Espera-se que as nuvens se formem em uma ampla gama de condições na atmosfera dos exoplanetas, dada a grande variedade de espécies condensáveis possíveis.
No entanto, esta diversidade pode levar a dinâmicas de pequena escala muito diferentes, dependendo da transferência radiativa em várias condições térmicas: nosso objetivo é fornecer alguns insights sobre esses regimes dinâmicos. Realizamos uma análise analítica de estabilidade linear de uma descontinuidade composicional com um termo de fonte de aquecimento que depende da composição. Também realizamos simulações bidimensionais (2D) idealizadas de uma descontinuidade de opacidade em um meio estratificado com o código ARK.
Usamos um modelo cinza de duas correntes para transferência radiativa e exploramos os regimes da anã marrom e do tipo terra. Revelamos a existência de uma instabilidade de Rayleigh-Taylor radiativa (doravante RRTI, um caso particular de instabilidade de Rayleigh-Taylor diabática) quando uma descontinuidade de opacidade está presente em um meio estratificado. Esta instabilidade é de natureza semelhante à convecção diabática e depende apenas da flutuabilidade com aquecimento e resfriamento por transferência radiativa. Quando a temperatura está diminuindo com a altura na atmosfera, um meio de opacidade mais baixa no topo de um meio de opacidade mais alta é dinamicamente instável, enquanto um meio de opacidade mais alta no topo de um meio de opacidade mais baixa é estável.
Este comportamento de estabilidade / instabilidade é revertido se a temperatura aumentar com a altura. A existência do RRTI pode ter implicações importantes para a estabilidade da cobertura de nuvens de uma ampla gama de atmosferas planetárias. Em nosso sistema solar, poderia ajudar a explicar a formação da nuvem mammatus nas atmosferas terrestres e a existência do deck de nuvens de Vênus. Da mesma forma, sugere que coberturas de nuvens estáveis e em grande escala podem ser onipresentes em exoplanetas fortemente irradiados, mas podem ser mais irregulares em objetos isolados ou com pouca radiação, como anãs marrons e exoplanetas com imagens diretas.
Publicado em 26/06/2021 17h06
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