclude that libration is the dominant cause of dissipation at the linear order, providing up to about 0.001 GW of heat to the ocean, which remains insufficient to explain the (about) 10 GW observed by Cassini. We also illustrate how resonances with inertial modes can signifi…

1：1自旋轨道共振附近的体潮。Goldreich动力学模型的修正

Bodily tides near the 1:1 spin-orbit resonance. Correction to Goldreich's dynamical model

自旋-轨道耦合经常用"麦克唐纳力矩"方法描述，该方法已成为教科书标准。在此方法中，MacDonald（1964; Rev. Geophys. 2，467）与Q因子是频率无关的（即，几何滞后角在时间上恒定）。这使得该方法非物理的，因为MacDonald对所述公式的推导隐含地基于保持时间滞后频率独立，这相当于将Q设置为与潮汐频率的倒数成比例。这种矛盾要求麦克唐纳对非共振旋转和共振旋转的处理都要重写。Efroimsky & Williams（2009; CMDA 104，257）重新考虑了非共振的情况，将其应用于远离主要可分辨性的自旋模式。我们继续这项工作，引入必要的修改到麦克唐纳扭矩为基础的模型落入1：1共振。(For模型的原始版本，参见Goldreich（1966）; AJ 71，1。）我们还研究了三轴度对同步状态附近的循环和振动旋转的影响。循环旋转可能会朝着天平动区域或朝着大于同步的自旋速率（伪同步自旋）发展。哪种行为取决于偏心率，三轴度的主要，和质量比的次要和主要机构。对于扁圆的情况，自旋的演化总是停滞的。对于小振幅的振动，表达式推导出的振动频率，阻尼率，和平均取向。然而，伪同步自旋的稳定性取决于耗散模型。Makarov和Efroimsky（2012; arXiv：1209.1616）发现，比修正的麦克唐纳扭矩更真实的耗散模型使伪同步自旋不稳定。

水星倾角：近心点岁差和潮汐的影响

Obliquity of Mercury: influence of the precession of the pericenter and of tides

水星预计将偏离经典的卡西尼状态，因为这种状态是为一个均匀进动的刚性行星定义的。我们开发了一个扩展的卡西尼状态模型，其中包括的变化（或章动）的近心点的慢岁差引起的偏差和一致性。该模型还描述了随着时间的推移，在与水星的短周期潮汐变形，其特征在于由潮汐勒夫数k2和潮汐勒夫数超过潮汐品质因数的比率k2/Q的平均盐度和偏差的不断变化。然后，这个模型被用来解释水星的方向，包括偏离经典卡西尼状态，在水星的内部参数。我们确定和解决分析的角动量方程，突出各自的角色的近心进动和潮汐变形的自旋进动行为。我们还明确指出，皮尔的方程有时被错误地引用在文献中，导致错误的估计极转动惯量，并审查的重要性，改变了许多影响的测定极转动惯量的测量。根据Stark等人（2015 b）观察到的方向，我们估计C/MR ^2 =0.3434+/-0.0102，比Stark等人（2015 b）自己的估计值小约0.9%。这种差异是由于我们对卡西尼状态模型的改进（0.1%）和他们对皮尔方程的错误使用（0.8%）。该差异小于极转动惯量的实际精度（3-4%），但可能与BepiColombo飞行任务所能达到的精度（<=0.3%）相当。

Turbulent kinematic dynamos in ellipsoids driven by mechanical forcing

Dynamo action in planetary cores has been extensively studied in the context of convectively-driven flows. We show in this letter that mechanical forcings, namely tides, libration and precession, are also able to kinematically sustain a magnetic field against ohmic diffusion. Previous attempts published in the literature focused on the laminar response or considered idealized spherical configurations. In contrast, we focus here on the developed turbulent regime and we self-consistently solve the magnetohydrodynamic (MHD) equations in an ellipsoidal container. Our results open new avenues of re…

周期扰动发电机的参数不稳定性

Parametric instability in periodically perturbed dynamos

我们研究运动发电机的作用驱动的轴对称的大尺度流，与方位角传播的非轴对称扰动的频率$ω$叠加。虽然我们应用了一个相当简单的大尺度速度场，我们的模拟表现出复杂的行为与振荡和方位漂移的本征模式以及固定制度。在这些非振荡制度，我们发现参数共振的特点是一个相当大的增强发电机行动和锁定的相位的磁场的模式的扰动。我们发现受扰系统的共振频率$ω_{\rm{res}}$和未受扰系统的本征频率$ω_0$之间的关系的近似满足，该关系由$ω_{\rm{res}}=2ω_0$给出，其从范例旋转机械系统和我们先前的研究[Giesecke等人，E，86，066303（2012）]。我们发现进一步-更广泛的-制度与较弱的增强的增长率，但没有锁相。然而，这种放大制度只出现在一个基本（即未扰动）状态的情况下，由几个不同的本征模相当接近的增长率。定性地，这些观测结果可以用Floquet理论推导出的磁场振幅的简单低维模型来解释。所观察到的现象可能是根本的重要性，在行星发电机模型的基流被周期性的外力，如岁差或潮汐和实现发电机行动在实验室条件下施加的扰动与适当的频率可能会促进发电机行动的发生。