eprintid: 4278
rev_number: 8
eprint_status: archive
userid: 1
dir: disk0/00/00/42/78
datestamp: 2004-01-13 10:53:48
lastmod: 2014-04-03 13:29:11
status_changed: 2012-08-14 15:10:31
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Wehrstedt, Michael
title: 2-dimensionaler Stofftransport in protoplanetaren Akkretionsscheiben
title_en: 2-dimensional transport of tracers in protoplanetary accretion disks
ispublished: pub
subjects: ddc-530
divisions: i-714200
adv_faculty: af-13
keywords: protoplanetare Akkretionsscheibe , meridionales Strömungsfeld , Zusammensetzung der Kometenprotoplanetary accretion disk , meridional flow , composition of comets
cterms_swd: Akkretionsscheibe
cterms_swd: Sonnensystem
cterms_swd: Hydrodynamik
cterms_swd: Staub
cterms_swd: Transport
cterms_swd: Verbrennung
cterms_swd: Kristallisation
cterms_swd: Advektion-Diffusionsgleichung
abstract: Kristalline Silikate und Kohlenwasserstoffe in Kometen sowie deuterierte  Verbindungen in unterschiedlichen Körpern des Sonnensystems deuten auf  ausgeprägte radiale Mischungsvorgänge im solaren Nebel, d.h. der  protoplanetaren Akkretionsscheibe des Sonnensystems, hin.  Für die Berechnung des radialen Stofftransports in protoplanetaren Scheiben  ist es wichtig, die Scheibe vertikal aufzulösen, da Stoffe über die vertikale  Richtung radial nach aussen gemischt werden können.  Im Rahmen dieser Arbeit werden numerische Modellrechnungen von protoplanetaren  Akkretionsscheiben durchgeführt, in denen sowohl der radiale als auch der  vertikale Stofftransport berücksichtigt ist.  Dazu wird ein Satz von 2-dimensionalen Transport-Reaktions-Gleichungen für  unterschiedliche Tracer selbstkonsistent mit dem System von Gleichungen für  den Scheibenaufbau in der 1+1-dimensionalen Näherung gelöst.  Die globale Flussstruktur der Scheibe ist gegeben durch das meridionale  Geschwindigkeitsfeld, welches durch einen analytischen Ausdruck approximiert  wird.  Dieses wurde für Scheiben erstmals von Urpin (1984) abgeleitet und weist eine  Einwärtsdrift in höheren Lagen und eine Auswärtsdrift nahe der Mittelebene  in den meisten Regionen der Scheibe auf.  Der turbulente Diffusionskoeffizient ist durch den beta-Ansatz der  Viskosität beschrieben.  Die vertikale Selbstgravitation der Scheibe ist im Modell berücksichtigt.  Tracer im Modell sind Silikat-Teilchen (Forsterit, Enstatit), die in den warmen  inneren Bereichen der Scheibe kristallisieren, und Kohlenstoff-Staubteilchen,  welche durch Oberflächenreaktionen mit OH-Molekülen verbrennen.  Die Ergebnisse zeigen, dass beträchtliche Mengen an kristallisierten Silikaten  sowie Methan als eines der Produkte der Kohlenstoffverbrennung bis in jene  Regionen transportiert werden, in denen die Kometen fern ab von der Protosonne  entstanden sind.  Der 2-dimensionale Stofftransport im solaren Nebel bietet damit eine  mögliche Erklärung für das kristalline Silikat und das Methan in den  Kometen. 
abstract_translated_text: Crystalline silicates and aliphatic hydrocarbons in comets as well as  deuterated species in several solar system bodies indicate an extensive radial  mixing in the primordial solar nebula, i.e. the protoplanetary accretion disk  of our solar system.  To study the radial transport of matter within protoplanetary disks it is  essential to resolve the vertical direction since matter is mixed radially  outward by the complex 2-dimensional flow of the disk.  In this work I perform numerical models of protoplanetary accretion disks with  radial and vertical mixing by solving a set of 2-dimensional  transport-reaction equations for different tracers self-consistently together  with the set of disk equations in the 1+1-dimensional approximation.  The global velocity field of the disk is given by an analytical approximation  of the meridional flow pattern.  The meridional flow pattern in disks which was first deduced by Urpin (1984)  exhibits an inward drift in the upper layers and an outward drift in the  midplane in most parts of the disk.  The turbulent diffusity is expressed by the beta-prescription of the  viscosity.  The vertical self-gravity of the disk is included within the model.  Tracers are silicate grains (forsterit, enstatit) which anneal in the warm  inner parts of the disk and carbonaceous grains which combust by surface  reactions with OH molecules.  Considerable fractions of crystallized silicates and methan as a product of  carbon combustion are transported to the site of comet formation afar from the  protosun.  The 2-dimensional transport of tracers in the solar nebula therefore offers  an explanation for the crystalline silicates and methan in the comets. 
abstract_translated_lang: eng
class_scheme: pacs
class_labels: solar nebu, and cosmog, Solar Syst
date: 2003
date_type: published
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00004278
portal_cluster_id: p-zah
portal_order: 04278
ppn_swb: 1643610902
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-opus-42789
date_accepted: 2003-12-17
advisor: HASH(0x561a6283d820)
language: ger
bibsort: WEHRSTEDTM2DIMENSION2003
full_text_status: public
citation:   Wehrstedt, Michael  (2003) 2-dimensionaler Stofftransport in protoplanetaren Akkretionsscheiben.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/4278/1/main.pdf