Yritetään määrittää kuuman Jupiterin ilmakehän käyttäytyminen - kaasu jättiläinen, joka on niin lähellä tähtiä, että se on joko vuorovesilukittu tai kiinnitetty hitaaseen kiertoradan resonanssiin - on hankalaa, koska meillä ei ole täällä aurinkokunnan järjestelmässä ennakkotapauksia. Mutta on mahdollista tutkia yksityiskohtaisesti, mikä eksoplaneetan ilmapiiri on voimin olla kuin, perustuen aurinkokunnan esimerkkeihin.
Esimerkiksi siellä on Venus - jolla, vaikkakaan ei vuorovesilukittu, on niin hidas kierto (kerran 243 maapäivänä), että sen dynamiikka vastaa käytännössä vuorovesilukitun planeetan dynamiikkaa.
Mielenkiintoista on Venuksen ylempi ilmapiiri super-pyörii, eli se kiertää samaan suuntaan kuin planeetan kierto, mutta paljon nopeammin - Venuksen tapauksessa kuusikymmentä kertaa planeetan pyörimisnopeudella. On todennäköistä, että näitä tuulia ajaa suuri lämpötilagradientti, joka on planeetan päivä- ja yöpintojen välillä.
Päinvastoin, maapallolla, jolla on nopea kierto, on paljon vähemmän potentiaaliero päivän ja yön puoleisissa lämpötiloissa - niin, että sen sääjärjestelmiin vaikuttaa voimakkaammin planeetan todellinen kierto ja myös päiväntasaajan ja navan välinen lämpötilagradientti. Nettotulos on paljon pyöreitä sääjärjestelmiä, joiden suunnan määrittelee Coriolis-ilmiö - vastapäivään pohjoisella pallonpuoliskolla ja myötäpäivään eteläpuolella.
Ja tietenkin meillä on kaasu jättiläisiä, vaikka ne eivät olisi kuumia. Koska päivät yöllä ja päiväntasaavan napojen lämpötilagradienteilla ovat niin kaukana auringosta, niillä on vain vähän vaikutusta kaasujättilämme ilmakehään. Merkittävimpiä kysymyksiä ovat kunkin planeetan pyörimisnopeus ja kunkin planeetan koko.
Jupiterin ja Saturnuksen suurempi säde ylittää Reinin asteikonsa pakottaen ilmakehänsä suurimman osan virtauksesta jakautumaan erillisiin bändeihin, joiden välissä on pyörteitä pyörteitä. Uraanin ja Neptunuksen pienempi säde sallii kuitenkin suurimman osan ilmakehästä kiertää katkeamattomana kokonaisuutena, jaettuna vain kahteen pienempään kaistaan kussakin navassa.
Osittain siksi, että se on viileämpi, mutta lähinnä sen vuoksi, että se on pienempi, Neptunuksen ilmakehässä on paljon vähemmän turbulenttia virtausta kuin Jupiterissa - mikä selittää jollain tavalla miksi sillä on nopeimmat stratosfäärin tuulen nopeudet aurinkojärjestelmässä.
Kaikki nämä tekijät ovat hyödyllisiä yritettäessä määrittää, kuinka kuuman Jupiterin ilmapiiri voi käyttäytyä. Koska nämä planeetat ovat niin lähellä tähtiä, todennäköisesti ne lukittuvat osittain tai kokonaan vuoroveden suuntaan - joten ilmakehän kiertämisen päätekijä on, kuten Venus, päivän- ja yön lämpötilagradientti. Joten superkiertyvä stratosfääri, joka kiertää monta kertaa nopeammin kuin planeetan sisäosat, on uskottava.
Sieltä mallintaminen viittaa siihen, että nopean tuulen nopeuden ja hitaan pyörimisen yhdistelmä tarkoittaa, että Reinin mittakaavasta tulee suurempi kuin Jupiterin kokoinen planeetan säde, joten turbulenttia virtausta on vähemmän ja ylempi ilmakehä voi kiertää yhtenä, ilman hajoamista useat bändit, joita näemme Jupiterissa.
Joka tapauksessa, otan mielenkiintoisen 50 sivun arXiv-artikkelin, jossa on paljon (minulle) hämmentäviä kaavoja, mutta myös paljon ymmärrettäviä kertomuksia ja kaavioita. Artikkeli yhdistää nykyisen ajattelun ja luo vankan perustan tulevaisuuden havainnointitietojen ymmärtämiselle - kauniisti muotoillun ”valaistu arvioinnin” molemmat tunnusmerkit.
