【摘要】： 隨著國際深空探測計(jì)劃的不斷實(shí)施，行星科學(xué)引起了國際天文學(xué)和地球科學(xué)界的極大關(guān)注，人們期望深入研究行星演化過程中諸如磁場是如何產(chǎn)生的、液態(tài)核和大氣的動力學(xué)性質(zhì)等，以逐步加深人們對太陽系演化的理解。 文章中選用準(zhǔn)地轉(zhuǎn)流近似模型，利用有限差分方法集中討論快速旋轉(zhuǎn)行星內(nèi)部對流和較差轉(zhuǎn)動問題。本文中主要進(jìn)行了以下一些方面的研究工作： 1、針對快速旋轉(zhuǎn)行星流體基本展現(xiàn)二維運(yùn)動基本特征，提取動力學(xué)方程中的主要項(xiàng)，建立了一個能較好反映行星內(nèi)部對流的二維行星準(zhǔn)地轉(zhuǎn)流模型，并對線性問題進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，給出了對流和較差轉(zhuǎn)動的基本物理形態(tài)； 2、采用區(qū)域分解的思想，對非線性問題編寫了一套高效的并行差分?jǐn)?shù)值模擬軟件，在此基礎(chǔ)上，分別數(shù)值模擬了地球液態(tài)外核、木星大氣以及太陽系外飛馬座51號b-型行星的流體動力學(xué)過程，發(fā)現(xiàn)它們具有一個共同的動力學(xué)特征：當(dāng)非線性效應(yīng)弱時，系統(tǒng)基本呈現(xiàn)小尺度對流模式；當(dāng)非線性效應(yīng)強(qiáng)時，一些小尺度對流胞會將其能量轉(zhuǎn)移到帶狀環(huán)流，系統(tǒng)主要呈現(xiàn)大尺度平均流模式，此時較差轉(zhuǎn)動特征顯著，這與實(shí)際觀測到的現(xiàn)象相符。 3、基于二維準(zhǔn)地轉(zhuǎn)流模型，首次清楚揭示了行星帶狀環(huán)流產(chǎn)生、維持以及變化的動力學(xué)過程：熱不穩(wěn)定性產(chǎn)生小尺度對流胞，由于Coriolis力的作用使其不斷將能量輸送到具有減弱熱輸送作用的大尺度帶狀環(huán)流，一定時間后熱對流接近停止，而粘滯效應(yīng)逐步損耗帶狀環(huán)流的能量，從而系統(tǒng)的熱輸送逐步加強(qiáng)，開始新的熱不穩(wěn)定。此過程說明，帶狀環(huán)流隨時間是變化的，這與深空探測結(jié)構(gòu)相符。
【圖文】：

科院博士學(xué)位論文:行星內(nèi)部對流和較差轉(zhuǎn)動研究中除了太陽和月亮外最亮的星，亮度最大時比全天最在外表卜看，金星與地球有不少相似之處。金星的半6053千米，質(zhì)量是地球的4/5，平均密度略小于地球球大氣的100倍，大氣中97%以_L的成分是二氧化碳，30千米的濃硫酸組成的濃云。金星的大氣壓力為90個硅、氧、鐵、鎂組成的慢還有一個鐵一鎳組成的核，但星公轉(zhuǎn)周期:225天自轉(zhuǎn)周期:243天(反向)。

氫原子中電子和質(zhì)子分離，，形成導(dǎo)電性良好的流體。外流體層從46000公里處向外延伸到7000。公里處 (0.7凡<:<凡)，一般認(rèn)為是由液態(tài)分子氫構(gòu)成。大氣層在這層之上再延伸1000公里，直到云頂(見圖1.3)。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（上海天文臺）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：P185

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