Η προσπάθεια προσδιορισμού της συμπεριφοράς της ατμόσφαιρας ενός καυτού Δία - ενός γίγαντα φυσικού αερίου τόσο κοντά στο αστέρι του, είτε είναι κλειδωμένο παλιρροιακά είτε παγιδεύεται σε αργό τροχιακό συντονισμό - είναι δύσκολο, δεδομένου ότι δεν έχουμε προηγούμενο εδώ στο ηλιακό μας σύστημα. Αλλά είναι δυνατόν να εξερευνήσουμε λεπτομερώς τι ατμοσφαιρές εξωπλανήτη θα μπορούσε να είναι σαν, με βάση παραδείγματα ηλιακού συστήματος.
Για παράδειγμα, υπάρχει η Αφροδίτη - η οποία, αν και δεν είναι κλειδωμένη με παλίρροια, έχει μια τόσο αργή περιστροφή (μία φορά κάθε 243 ημέρες της Γης) που η δυναμική της ταιριάζει ουσιαστικά με αυτές ενός πλανήτη που έχει κλειδωθεί.
Είναι ενδιαφέρον, η ανώτερη ατμόσφαιρα της Αφροδίτης υπερ-περιστρέφεται, που σημαίνει ότι κυκλοφορεί στην ίδια κατεύθυνση με την περιστροφή του πλανήτη αλλά πολύ πιο γρήγορα - στην περίπτωση της Αφροδίτης, εξήντα φορές την ταχύτητα της περιστροφής του πλανήτη. Είναι πιθανό ότι αυτοί οι άνεμοι οδηγούνται από τη μεγάλη κλίση θερμοκρασίας που υπάρχει μεταξύ των πλευρών της ημέρας και της νύχτας του πλανήτη.
Αντίθετα, η Γη, με την ταχεία περιστροφή της, έχει πολύ λιγότερη πιθανή διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας της ημέρας και της νύχτας - έτσι ώστε τα καιρικά της συστήματα να επηρεάζονται περισσότερο από την πραγματική περιστροφή του πλανήτη και επίσης από την κλίση θερμοκρασίας μεταξύ του ισημερινού και του πόλου. Το αποτέλεσμα nett είναι πολλά κυκλικά καιρικά συστήματα με την κατεύθυνση τους να καθορίζεται από το φαινόμενο Coriolis - αριστερόστροφα στο βόρειο ημισφαίριο και δεξιόστροφα στο νότο.
Και φυσικά έχουμε γίγαντες φυσικού αερίου, ακόμα κι αν δεν είναι ζεστοί. Όντας τόσο μακριά από τον Ήλιο, οι θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια της ημέρας-νύχτας και της θερμοκρασίας του ισημερινού πόλου επηρεάζουν ελάχιστα την ατμοσφαιρική κυκλοφορία των γιγάντων αερίου. Τα πιο σημαντικά ζητήματα είναι η ταχύτητα περιστροφής κάθε πλανήτη και το μέγεθος κάθε πλανήτη.
Η μεγαλύτερη ακτίνα του Δία και του Κρόνου υπερβαίνει την κλίμακα του Ρήνου, αναγκάζοντας τη μαζική ροή της ατμόσφαιρας τους να χωρίσει σε ξεχωριστές ζώνες με ταραχώδεις νευρώσεις μεταξύ τους. Ωστόσο, η μικρότερη ακτίνα του Ουρανού και του Ποσειδώνα επιτρέπει την κυκλοφορία του όγκου της ατμόσφαιρας ως αδιάσπαστο σύνολο, διασπώντας μόνο δύο μικρότερες ζώνες σε κάθε πόλο.
Εν μέρει επειδή είναι πιο δροσερό, αλλά κυρίως επειδή είναι μικρότερο, η ατμόσφαιρα του Ποσειδώνα έχει πολύ λιγότερο ταραχώδη ροή από τον Δία - κάτι που εξηγεί γιατί έχει τις ταχύτερες στροφοσφαιρικές ταχύτητες ανέμου στο ηλιακό σύστημα.
Όλοι αυτοί οι παράγοντες είναι χρήσιμοι για να προσδιορίσουμε πώς μπορεί να συμπεριφέρεται η ατμόσφαιρα ενός καυτού Δία. Όντας τόσο κοντά στο αστέρι τους, είναι πιθανό αυτοί οι πλανήτες να είναι μερικώς ή πλήρως παλιρροιακοί - έτσι ο κύριος μοχλός της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας θα είναι, όπως η Αφροδίτη, η θερμοκρασία της ημέρας-νύχτας. Έτσι, μια υπερ-περιστρεφόμενη στρατόσφαιρα, που κυκλοφορεί πολλές φορές πιο γρήγορα από τα εσωτερικά μέρη του πλανήτη, είναι εύλογη.
Από εκεί, η μοντελοποίηση υποδηλώνει ότι ο συνδυασμός της γρήγορης ταχύτητας του ανέμου και της αργής περιστροφής σημαίνει ότι η κλίμακα του Ρήνου θα γίνει μεγαλύτερη από μια πλανητική ακτίνα μεγέθους Δία, οπότε θα υπάρχει λιγότερη ταραχώδης ροή και η ανώτερη ατμόσφαιρα μπορεί να κυκλοφορήσει ως μία, χωρίς να σπάσει τις πολλαπλές μπάντες που βλέπουμε στον Jupiter.
Εν πάση περιπτώσει, αυτή είναι η ιδέα μου για ένα ενδιαφέρον άρθρο 50 σελίδων arXiv με πολλές (για μένα) εκπληκτικές φόρμουλες, αλλά και πολλές κατανοητές αφηγήσεις και διαγράμματα. Το άρθρο ενοποιεί την τρέχουσα σκέψη και θέτει μια καλή βάση για να κατανοήσουμε τα μελλοντικά δεδομένα παρατήρησης - και τα δύο χαρακτηριστικά μιας ωραίας επεξεργασμένης «αναθεώρησης».
