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Sandbox Physics

AC13

行星大气怎样流成风

少数高速粒子可以漏走,气体也能整体向外流。从热运动推到临界风,检查维持它的热量,再读大气流失怎样改变行星族群。

  1. L1

    行星怎样把大气丢进太空

    大气可以从高速粒子的尾部慢慢漏走,也可以整体流成风。从热运动、碰撞与引力,看清两种计算。

  2. L2

    算出热运动尾部的逃逸通量

    从带速度权重的 Maxwell 分布推导 Jeans 通量,定位示例外逸层,并分清粒子比例与穿面通量。

  3. L3

    让等温风穿过声速点

    从连续性与动量推导 Parker 方程,选择跨声速加速分支,再比较有限半径内所需热量与恒星 XUV 功率。

  4. L3

    数值求出并检查临界风解

    独立运行 Python 临界风基准,用正则 ODE 与 Lambert-W 分支互比,保存守恒残差与物理条件失效的案例。

  5. L4

    沿着原论文读懂行星半径谷

    从光致蒸发、行星冷却读到耦合辐射流体模拟,分清观测族群、合成风剖面与半径谷的解释。

让大气向外流动

来源与计算范围

  1. Cranmer 2004, New views of the solar wind with the Lambert W function, v1

    2004 年 6 月 7 日第一版,AJP 72,1397–1403。核读全文第 III–IV 节、式12–16:等温动量方程、临界点与两个实 Lambert-W 分支。太阳风的电离氢声速约定在这里换成明确固定的单粒子质量。

  2. Volkov et al. 2011, Thermally driven atmospheric escape, arXiv v1

    2010 年 9 月 26 日第一版,后发表于 ApJL729,L24(2011)。核读第2节与图1–5:硬球平均自由程、以半径或局部标高定义的不同 Knudsen 数、动力学逃逸及条件性的 Jeans 修正。其下边界以下加热不同于持续维持等温的风。实验碰撞截面是教学输入,不是来源中的氮分子取值。

  3. Murray-Clay, Chiang & Murray2009, Atmospheric escape from hot Jupiters, v2

    2008 年 11 月 18 日第二版,ApJ 693,23(2009)。核读第3.2节、式19/22与图7:吸收截面、能量限制尺度及冷却/复合对固定效率的限制。来源研究热木星辐射流体;低质量行星示例只采用明确列出的整体功率比较。

  4. Owen & Wu 2017, The evaporation valley in the Kepler planets, v2

    2017 年 10 月 4 日第二版,ApJ 847,29。核读第2.2节侵蚀时标与图6的合成行星族群分布。预测的半径谷取决于初始包层与辐照历史,是模型结果,并非直接拍到的大气逃逸。

  5. Ginzburg, Schlichting & Sari 2018, Core-powered mass loss, v2

    2018 年 3 月 6 日第二版,MNRAS 476,759–765。核读第2.1节、式5–7及图1/3/5:冷却能量储备、能量与输运限制、合成半径分布及其与观测族群的比较。

  6. Misener et al. 2026, Bolometric–photoevaporative transition, v2

    arXiv 第二版提交于 2026 年 8 月 6 日,PDF 页首为 8 月 7 日;档案标为 ApJ 已接收,关联 DOI10.3847/1538-4357/ae969c。核读完整 PDF 的第2、3.2节及图2–5。这些是 AIOLOS 辐射流体模拟的剖面与流失率,不是实测行星剖面。课程阅读固定图件,没有复现该代码或其演化计算。

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