什么因素决定一个星球哈德利细胞的数量吗?

Question

我们知道地球(想?)有三个哈德利细胞/半球,但从观察等气态巨行星木星,我们发现他们有更多的细胞。根据评论的链接这个问题,土卫六可能有一个细胞从北到南极。

什么因素影响细胞行星的数量,以及如何?或者换句话说,给定一个假想行星大气,你需要知道什么事实为了猜测有多少细胞?

Answer 1

首先,这肯定是行星旋转的速度和风速你在North-South-direction气氛可以生成。
在我的理解这些细胞形式计算风流动,成为从这个方向偏转。所以细胞的数量将取决于风开始在赤道或杆的距离,他们完全可以覆盖之前偏离到纬向的方向。

有一个粗略的知道这个距离我试图估计(在一个非常快速,又脏又最有可能极其错误的方式)在行星通过假设简化的n - s方程对天气尺度坐标:
vec v = 2 $ $ \ partial_t \ \ω\罪\θvec v (\ \ * \ vec z), $ $
在哪里\θ美元是行星纬度,$ \ω= \ω(\θ)$当地的行星自转频率给定的纬度和v_0美元当地的风速,导致谐波子午速度方程
$ $ \ partial_ {tt} v_{\φ}= -(2θ罪\ω\ \)^ 2 v_{\φ},$ $它与通常的参数规模分析给我们一个时间表吗$ \ tau_{\φ}$周期性运动参与解决方案的方程,
$ $ \ tau_{φ\}\ sim \压裂{1}{2 \ω\罪\θ}$ $
相应的距离$ $ d \ sim \压裂{v_0}{2ω\ \罪\ Theta_0} $ $覆盖的漩涡。当然,我在这里欺骗通过假设初始速度{const} $ $ v_0 = \文本和初始Coriolis-factor常数\θ= \ Theta_0美元。
像现在这样一个“结构”(解决上述方程式。)的大小2 d美元子午方向的,有空间的美元\πR_{\文本{星球}}$我们的每个半球的哈德利细胞数量变得简单$ $ N = \压裂{\πR_文本{星球}}{\ \ω\罪\ Theta_0} {v_0} $ $
我们需要估计这个数字在两极开始,在赤道科里奥利参数就消失了。

我将稍后(如果我不忘记它)摘些数字,看看这估计是不好,或者有人可以试试。不管怎样,我为改进这些参数的人都知道,但是快速调查霍尔顿,介绍了动力气象学不幸的是,没有透露太多。

但也解决你的问题有点进一步指出:当然,我们需要一些能够估计气候模型v_0美元并且知道行星旋转的速度。独立于我的公式是,多么糟糕的初始参数偏差vs。“攀登子午线”应该坚持哈得来环流圈的形成。
从更高的大气返回风层,表面摩擦大气边界层将为一个精确的计算也扮演了一定的角色。

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附录:莱茵(1975)但是发现一个关系吗$ N \ sim R_{星球}\√6{\压裂{\ω}{v_0}} $,通过考虑湍流漩涡将如何打破能源有限公司由纬向飞机。动荡的漩涡也可以提供一个良好的机制来证明本地常数v_0美元,我只是认为我上面讲的计算。

另一方面我只是注意到一个微不足道的错误在我的上面计算和清除。的分数N是反过来的。对不起。

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我想要注意的另一件事,对我来说似乎很重要(也可能是这个星球上任何. .):
虽然这排除thumb-calculations可以工作,有更多的物理在塑造中发挥作用的具体形态circulation-cells星球。即大气中的辐射平衡,链接这些细胞的确切位置变化的气候。

作为一个研究建议通过测量热带Polar-Jet距离和对流层顶高度,这些细胞可以扩大和重塑人们生活的环境。