Numerical simulation of the wobble of Venus in response to surface forcing

Abstract

Planetary bodies may change their orientation in space. This may occur due to exter- nal torques, which cause precession of the spin axis. Internal processes, such as mantle convection, also have an influence. They change the density structure of the body with- out affecting the angular momentum. Here, we study planetary reorientation in response to torque exerted on the solid body by the atmosphere surrounding it. Venus has an extremely slow rotation, and its rotational bulge is thus very small, which amplifies the effect of perturbations. In addition, its atmosphere is extremely dense, and the flows within it exert large torques on the planet. In this project, I modified an existing numerical code to include surface torques in simu- lations of true polar wander. I then examine the influence of torques on the movement of the rotation axis in Venus' body-fixed frame. I also track the effect on the angle between the rotation axis and the main axis of inertia, which is abnormally large on Venus.

Planety mohou měnit svou orientaci v prostoru. To může být způsobeno momenty vnějších sil, které způsobují precesi osy otáčení. Vliv mohou mít i vnitřní děje, které mění rozložení hustoty tělesa, ale nenaklápí osu otáčení. Mezi ty patří například kon- vekce v plášti. Zde zkoumáme reorientaci planet vlivem momentu sil, kterými na těleso působí atmosféra. Rotace Venuše je velmi pomalá, což vede k malému rovníkovému vydutí a zvýšenému vlivu perturbací. Její atmosféra je navíc velmi hustá a proudy v ní vyvíjejí na planetu velké momenty sil. V tomto projektu upravuji stávající numerický kód, aby v simulacích pohybu pólů zahr- noval momenty povrchových sil. Dále zkoumám vliv momentů sil na pohyb osy otáčení v soustavě spojené s tělesem. Mimo to sleduji i vliv na úhel mezi osou otáčení a hlavní osou setrvačnosti, který je u Venuše abnormálně velký.