Orbital and internal dynamics of terrestrial planets

Abstract

Title: Orbital and internal dynamics of terrestrial planets Author: Michaela Walterová Department: Department of Geophysics Supervisor: RNDr. Marie Běhounková, Ph.D., Department of Geophysics Abstract: Close-in exoplanets are subjected to intense tidal interaction with the host star and their secular evolution is strongly affected by the resulting tidal dissipation. The tidal dissipation not only provides an additional heat source for the planet's internal dynamics but it also contributes to the evolution of the planet's spin rate and orbital elements. At the same time, the tidal dissipation itself is also determined by the planet's thermal state and by the spin-orbital parameters. The evolutions of the orbit and of the interior are, therefore, intrinsically linked. In this work, we combine analytical and numerical techniques to gain insight into the interconnection between the internal properties and the orbital evolution, with special focus on the role of tides. After a general study of parametric dependencies of the tidal heating and tidal locking, we present a semi-analytical model assessing the coupled tidally-induced thermal-orbital evolution in systems consisting of a host star and one or two planets. Specifically, we study the thermal-orbital evolution in three systems inspired by existing low-mass...

Název práce: Orbitální a vnitřní dynamika terestrických planet Autor: Michaela Walterová Katedra: Katedra geofyziky Vedoucí disertační práce: RNDr. Marie Běhounková, Ph.D., Katedra geofyziky Abstrakt: Planety nacházející se v těsné blízkosti své mateřské hvězdy jsou významně ovlivňovány slapovou interakcí. Slapové zatěžování a z něj vyplývající disipace mechanické energie přispívají jak k vnitřní dynamice těchto těles, tak k vývoji jejich oběžné dráhy a rychlosti rotace. Slapová disipace ovšem na parametrech oběžné dráhy a podobě planetárního nitra také sama závisí a její studium tedy nelze oddělit od studia tepelného vývoje planety. V této práci se zabýváme analytickým a numerickým modelováním vzájemné vazby mezi vývojem nitra a oběžné dráhy terestrických exoplanet, se zvláštním důrazem na roli slapů. Vedle obecné studie parametrických závislostí slapového zahřívání a stability spin-orbitálních resonancí se v práci věnujeme spřaženému modelu, s jehož pomocí lze studovat vzájemnou vazbu mezi tepelným vývojem a vývojem oběžné dráhy v soustavách s jednou či dvěma planetami. Vyvinutý model aplikujeme jednak na studium tří jednoplanetárních soustav inspirovaných skutečnými terestrickými exoplanetami, jednak na studium modelové soustavy s probíhajícími Kozaiovými- Lidovovými oscilacemi. Ve dvou dodatečných...