نشاط السحب المحدود بتدفق الحرارة والخلط العمودي في غلاف الكواكب العملاقة مع تطبيق على أورانوس ونبتون

ملخص تم رصد عواصف تعمل بواسطة الحمل الرطب وتكثف CH 4 أو H 2 S على أورانوس ونبتون. ومع ذلك، فإن آلية تكوين السحب، الهيكل الحراري، وكفاءة الخلط لطبقات الطقس في الكواكب الجليدية لا تزال غير واضحة. في هذه الورقة، نوضح أن الحمل الرطب مقيد بنقل الحرارة على الكواكب العملاقة، خاصةً على الكواكب الجليدية حيث يكون تدفق حرارة الكواكب ضعيفاً. يمكن أن يؤدي الحرارة الكامنة المصاحبة للتكثف والتبخر إلى نقل الحرارة بكفاءة عبر طبقة الطقس من خلال الهطول. كانت هذه الظاهرة تُهمَل عادةً في الدراسات السابقة التي لم تشمل دورة مائية كاملة. أولاً، نستخلص النظريات التحليلية ونظهر أن الحد الأعلى لكثافة السحب يحدده تدفق حرارة الكوكب والميكروفيزياء السحب ولكنه مستقل عن تركيبة الغلاف الجوي. تعتمد diffusivity الدوامة للرطوبة على تدفقات حرارة الكواكب، وتركيبة الغلاف الجوي، والجاذبية السطحية ولكنها ليست مرتبطة مباشرة بالميكروفيزياء السحب. ثم نجري محاكاة للحمل والسحب باستخدام SNAP للتحقق من نظريتنا التحليلية. كانت كثافة السحب و diffusivity الدوامة المحاكاة أقل من النتائج التي تم الحصول عليها من نموذج تكثف السحب في حالة التوازن ونظرية طول الخلط بعدة مرات ولكنها تتفق مع حلولنا التحليلية. في الوقت نفسه، تؤدي تأثير تحميل الكتلة لـ CH 4 و H 2 S إلى طبقات جوية فوق الأديباتيك ومستقرة. أنتجت محاكياتنا ثلاث طبقات من السحب تتشابه نوعياً مع الملاحظات الأخيرة. لهذا البحث تداعيات هامة لتكوين السحب والخلط الدوامي في أغلفة الكواكب العملاقة بشكل عام والملاحظات للمهمات الفضائية المستقبلية والتلسكوبات الأرضية.