Atmospheric circulation of exoplanets
ஒரு கிரகத்தின் வளிமண்டல சுழற்சி பெரும்பாலும் கேள்விக்குரிய கிரகத்திற்கு குறிப்பிட்டது மற்றும் எக்ஸோபிளானட்களின் வளிமண்டல சுழற்சி பற்றிய ஆய்வு ஒரு புதிய புலமாகும், ஏனெனில் எக்ஸோபிளானட் வளிமண்டலங்களின் நேரடி அவதானிப்புகள் இன்னும் மிகக் குறைவாகவே உள்ளன. இருப்பினும், திரவ இயக்கவியலின் அடிப்படைக் கொள்கைகளைக் கருத்தில் கொண்டு, பல்வேறு வரம்புக்குட்பட்ட அனுமானங்களை திணிப்பதன் மூலம், வளிமண்டல இயக்கங்களைப் பற்றிய தத்துவார்த்த புரிதலை உருவாக்க முடியும். இந்தக் கோட்பாட்டு கட்டமைப்பை சூரிய மண்டலத்திற்குள் உள்ள கிரகங்களுக்கும் பயன்படுத்தலாம் மற்றும் இந்தக் கோட்பாட்டை சரிபார்க்கவும் அதன் வரம்புகளைப் புரிந்துகொள்ளவும், எக்ஸோபிளானெட்களை விட விரிவாக ஆய்வு செய்யப்பட்ட இந்த கிரகங்களின் நேரடி அவதானிப்புகளுடன் ஒப்பிடலாம். தத்துவார்த்த கட்டமைப்பானது முதலில் நேவியர்-ஸ்டோக்ஸ் சமன்பாடுகளை, திரவ இயக்கத்தின் ஆளும் சமன்பாடுகளைக் கருத்தில் கொள்கிறது. பின்னர், பெரிய அளவிலான இயக்க வளிமண்டல இயக்கவியலுக்கு குறிப்பிட்ட திரவ இயக்கத்தின் எளிமைப்படுத்தப்பட்ட மாதிரிகளை உருவாக்க வரம்புக்குட்பட்ட அனுமானங்கள் விதிக்கப்படுகின்றன. இந்த சமன்பாடுகளை பின்னர் பல்வேறு நிபந்தனைகளுக்கு ஆய்வு செய்யலாம் (அதாவது. ஒரு கிரகத்தின் பண்புகள் அதன் வளிமண்டல சுழற்சியை எவ்வாறு பாதிக்கும் என்பதைப் பார்க்க, வேகமான மற்றும் மெதுவான கிரக சுழற்சி விகிதம், நிலையான அடுக்கு மற்றும் நிலையற்ற அடுக்கு வளிமண்டலம்). எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு கிரகம் அதன் சுழற்சி விகிதத்தின் அடிப்படையில் இரண்டு ஆட்சிகளில் ஒன்றில் விழலாம்ஃ புவிசார் சமநிலை அல்லது சைக்ளோஸ்ட்ரோபிக் சமநிலை. வளிமண்டல இயக்கங்கள் கோரியோலிஸ் விசை வளிமண்டல சுழற்சியைக் கருத்தில் கொள்ளும்போது நாம் கிரக உடலை குறிப்பு கட்டமைப்பாக எடுத்துக் கொள்கிறோம். உண்மையில், இது ஒரு மந்தநிலை அல்லாத குறிப்பு சட்டகமாகும், இது அதன் அச்சில் கிரகத்தின் சுழற்சி காரணமாக முடுக்கம் உள்ளது. கோரியோலிஸ் விசை என்பது கிரகத்தின் சுழற்சியின் விளைவாக, கிரகக் கட்டமைப்பிற்குள் நகரும் பொருட்களின் மீது செயல்படும் விசையாகும். கணித ரீதியாக, கோரியோலிஸ் விசை காரணமாக ஏற்படும் முடுக்கம் பின்வருமாறு எழுதப்படலாம்ஃ ஓட்டம் திசைவேகம் எங்கே என்பது கிரகத்தின் கோண திசைவேக திசையன் இந்த விசை ஓட்டம் மற்றும் திசைவேகம் மற்றும் கிரகத்தின் கோண திசைவேகம் திசையனுக்கு செங்குத்தாக செயல்படுகிறது, மேலும் சுழலும் கிரகத்தின் வளிமண்டல இயக்கத்தைக் கருத்தில் கொள்ளும்போது செயல்படுகிறது. கணித மாதிரிகள் நேவியர்-ஸ்டோக்ஸ் வேகச் சமன்பாடு ஒரு ஓட்டத்திற்கான வேகத்தின் பாதுகாப்பு பின்வரும் சமன்பாட்டால் வழங்கப்படுகிறதுஃ பொருள் வழித்தோன்றல் எங்கே அழுத்தம் என்பது அடர்த்தி ஈர்ப்பு முடுக்கம் என்பது சுழற்சி அச்சிலிருந்து வரும் திசையன் உராய்வு விசை. பெரிய அளவிலான இயக்கத்திற்கான எளிமைப்படுத்தப்பட்ட மாதிரி மேலே உள்ள சமன்பாட்டை பெரிய அளவிலான வளிமண்டல இயக்கத்திற்கு பொருத்தமான வடிவமாக எளிமைப்படுத்தலாம். முதலில், திசைவேக திசையன் காற்றின் மூன்று கூறுகளாகப் பிரிக்கப்படுகிறதுஃ மண்டலக் காற்று எங்கே, மெரிடியனல் காற்று செங்குத்து காற்று அடுத்து, உராய்வு மற்றும் செங்குத்து காற்றை நாம் புறக்கணிக்கிறோம். இவ்வாறு, மண்டல மற்றும் மெரிடியனல் காற்றுக்கான சமன்பாடுகள் பின்வருமாறு எளிமைப்படுத்தப்படுகின்றனஃ மேலும் செங்குத்து திசையில் உள்ள சமன்பாடு ஹைட்ரோஸ்டேடிக் சமநிலை சமன்பாட்டிற்கு எளிதாக்குகிறதுஃ இங்கு அளவுரு மையமுனை விசையின் செங்குத்து கூறுகளை உள்வாங்கியுள்ளது. மேற்கண்ட சமன்பாடுகளில்ஃ கோரியோலிஸ் அளவுரு, அட்சரேகை மற்றும் கிரகத்தின் ஆரம் ஆகும். வெப்ப இயக்கவியலின் முக்கிய இயக்கிகள் வெப்பநிலை சாய்வுகள் சுழற்சியின் இயக்கிகளில் ஒன்றாகும், ஏனெனில் வளிமண்டல ஓட்டத்தின் ஒரு விளைவு வெப்ப சமநிலையை அடையும் முயற்சியில் அதிக வெப்பநிலை உள்ள இடங்களிலிருந்து குறைந்த வெப்பநிலை உள்ள இடங்களுக்கு வெப்பத்தை கொண்டு செல்வதாகும். பொதுவாக, கிரகங்கள் நிலையான அடுக்கு வளிமண்டலங்களைக் கொண்டுள்ளன. இதன் பொருள் செங்குத்து திசையில் வெப்பநிலை சாய்வு காரணமாக ஏற்படும் இயக்கம் செங்குத்து திசையில் அழுத்த சாய்வால் எதிர்க்கப்படுகிறது. இந்த விஷயத்தில், கிடைமட்ட வெப்பநிலை சாய்வுகள் (நிலையான அழுத்த மேற்பரப்புகளில்) சுழற்சியை இயக்குகின்றன. இத்தகைய வெப்பநிலை சாய்வுகள் பொதுவாக ஒரு கிரகத்தின் வளிமண்டலம் முழுவதும் சீரற்ற வெப்பம்/குளிரூட்டல் மூலம் பராமரிக்கப்படுகின்றன. பூமியில், எடுத்துக்காட்டாக, பூமத்திய ரேகை பகுதியில், வளிமண்டலம் துருவங்களில் இருப்பதை விட சூரியனில் இருந்து அதிக நிகர ஆற்றலை உறிஞ்சுகிறது. முன்பு குறிப்பிட்டபடி, கிரக சுழற்சியின் விளைவாக கோரியோலிஸ் மற்றும் மையமுனை விசைகள் எழுவதால், வளிமண்டல சுழற்சிக்கு வரும்போது கிரக சுழற்சி முக்கியமானது. மேலே வழங்கப்பட்ட பெரிய அளவிலான இயக்கத்திற்கான எளிமைப்படுத்தப்பட்ட சமன்பாடுகளின் நிலையான பதிப்பைக் கருத்தில் கொள்ளும்போது, கோரியோலிஸ் மற்றும் மையமுனை விசைகள் இரண்டும் கிடைமட்ட அழுத்த சாய்வுகளை சமநிலைப்படுத்த வேலை செய்கின்றன. கிரகத்தின் சுழற்சி விகிதத்தைப் பொறுத்து, இந்த சக்திகளில் ஒன்று ஆதிக்கம் செலுத்தும் மற்றும் அதற்கேற்ப வளிமண்டல சுழற்சியை பாதிக்கும். புவியியல் சமநிலை விரைவான சுழற்சி கொண்ட ஒரு கிரகத்திற்கு, கோரியோலிஸ் விசை என்பது அழுத்த சாய்வை சமநிலைப்படுத்தும் மேலாதிக்க சக்தியாகும். இந்த விஷயத்தில் பெரிய அளவிலான இயக்கத்திற்கான சமன்பாடுகள் மேலும் எளிமைப்படுத்தப்படுகின்றனஃ இங்கு சப்ஸ்கிரிப்ட் ஒரு நிலையான உயர மேற்பரப்பைக் குறிக்கிறது மற்றும் சப்ஸ்கிரிப்ட் புவி வெப்பக் காற்றைக் குறிக்கிறது. இந்த விஷயத்தில், புவி வெப்பக் காற்று அழுத்த சாய்வுக்கு செங்குத்தாக உள்ளது என்பதை நினைவில் கொள்க. கோரியோலிஸ் விசை காற்றின் திசைக்கு செங்குத்தாக செயல்படுவதால் இது ஏற்படுகிறது. எனவே, அழுத்த சாய்வு சாய்வுக்கு இணையாக ஒரு காற்றைத் தூண்டுவதால், கோரியோலிஸ் விசை அழுத்த சாய்வுக்கு செங்குத்தாக செயல்படும். இந்த ஆட்சியில் கோரியோலிஸ் விசை ஆதிக்கம் செலுத்துவதால், இதன் விளைவாக வரும் காற்று அழுத்த சாய்வுக்கு செங்குத்தாக இருக்கும். குறைந்த சுழற்சி விகிதம் மற்றும் மிகக் குறைந்த கோரியோலிஸ் விசை கொண்ட ஒரு கிரகத்திற்கு, அழுத்த சாய்வு அதற்கு பதிலாக மையமுனை முடுக்கம் மூலம் சமநிலைப்படுத்தப்படலாம். இந்த விஷயத்தில் பெரிய அளவிலான இயக்கத்திற்கான சமன்பாடுகள் மேலும் எளிமைப்படுத்தப்படுகின்றனஃ கிழக்கு-மேற்கு திசையில் நிலவும் காற்றுக்கு. மேலும் காண்கஃ வேற்று கிரக வளிமண்டலங்கள் குறிப்புகள் வேற்று கிரகவியல்