К. Д. Горбунова, Н. В. Еркаев

Институт вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук (г. Красноярск, Российская Федерация)

Аннотация. В статье рассматривается двумерная задача о гидродинамическом истечении первичной водородной атмосферы планеты в результате поглощения экстремального ультрафиолетового излучения (EUV) от родительской звезды. В качестве примера приведены параметры недавно открытой экзопланеты TOI-421b, которая, согласно принятой классификации, относится к так называемому классу ``теплых мини-Нептунов''. Гидродинамические параметры определяются путем решения нестационарных уравнений Эйлера и производства энтропии в сферической системе координат. Для определения интенсивности EUV применяется уравнение переноса излучения вдоль параллельных лучей с коэффициентом поглощения, пропорциональным плотности атомов водорода. Численный метод основан на конечно-разностной схеме модифицированного типа МакКормака --- Рунге--Кутты на сферической сетке с неравномерным шагом по радиальному направлению и постоянным шагом по сферическому углу. Расчет интенсивности излучения в точках сетки выполняется по характеристикам с интерполяцией плотности. Представлены стационарные двумерные профили физических параметров в верхних слоях атмосферы, полученные в результате расчетов. Приводится оценка скорости истечения массы атмосферы на дневной стороне планеты и скорость ухода массы на ночную сторону планеты при постоянных внешних условиях.

Ключевые слова: математическое моделирование, экзопланеты, верхние атмосферы, двумерная задача, потеря массы атмосферы

Для цитирования: Горбунова К. Д., Еркаев Н. В. 2D моделирование гидродинамического истечения планетарных атмосфер // Журнал Средневолжского математического общества. 2025. Т. 27, № 4. С. 500–516. DOI: https://doi.org/10.15507/2079-6900.27.202504.500-516

Информация об авторах:

Горбунова Ксения Дмитриевна, инженер, Отдел вычислительной физики, Институт вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук (660036, Россия, г. Красноярск, ул. Академгородок, д. 50/44), ORCID: http://orcid.org/0009-0000-7593-3874, gorbunova.kd@icm.krasn.ru

Еркаев Николай Васильевич, д.ф.-м.н., главный научный сотрудник, Отдел вычислительной физики, Институт вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук (660036, Россия, г. Красноярск, ул. Академгородок, д. 50/44), ORCID: http://orcid.org/0000-0001-8993-6400, erkaev@icm.krasn.ru