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목성 및 토성 위성의 수중 해양의 전 세계 순환을 특성화하기 위해, 우리는 빠르게 회전하는 구형 외피 내에서 Boussinesq 열 대류의 21개의 3차원 시뮬레이션의 특성을 분석합니다. 흐름은 영역 전체에 걸쳐 임의로 부여된 온도 대비에 의해 유도되며, 마찰이 없는 경계 조건에 처해 있습니다. 우리는 빠른 회전과 대류 강도의 측면에서 이전에 전 세계 시뮬레이션에 의해 탐구되지 않았던 매개변수 공간의 영역을 다룹니다. 이는 가니메데, 유로파, 엔셀라두스 및 타이탄의 수중 해양에 적합한 조건에 훨씬 가까우면서도 여전히 다소 멀리 있습니다. 우리의 가장 극단적인 시뮬레이션은 강력한 동서 방향의 제트기류, 행성파 및 소용돌이를 결합한 역동적인 전 세계 순환을 보여줍니다. 원통 형태로 수행된 운동 에너지 분포에 대한 스펙트럼 분석은 시뮬레이션된 흐름의 높은 비등방성을 드러냅니다. 특히, 축대칭 방향 에너지 스펙트럼은 파수 공간에서 가파른 -5 경사를 따르며, 에너지 진폭은 오직 회전 속도에 의해 제어됩니다. 반대로, 비축대칭 잔여 스펙트럼은 완만한 -5/3 경사를 나타내며, 에너지 진폭은 열 부력 입력 전력에 의해 제어됩니다. 이 스펙트럼의 행동은 제노스트로픽 난류 이론과 일치하며, 우리는 이러한 발견을 얼음 위성의 보다 극단적인 조건으로 가정하여 일시적인 외삽을 제안할 수 있습니다. 운동 에너지가 에크만 마찰을 통해 소산된다고 가정하여 우리는 엔셀라두스의 초속 몇 센티미터에서 가니메데의 초속 약 1미터까지의 정체 속도에 대한 상한선을 예측합니다. 잔여 속도는 각각의 위성에서 정체 속도보다 한 차원 작습니다. 이러한 예측은 타이탄, 가니메데 및 유로파의 해양 깊이에 접근하는 전형적인 제트 크기를 제공하며, 엔셀라두스의 해양 깊이의 10%에서 40%에 해당합니다.
Cabanes et al. (Mon,)는 이 질문을 연구했습니다.