Wie kann ein Gasplanet durch die Gezeiten mit einem Stern verbunden werden?

Angenommen, ein Planet besteht vollständig aus Gas, ist es dann möglich, dass der Planet durch die Gezeiten mit dem Stern verbunden wird, den er umkreist?

Ich weiß, wenn ein terrestrischer Planet einen Stern in einer anderen Zeit als der Länge seines Tages umkreist, verzieht sich der Planet kontinuierlich, was zu einer Gezeitenerwärmung führt. Diese Erwärmung entzieht der Rotation des Planeten Energie, bis er sich in einer gezeitengebundenen Formation stabilisiert.

Ich glaube, ein rein gasförmiger Planet hätte aus dem gleichen Grund auch eine Art interne Erwärmung. Da die „Oberfläche“ eines Gasplaneten jedoch flüssig ist, muss sie auch thermodynamischen Prinzipien gehorchen.

Als einfaches Beispiel wird die einem Stern zugewandte Seite des Planeten heiß und die abgewandte Seite kalt. Das heiße Gas dehnt sich aus und das kalte Gas zieht sich zusammen, und Sie erhalten Konvektion, Hadley-Zyklen, vorherrschende Winde und chaotische Wettermuster.

Es scheint also, als gäbe es einen Kampf zwischen der Schwerkraft, die möchte, dass sich das Gas nicht mehr bewegt und von den Gezeiten eingeschlossen wird, und der Thermodynamik, die möchte, dass die Oberfläche durch Konvektion aufgewühlt wird.

Dominiert ein Prozess über den anderen? Übernimmt ein Prozess langsam die Führung, während der andere abklingt? Kann es in beide Richtungen gehen?

Antworten (1)

Gasplaneten würden sich wie Doppelsterne durch Gezeiten einschließen. Das würde zusätzlich zur Konvektion auftreten – Gezeiteneffekte sind schwach und wirken auf sehr langen Zeitskalen, Konvektion ist stark und wirkt auf viel kürzeren Zeitskalen. Es ist wahr, dass sich ein gasförmiger Planet leichter an das Gezeitenpotential anpasst, selbst wenn er rotiert, sodass sich die Gezeitenwölbungen weniger drehen, aber die Gezeitenwölbungen sind größer, weil sie das Äquipotential füllen, während feste Oberflächen dies nicht tun . Die schnelle Reaktion von Gas könnte also den Verriegelungsvorgang entweder schneller oder langsamer machen, je nachdem, welcher Effekt dominiert. Aber Sie haben wahrscheinlich Recht, wenn Sie sich auf die Energiedissipation als Hauptanforderung konzentrieren, und Gas ist wahrscheinlich weniger dissipativ, daher würde ich vermuten, dass die Sperrzeit für Gas länger ist. Dennoch gibt es eine Energiedissipation, es gibt eine Verzögerung, wenn das Gas strömt,

Wenn ich das richtig verstehe, schließen sich beide Prozesse nicht gegenseitig aus. Dies impliziert, dass es eine bestimmte Region innerhalb des Planeten gibt, die hauptsächlich der Gezeitensperre gehorcht, zusätzlich zu einer Region, die von Konvektion überwältigt wird. Meine Vermutung ist also, dass die Gezeitensperre im Kern des Planeten beginnt und langsam nach außen wächst, bis sie einen stabilen Gleichgewichtspunkt erreicht, an dem die Konvektion zum dominierenden Mechanismus wird, der die Bewegung des Planeten antreibt.
Ich würde sagen, es ist besser, Sperren und Konvektion nicht als entweder/oder in Konkurrenz zu betrachten, sondern als zwei unabhängige Prozesse, die über verschiedene Zeitskalen ablaufen. Es ist wie mit der Umlaufbahn des Mondes um die Erde – die Schwerkraft der Sonne erzwingt eine Umlaufbahn um die Sonne im Laufe des Jahres, und die Schwerkraft der Erde erzwingt eine Umlaufbahn um die Erde in jedem Monat. Die beiden Prozesse konkurrieren nicht, sie laufen einfach Hand in Hand ab.
Das macht physikalisch Sinn, aber ich frage mich, wie wir "Gezeitensperre" definieren. Ich hatte mir die Gezeitenverriegelung als "immer eine Seite zum Rotationszentrum zeigend" vorgestellt. Das ist nicht wahr, wenn Konvektion Teile des Planeten bewegt. Wenn gasförmige Objekte gezeitengesperrt werden können, muss dies wohl bedeuten, dass "das durchschnittliche Gasmolekül pro Umlaufzeit des Planeten einmal um den Planeten reist". Obwohl ich nicht sicher bin, wie wir eine solche Eigenschaft auf praktische Weise messen könnten.
Ja, Sie haben Recht, dass es nicht trivial ist, die Rotationsperiode von Gasriesen zu definieren! Selbst für die Sonne ist es nicht so offensichtlich, was genau mit der Rotationsperiode gemeint ist.
Wie kann ein Gasplanet durch die Gezeiten mit einem Stern verbunden werden?
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