Atmospheric circulation of exoplanets
کسی سیارے کی ماحولیاتی گردش بڑی حد تک زیر بحث سیارے کے لیے مخصوص ہے اور بیرونی سیاروں کی ماحولیاتی گردش کا مطالعہ ایک نوزائیدہ میدان ہے کیونکہ بیرونی سیارے کے ماحول کے براہ راست مشاہدات اب بھی کافی کم ہیں۔ تاہم، سیال حرکیات کے بنیادی اصولوں پر غور کرکے اور مختلف محدود مفروضوں کو مسلط کرکے، ماحولیاتی حرکتوں کی نظریاتی تفہیم پیدا کی جا سکتی ہے۔ اس نظریاتی ڈھانچے کا اطلاق نظام شمسی کے اندر موجود سیاروں پر بھی کیا جا سکتا ہے اور ان سیاروں کے براہ راست مشاہدات کے مقابلے میں، جن کا مطالعہ بیرونی سیاروں سے زیادہ وسیع پیمانے پر کیا گیا ہے، تاکہ نظریہ کی توثیق کی جا سکے اور اس کی حدود کو بھی سمجھا جا سکے۔ نظریاتی فریم ورک سب سے پہلے نیویئر-اسٹوکس مساوات پر غور کرتا ہے، جو سیال حرکت کی گورننگ مساوات ہیں۔ پھر، بڑے پیمانے پر حرکت ماحولیاتی حرکیات کے لیے مخصوص سیال حرکت کے آسان ماڈل تیار کرنے کے لیے محدود مفروضے عائد کیے جاتے ہیں۔ ان مساوات کا پھر مختلف حالات کے لیے مطالعہ کیا جا سکتا ہے (یعنی۔ تیز بمقابلہ سست سیاروں کی گردش کی شرح، مستحکم طور پر مستحکم بمقابلہ غیر مستحکم طور پر مستحکم ماحول) یہ دیکھنے کے لیے کہ کسی سیارے کی خصوصیات اس کی ماحولیاتی گردش کو کس طرح متاثر کریں گی۔ مثال کے طور پر، کوئی سیارہ اپنی گردش کی شرح کی بنیاد پر دو حکومتوں میں سے کسی ایک میں گر سکتا ہے: جیوسٹروفک توازن یا سائکلوسٹروفک توازن۔ ماحولیاتی حرکتیں کوریولیس فورس ماحولیاتی گردش پر غور کرتے وقت ہم سیاروں کے جسم کو حوالہ کے فریم کے طور پر لیتے ہیں۔ در حقیقت، یہ حوالہ کا ایک غیر جمود فریم ہے جس میں سیارے کی اپنے محور کے گرد گردش کی وجہ سے ایکسلریشن ہوتا ہے۔ کوریولیس فورس وہ قوت ہے جو سیارے کی گردش کے نتیجے میں سیاروں کے فریم آف ریفرنس کے اندر حرکت کرنے والی اشیاء پر عمل کرتی ہے۔ ریاضیاتی طور پر، کوریولیس قوت کی وجہ سے ہونے والی ایکسلریشن کو اس طرح لکھا جا سکتا ہے: جہاں بہاؤ کی رفتار سیارے کا کونیی رفتار ویکٹر ہے۔ یہ قوت بہاؤ اور رفتار اور سیارے کے کونیی رفتار ویکٹر کے لیے عمودی طور پر کام کرتی ہے، اور گھومنے والے سیارے کی ماحولیاتی حرکت پر غور کرتے وقت عمل میں آتی ہے۔ ریاضیاتی نمونے نیویئر-اسٹاک مومنٹم مساوات بہاؤ کے لیے مومنٹم کا تحفظ مندرجہ ذیل مساوات کے ذریعے دیا جاتا ہے: جہاں مادی مشتق دباؤ ہے کثافت کشش ثقل کی ایکسلریشن گردش کے محور سے ویکٹر رگڑ کی قوت ہے اصطلاح سیارے کی گردش کی وجہ سے مرکزیت کی ایکسلریشن ہے۔ بڑے پیمانے پر حرکت کے لیے آسان ماڈل مندرجہ بالا مساوات کو بڑے پیمانے پر ماحولیاتی حرکت کے لیے موزوں شکل میں آسان بنایا جا سکتا ہے۔ سب سے پہلے، رفتار ویکٹر کو ہوا کے تین اجزاء میں تقسیم کیا جاتا ہے: زونل ہوا کہاں ہے مریڈینل ہوا عمودی ہوا ہے اگلا، ہم رگڑ اور عمودی ہوا کو نظر انداز کرتے ہیں۔ اس طرح، زونل اور مریڈینل ہوا کے لیے مساوات آسان ہو جاتی ہیں: اور عمودی سمت میں مساوات ہائیڈروسٹیٹک توازن مساوات میں آسان ہو جاتی ہے: جہاں پیرامیٹر نے سنٹریپیٹل فورس کے عمودی جزو کو جذب کر لیا ہے۔ مندرجہ بالا مساوات میں: کیا کوریولیس پیرامیٹر ہے، عرض البلد ہے اور سیارے کا رداس ہے۔ گردش کے کلیدی محرکات تھرموڈینامکس درجہ حرارت کے میلان گردش کے محرکات میں سے ایک ہیں، کیونکہ ماحولیاتی بہاؤ کا ایک اثر حرارت کو اعلی درجہ حرارت کی جگہوں سے کم درجہ حرارت کی جگہوں تک منتقل کرنا ہے تاکہ تھرمل توازن تک پہنچ سکے۔ عام طور پر، سیاروں کے ماحول مستحکم ہوتے ہیں۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ عمودی سمت میں درجہ حرارت کے میلان کی وجہ سے حرکت عمودی سمت میں دباؤ میلان کی مخالفت کرتی ہے۔ اس صورت میں، یہ افقی درجہ حرارت کے میلان (مستقل دباؤ والی سطحوں پر) ہیں جو گردش کو چلاتے ہیں۔ اس طرح کے درجہ حرارت کے میلان کو عام طور پر سیارے کے پورے ماحول میں ناہموار حرارت/ٹھنڈک کے ذریعے برقرار رکھا جاتا ہے۔ زمین پر، مثال کے طور پر، خط استوا پر، ماحول سورج سے زیادہ خالص توانائی جذب کرتا ہے جو وہ قطبوں پر کرتا ہے۔ سیاروں کی گردش جیسا کہ پہلے ذکر کیا گیا ہے، جب بات ماحولیاتی گردش کی ہو تو سیاروں کی گردش اہم ہوتی ہے کیونکہ سیاروں کی گردش کے نتیجے میں کوریولیس اور سنٹریپیٹل قوتیں پیدا ہوتی ہیں۔ اوپر پیش کردہ بڑے پیمانے کی حرکت کے لیے آسان کردہ مساوات کے مستحکم ورژن پر غور کرتے وقت، کوریولیس اور سنٹریپیٹل قوتیں دونوں افقی دباؤ کے میلان کو متوازن کرنے کے لیے کام کرتی ہیں۔ سیارے کی گردش کی شرح پر منحصر ہے، ان میں سے ایک قوت غالب ہوگی اور اسی کے مطابق ماحولیاتی گردش کو متاثر کرے گی۔ جیوسٹروفک توازن تیز گردش والے سیارے کے لیے، کوریولیس فورس غالب قوت ہے جو دباؤ کے میلان کو متوازن کرتی ہے۔ اس صورت میں بڑے پیمانے پر حرکت کے لیے مساوات مزید آسان ہو جاتی ہیں: جہاں سبسکرپٹ مستقل اونچائی کی سطح کی نشاندہی کرتا ہے اور سبسکرپٹ جیوسٹروفک ہوا کی نشاندہی کرتا ہے۔ نوٹ کریں کہ اس صورت میں، جیوسٹروفک ہوا دباؤ کے میلان کے لیے عمودی ہوتی ہے۔ یہ اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ کوریولیس قوت ہوا کی سمت پر عمودی طور پر کام کرتی ہے۔ لہذا، چونکہ دباؤ کا میلان میلان کے متوازی ہوا کو جنم دیتا ہے، اس لیے کوریولیس قوت دباؤ میلان کے لیے عمودی طور پر کام کرے گی۔ جیسا کہ اس نظام میں کوریولیس قوت غالب ہوتی ہے، اس کے نتیجے میں چلنے والی ہوائیں دباؤ کے میلان کے لیے عمودی ہوتی ہیں۔ کم گردش کی شرح اور نہ ہونے کے برابر کوریولیس قوت والے سیارے کے لیے، دباؤ کے میلان کو اس کے بجائے سنٹریپیٹل ایکسلریشن کے ذریعے متوازن کیا جا سکتا ہے۔ اس صورت میں بڑے پیمانے پر حرکت کے لیے مساوات مزید آسان ہو جاتی ہیں: مشرق-مغرب کی سمت میں موجودہ ہوا کے لیے۔ یہ بھی دیکھیں Exometeorology ماورائے ارضی ماحول حوالہ جات Exoplanetology