Gravitational signature of rotationally distorted Jupiter caused by deep zonal winds
Gravitational signature of rotationally distorted Jupiter caused by deep zonal winds
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由深层纬向风引起的旋转扭曲木星的引力特征
DOI：
10.1016/j.icarus.2013.08.016
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发表时间：
2013-11
期刊：
影响因子：
3.2
通讯作者：
Schubert, Gerald
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kong, Dali;Liao, Xinhao;Zhang, Keke;Schubert, Gerald
木星的纬向风（如果存在的话）和基本的旋转扭曲都对它的纬向重力系数有贡献。为了捕捉木星的引力信号，这仅仅是由它的深纬向风引起的，我们必须通过计算非球形几何中的系数J来考虑旋转扭曲的全部影响。这是一个困难和具有挑战性的问题，因为广泛使用的球谐展开方法变得不再适用。本文在指数为1的多变木星模型的基础上，考虑木星自转畸变的全部影响，用有限元法计算了木星的引力系数J_2，J_4，J_6，..，J_12。对于平行于旋转轴的圆柱上的深纬向风模型，我们还计算了非球形几何中仅由风的影响引起的重力系数ΔJ2，Δ J 4，ΔJ6，…，Δ J12的变化。结果表明，当n = 2，4，6时，纬向风对低阶系数的影响很小，ΔJn/Jn <1%，但对n ≥ 8的高阶系数影响很大。
Both deep zonal winds, if they exist, and the basic rotational distortion of Jupiter contribute to its zonal gravity coefficientsJnforn⩾ 2. In order to capture the gravitational signature of Jupiter that is caused solely by its deep zonal winds, one must take into account the full effect of rotational distortion by computing the coefficientsJnin non-spherical geometry. This represents a difficult and challenging problem because the widely-used spherical-harmonic-expansion method becomes no longer suitable. Based on the model of a polytropic Jupiter with index unity, we compute Jupiter’s gravity coefficientsJ2,J4,J6, … ,J12taking into account the full effect of rotational distortion of the gaseous planet using a finite element method. For the model of deep zonal winds on cylinders parallel to the rotation axis, we also compute the variation of the gravity coefficients ΔJ2, ΔJ4, ΔJ6, … , ΔJ12caused solely by the effect of the winds in non-spherical geometry. It is found that the effect of the zonal winds on lower-order coefficients is weak, ∣ΔJn/Jn∣ < 1%, forn= 2, 4, 6, but it is substantial for the high-degree coefficients withn⩾ 8.
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DOI：
10.1088/0004-637x/768/1/43
发表时间：
2013-04
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
W. Hubbard
通讯作者：
W. Hubbard
影响因子：
64.8
作者：
Y. Kaspi;A. Showman;W. Hubbard;O. Aharonson;R. Helled
通讯作者：
Y. Kaspi;A. Showman;W. Hubbard;O. Aharonson;R. Helled
影响因子：
2.4
作者：
R. Helled;G. Schubert;J. Anderson
通讯作者：
R. Helled;G. Schubert;J. Anderson
影响因子：
3.2
作者：
Hubbard, WB
通讯作者：
Hubbard, WB
影响因子：
3.1
作者：
Liu, Junjun;Schneider, Tapio
通讯作者：
Schneider, Tapio