On the interaction between fast tides and convection
On the interaction between fast tides and convection
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快潮与对流之间的相互作用
DOI：
10.1093/mnrasl/slab077
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Barker A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Barker A
平衡潮汐和对流在恒星包层之间的相互作用通常被认为是密切的双星和太阳系外行星系统潮汐演化的重要因素。然而，当潮汐频率超过对流涡旋的周转频率时，它对快潮的效率一直存在争议。最近的数值模拟表明，对流可以像一种有效的黏度，在快速潮汐时随潮汐频率二次衰减，导致许多涉及前序和主序恒星和巨行星的应用中的低效耗散。然而，Terquem最近提出了一个新的想法，他认为涉及潮汐流分量之间相关性的雷诺兹应力主导了相互作用，而不是通常认为的对流流分量之间的相关性。他们进一步表明，在许多应用中，这可能会显著提高快潮的潮汐耗散。由于这个问题对恒星和行星的潮汐耗散的重要性，我们使用解析参数和使用Boussinesq和非弹性流体动力学模型的全局球面模拟直接计算了这个新术语。我们证明了在Boussinesq和非弹性模型中，对于与对流相互作用的平衡潮汐，Terquem提出的新项完全消失；因此，它不太可能对恒星和行星的潮汐耗散有所贡献。
The interaction between equilibrium tides and convection in stellar envelopes is often considered important for tidal evolution in close binary and extrasolar planetary systems. Its efficiency for fast tides has however long been controversial, when the tidal frequency exceeds the turnover frequency of convective eddies. Recent numerical simulations indicate that convection can act like an effective viscosity which decays quadratically with tidal frequency for fast tides, resulting in inefficient dissipation in many applications involving pre- and main-sequence stars and giant planets. A new idea was however recently proposed by Terquem , who suggested Reynolds stresses involving correlations between tidal flow components dominate the interaction instead of correlations between convective flow components as usually assumed. They further showed that this can potentially significantly enhance tidal dissipation for fast tides in many applications. Motivated by the importance of this problem for tidal dissipation in stars and planets, we directly compute this new term using analytical arguments and global spherical simulations using Boussinesq and anelastic hydrodynamic models. We demonstrate that the new term proposed by Terquem vanishes identically for equilibrium tides interacting with convection in both Boussinesq and anelastic models; it is therefore unlikely to contribute to tidal dissipation in stars and planets.
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