Non-linear tides in a homogeneous rotating planet or star: global modes and elliptical instability
Non-linear tides in a homogeneous rotating planet or star: global modes and elliptical instability
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均匀旋转行星或恒星中的非线性潮汐：全局模式和椭圆不稳定性
DOI：
10.1093/mnras/stw701
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发表时间：
2016
影响因子：
4.8
通讯作者：
Barker A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Barker A
我们重新审视全球模式和均匀旋转椭球流体质量的不稳定性，这是最简单的全球模型的旋转和潮汐变形的气态行星或恒星。短周期行星的潮汐流可能不稳定到椭圆不稳定，椭圆不稳定是一种可以驱动潮汐演化的流体动力学不稳定。我们进行了全球（和本地WKB）的分析，研究这种不稳定性使用优雅的形式主义Lebovitz和Lifschitz。我们调查的参数空间的全球不稳定性与谐波阶数≤ 5，行星的自旋是纯粹的对齐（顺时针）或反对齐（逆行）与他们的轨道。一般来说，如果行星的自旋和轨道是反对齐的，而不是对齐的，那么不稳定性的增长率要大得多。如果潮汐振幅足够大，我们已经确定了在椭圆不稳定性的通常频率范围之外的反对齐自旋的剧烈不稳定性（其中，和Ω分别是轨道和自旋角频率）。我们还探讨了在一个刚性椭球容器，这是发现定量类似于现实的自由表面的不稳定性。最后，我们研究了旋转和潮汐形变对模态频率的影响。我们发现，较大的旋转速率和较大的潮汐变形都降低了频率的椭圆扇形表面重力模式。这增加了它们潮汐激发的前景，潜在地增强了潮汐响应超过线性理论的预期。在配套文件中，我们使用我们的结果来解释全球模拟的椭圆不稳定性。
We revisit the global modes and instabilities of homogeneous rotating ellipsoidal fluid masses, which are the simplest global models of rotationally and tidally deformed gaseous planets or stars. The tidal flow in a short-period planet may be unstable to the elliptical instability, a hydrodynamic instability that can drive tidal evolution. We perform a global (and local WKB) analysis to study this instability using the elegant formalism of Lebovitz & Lifschitz. We survey the parameter space of global instabilities with harmonic orders ℓ ≤ 5, for planets with spins that are purely aligned (prograde) or anti-aligned (retrograde) with their orbits. In general, the instability has a much larger growth rate if the planetary spin and orbit are anti-aligned rather than aligned. We have identified a violent instability for anti-aligned spins outside of the usual frequency range for the elliptical instability (when, wherenand Ω are the orbital and spin angular frequencies, respectively) if the tidal amplitude is sufficiently large. We also explore the instability in a rigid ellipsoidal container, which is found to be quantitatively similar to that with a realistic free surface. Finally, we study the effect of rotation and tidal deformation on mode frequencies. We find that larger rotation rates and larger tidal deformations both decrease the frequencies of the prograde sectoral surface gravity modes. This increases the prospect of their tidal excitation, potentially enhancing the tidal response over expectations from linear theory. In a companion paper, we use our results to interpret global simulations of the elliptical instability.
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影响因子：
4.6
作者：
F. Waleffe
通讯作者：
F. Waleffe
黎曼椭球的新全局不稳定性
DOI：
10.1086/176851
发表时间：
1996
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
N. Lebovitz;A. Lifschitz
通讯作者：
A. Lifschitz
WASP-19b：迄今为止发现的周期最短的凌日系外行星
DOI：
10.1088/0004-637x/708/1/224
发表时间：
2010
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
L. Hebb;A. Collier;A. Triaud;T. Lister;B. Smalley;P. Maxted;C. Hellier;D. Anderson;D. Pollacco;M. Gillon;M. Gillon;D. Queloz;R. West;S. Bentley;B. Enoch;C. Haswell;K. Horne;M. Mayor;F. Pepe;D. Ségransan;I. Skillen;S. Udry;P. Wheatley
通讯作者：
P. Wheatley
太阳型恒星中心附近的内波破碎和潮汐耗散
DOI：
10.1111/j.1365-2966.2010.16400.x
发表时间：
2010
影响因子：
4.8
作者：
Barker A
通讯作者：
Barker A
影响因子：
3.7
作者：
E. Gledzer;V. Ponomarev
通讯作者：
V. Ponomarev