]> git.lyx.org Git - lyx.git/blob - lib/examples/aa_sample.lyx
195cb6edf5aeb56d158213dad131d3226d68fd28
[lyx.git] / lib / examples / aa_sample.lyx
1 #LyX 1.6.0rc5 created this file. For more info see http://www.lyx.org/
2 \lyxformat 344
3 \begin_document
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6 \begin_preamble
7 \usepackage{graphicx}
8 %
9 \end_preamble
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45 \author "" 
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47
48 \begin_body
49
50 \begin_layout Standard
51 \begin_inset Note Note
52 status open
53
54 \begin_layout Plain Layout
55 Depending on the submission state and the abstract layout, you need to use
56  different document class options that are listed in the aa manual 
57 \family sans
58 aadoc.pdf
59 \family default
60 .
61 \end_layout
62
63 \end_inset
64
65
66 \end_layout
67
68 \begin_layout Title
69 Hydrodynamics of giant planet formation
70 \end_layout
71
72 \begin_layout Subtitle
73 I.
74  Overviewing the 
75 \begin_inset Formula $\kappa$
76 \end_inset
77
78 -mechanism
79 \end_layout
80
81 \begin_layout Author
82 G.
83  Wuchterl
84 \begin_inset Flex institutemark
85 status open
86
87 \begin_layout Plain Layout
88 1
89 \end_layout
90
91 \end_inset
92
93
94 \begin_inset ERT
95 status collapsed
96
97 \begin_layout Plain Layout
98
99
100 \backslash
101 and 
102 \end_layout
103
104 \end_inset
105
106  C.
107  Ptolemy
108 \begin_inset Flex institutemark
109 status collapsed
110
111 \begin_layout Plain Layout
112 2
113 \end_layout
114
115 \end_inset
116
117
118 \begin_inset ERT
119 status collapsed
120
121 \begin_layout Plain Layout
122
123
124 \backslash
125 fnmsep 
126 \end_layout
127
128 \end_inset
129
130
131 \begin_inset Foot
132 status collapsed
133
134 \begin_layout Plain Layout
135 Just to show the usage of the elements in the author field
136 \end_layout
137
138 \end_inset
139
140  
141 \begin_inset Note Note
142 status collapsed
143
144 \begin_layout Plain Layout
145
146 \backslash
147 fnmsep is only needed for more than one consecutive notes/marks
148 \end_layout
149
150 \end_inset
151
152
153 \end_layout
154
155 \begin_layout Offprint
156 G.
157  Wuchterl
158 \end_layout
159
160 \begin_layout Address
161 Institute for Astronomy (IfA), University of Vienna, Türkenschanzstrasse
162  17, A-1180 Vienna
163 \begin_inset Newline newline
164 \end_inset
165
166
167 \begin_inset Flex Email
168 status open
169
170 \begin_layout Plain Layout
171 wuchterl@amok.ast.univie.ac.at
172 \end_layout
173
174 \end_inset
175
176
177 \begin_inset ERT
178 status collapsed
179
180 \begin_layout Plain Layout
181
182
183 \backslash
184 and 
185 \end_layout
186
187 \end_inset
188
189 University of Alexandria, Department of Geography, ...
190 \begin_inset Newline newline
191 \end_inset
192
193
194 \begin_inset Flex Email
195 status collapsed
196
197 \begin_layout Plain Layout
198 c.ptolemy@hipparch.uheaven.space
199 \end_layout
200
201 \end_inset
202
203
204 \begin_inset Foot
205 status collapsed
206
207 \begin_layout Plain Layout
208 The university of heaven temporarily does not accept e-mails
209 \end_layout
210
211 \end_inset
212
213  
214 \end_layout
215
216 \begin_layout Date
217 Received September 15, 1996; accepted March 16, 1997
218 \end_layout
219
220 \begin_layout Abstract
221 To investigate the physical nature of the `nuc\SpecialChar \-
222 leated instability' of proto
223  giant planets, the stability of layers in static, radiative gas spheres
224  is analysed on the basis of Baker's standard one-zone model.
225  It is shown that stability depends only upon the equations of state, the
226  opacities and the local thermodynamic state in the layer.
227  Stability and instability can therefore be expressed in the form of stability
228  equations of state which are universal for a given composition.
229  The stability equations of state are calculated for solar composition and
230  are displayed in the domain 
231 \begin_inset Formula $-14\leq\lg\rho/[\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}]\leq0$
232 \end_inset
233
234
235 \begin_inset Formula $8.8\leq\lg e/[\mathrm{erg}\,\mathrm{g}^{-1}]\leq17.7$
236 \end_inset
237
238 .
239  These displays may be used to determine the one-zone stability of layers
240  in stellar or planetary structure models by directly reading off the value
241  of the stability equations for the thermodynamic state of these layers,
242  specified by state quantities as density 
243 \begin_inset Formula $\rho$
244 \end_inset
245
246 , temperature 
247 \begin_inset Formula $T$
248 \end_inset
249
250  or specific internal energy 
251 \begin_inset Formula $e$
252 \end_inset
253
254 .
255  Regions of instability in the 
256 \begin_inset Formula $(\rho,e)$
257 \end_inset
258
259 -plane are described and related to the underlying microphysical processes.
260  Vibrational instability is found to be a common phenomenon at temperatures
261  lower than the second He ionisation zone.
262  The 
263 \begin_inset Formula $\kappa$
264 \end_inset
265
266 -mechanism is widespread under `cool' conditions.
267 \begin_inset Note Note
268 status open
269
270 \begin_layout Plain Layout
271 Citations are not allowed in A&A abstracts.
272 \end_layout
273
274 \end_inset
275
276
277 \begin_inset Note Note
278 status open
279
280 \begin_layout Plain Layout
281 This is the unstructured abstract type, an example for the structured abstract
282  is in the 
283 \family sans
284 aa.lyx
285 \family default
286  template file that comes with LyX.
287 \end_layout
288
289 \end_inset
290
291
292 \end_layout
293
294 \begin_layout Keywords
295 giant planet formation -- 
296 \begin_inset Formula $\kappa$
297 \end_inset
298
299 -mechanism -- stability of gas spheres
300 \end_layout
301
302 \begin_layout Section
303 Introduction
304 \end_layout
305
306 \begin_layout Standard
307 In the 
308 \emph on
309 nucleated instability
310 \emph default
311  (also called core instability) hypothesis of giant planet formation, a
312  critical mass for static core envelope protoplanets has been found.
313  Mizuno (
314 \begin_inset CommandInset citation
315 LatexCommand cite
316 key "mizuno"
317
318 \end_inset
319
320 ) determined the critical mass of the core to be about 
321 \begin_inset Formula $12\, M_{\oplus}$
322 \end_inset
323
324  (
325 \begin_inset Formula $M_{\oplus}=5.975\,10^{27}\,\mathrm{g}$
326 \end_inset
327
328  is the Earth mass), which is independent of the outer boundary conditions
329  and therefore independent of the location in the solar nebula.
330  This critical value for the core mass corresponds closely to the cores
331  of today's giant planets.
332 \end_layout
333
334 \begin_layout Standard
335 Although no hydrodynamical study has been available many workers conjectured
336  that a collapse or rapid contraction will ensue after accumulating the
337  critical mass.
338  The main motivation for this article is to investigate the stability of
339  the static envelope at the critical mass.
340  With this aim the local, linear stability of static radiative gas spheres
341  is investigated on the basis of Baker's (
342 \begin_inset CommandInset citation
343 LatexCommand cite
344 key "baker"
345
346 \end_inset
347
348 ) standard one-zone model.
349 \end_layout
350
351 \begin_layout Standard
352 Phenomena similar to the ones described above for giant planet formation
353  have been found in hydrodynamical models concerning star formation where
354  protostellar cores explode (Tscharnuter 
355 \begin_inset CommandInset citation
356 LatexCommand cite
357 key "tscharnuter"
358
359 \end_inset
360
361 , Balluch 
362 \begin_inset CommandInset citation
363 LatexCommand cite
364 key "balluch"
365
366 \end_inset
367
368 ), whereas earlier studies found quasi-steady collapse flows.
369  The similarities in the (micro)physics, i.e.
370 \begin_inset space \space{}
371 \end_inset
372
373 constitutive relations of protostellar cores and protogiant planets serve
374  as a further motivation for this study.
375 \end_layout
376
377 \begin_layout Section
378 Baker's standard one-zone model
379 \end_layout
380
381 \begin_layout Standard
382 \begin_inset Float figure
383 wide true
384 sideways false
385 status open
386
387 \begin_layout Plain Layout
388 \begin_inset Caption
389
390 \begin_layout Plain Layout
391 Adiabatic exponent 
392 \begin_inset Formula $\Gamma_{1}$
393 \end_inset
394
395 .
396  
397 \begin_inset Formula $\Gamma_{1}$
398 \end_inset
399
400  is plotted as a function of 
401 \begin_inset Formula $\lg$
402 \end_inset
403
404  internal energy 
405 \begin_inset Formula $[\mathrm{erg}\,\mathrm{g}^{-1}]$
406 \end_inset
407
408  and 
409 \begin_inset Formula $\lg$
410 \end_inset
411
412  density 
413 \begin_inset Formula $[\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}]$
414 \end_inset
415
416
417 \end_layout
418
419 \end_inset
420
421
422 \end_layout
423
424 \begin_layout Plain Layout
425 \begin_inset CommandInset label
426 LatexCommand label
427 name "FigGam"
428
429 \end_inset
430
431
432 \end_layout
433
434 \end_inset
435
436  In this section the one-zone model of Baker (
437 \begin_inset CommandInset citation
438 LatexCommand cite
439 key "baker"
440
441 \end_inset
442
443 ), originally used to study the Cepheı̈d pulsation mechanism, will be briefly
444  reviewed.
445  The resulting stability criteria will be rewritten in terms of local state
446  variables, local timescales and constitutive relations.
447 \end_layout
448
449 \begin_layout Standard
450 Baker (
451 \begin_inset CommandInset citation
452 LatexCommand cite
453 key "baker"
454
455 \end_inset
456
457 ) investigates the stability of thin layers in self-gravitating, spherical
458  gas clouds with the following properties: 
459 \end_layout
460
461 \begin_layout Itemize
462 hydrostatic equilibrium, 
463 \end_layout
464
465 \begin_layout Itemize
466 thermal equilibrium, 
467 \end_layout
468
469 \begin_layout Itemize
470 energy transport by grey radiation diffusion.
471  
472 \end_layout
473
474 \begin_layout Standard
475 \noindent
476 For the one-zone-model Baker obtains necessary conditions for dynamical,
477  secular and vibrational (or pulsational) stability (Eqs.
478 \begin_inset space \space{}
479 \end_inset
480
481 (34a,
482 \begin_inset space \thinspace{}
483 \end_inset
484
485 b,
486 \begin_inset space \thinspace{}
487 \end_inset
488
489 c) in Baker 
490 \begin_inset CommandInset citation
491 LatexCommand cite
492 key "baker"
493
494 \end_inset
495
496 ).
497  Using Baker's notation:
498 \end_layout
499
500 \begin_layout Standard
501 \align left
502 \begin_inset Formula \begin{eqnarray*}
503 M_{r} &  & \textrm{mass internal to the radius }r\\
504 m &  & \textrm{mass of the zone}\\
505 r_{0} &  & \textrm{unperturbed zone radius}\\
506 \rho_{0} &  & \textrm{unperturbed density in the zone}\\
507 T_{0} &  & \textrm{unperturbed temperature in the zone}\\
508 L_{r0} &  & \textrm{unperturbed luminosity}\\
509 E_{\textrm{th}} &  & \textrm{thermal energy of the zone}\end{eqnarray*}
510
511 \end_inset
512
513  
514 \end_layout
515
516 \begin_layout Standard
517 \noindent
518 and with the definitions of the 
519 \emph on
520 local cooling time
521 \emph default
522  (see Fig.
523 \begin_inset space ~
524 \end_inset
525
526
527 \begin_inset CommandInset ref
528 LatexCommand ref
529 reference "FigGam"
530
531 \end_inset
532
533
534 \begin_inset Formula \begin{equation}
535 \tau_{\mathrm{co}}=\frac{E_{\mathrm{th}}}{L_{r0}}\,,\end{equation}
536
537 \end_inset
538
539  and the 
540 \emph on
541 local free-fall time
542 \emph default
543
544 \begin_inset Formula \begin{equation}
545 \tau_{\mathrm{ff}}=\sqrt{\frac{3\pi}{32G}\frac{4\pi r_{0}^{3}}{3M_{\mathrm{r}}}}\,,\end{equation}
546
547 \end_inset
548
549  Baker's 
550 \begin_inset Formula $K$
551 \end_inset
552
553  and 
554 \begin_inset Formula $\sigma_{0}$
555 \end_inset
556
557  have the following form: 
558 \begin_inset Formula \begin{eqnarray}
559 \sigma_{0} & = & \frac{\pi}{\sqrt{8}}\frac{1}{\tau_{\mathrm{ff}}}\\
560 K & = & \frac{\sqrt{32}}{\pi}\frac{1}{\delta}\frac{\tau_{\mathrm{ff}}}{\tau_{\mathrm{co}}}\,;\end{eqnarray}
561
562 \end_inset
563
564  where 
565 \begin_inset Formula $E_{\mathrm{th}}\approx m(P_{0}/{\rho_{0}})$
566 \end_inset
567
568  has been used and 
569 \begin_inset Formula \begin{equation}
570 \begin{array}{l}
571 \delta=-\left(\frac{\partial\ln\rho}{\partial\ln T}\right)_{P}\\
572 e=mc^{2}\end{array}\end{equation}
573
574 \end_inset
575
576  is a thermodynamical quantity which is of order 
577 \begin_inset Formula $1$
578 \end_inset
579
580  and equal to 
581 \begin_inset Formula $1$
582 \end_inset
583
584  for nonreacting mixtures of classical perfect gases.
585  The physical meaning of 
586 \begin_inset Formula $\sigma_{0}$
587 \end_inset
588
589  and 
590 \begin_inset Formula $K$
591 \end_inset
592
593  is clearly visible in the equations above.
594  
595 \begin_inset Formula $\sigma_{0}$
596 \end_inset
597
598  represents a frequency of the order one per free-fall time.
599  
600 \begin_inset Formula $K$
601 \end_inset
602
603  is proportional to the ratio of the free-fall time and the cooling time.
604  Substituting into Baker's criteria, using thermodynamic identities and
605  definitions of thermodynamic quantities, 
606 \begin_inset Formula \[
607 \Gamma_{1}=\left(\frac{\partial\ln P}{\partial\ln\rho}\right)_{S}\,,\;\chi_{\rho}^{}=\left(\frac{\partial\ln P}{\partial\ln\rho}\right)_{T}\,,\;\kappa_{P}^{}=\left(\frac{\partial\ln\kappa}{\partial\ln P}\right)_{T}\]
608
609 \end_inset
610
611
612 \begin_inset Formula \[
613 \nabla_{\mathrm{ad}}=\left(\frac{\partial\ln T}{\partial\ln P}\right)_{S}\,,\;\chi_{T}^{}=\left(\frac{\partial\ln P}{\partial\ln T}\right)_{\rho}\,,\;\kappa_{T}^{}=\left(\frac{\partial\ln\kappa}{\partial\ln T}\right)_{T}\]
614
615 \end_inset
616
617  one obtains, after some pages of algebra, the conditions for 
618 \emph on
619 stability
620 \emph default
621  given below: 
622 \begin_inset Formula \begin{eqnarray}
623 \frac{\pi^{2}}{8}\frac{1}{\tau_{\mathrm{ff}}^{2}}(3\Gamma_{1}-4) & > & 0\label{ZSDynSta}\\
624 \frac{\pi^{2}}{\tau_{\mathrm{co}}\tau_{\mathrm{ff}}^{2}}\Gamma_{1}\nabla_{\mathrm{ad}}\left[\frac{1-3/4\chi_{\rho}^{}}{\chi_{T}^{}}(\kappa_{T}^{}-4)+\kappa_{P}^{}+1\right] & > & 0\label{ZSSecSta}\\
625 \frac{\pi^{2}}{4}\frac{3}{\tau_{\mathrm{co}}\tau_{\mathrm{ff}}^{2}}\Gamma_{1}^{2}\,\nabla_{\mathrm{ad}}\left[4\nabla_{\mathrm{ad}}-(\nabla_{\mathrm{ad}}\kappa_{T}^{}+\kappa_{P}^{})-\frac{4}{3\Gamma_{1}}\right] & > & 0\label{ZSVibSta}\end{eqnarray}
626
627 \end_inset
628
629  For a physical discussion of the stability criteria see Baker (
630 \begin_inset CommandInset citation
631 LatexCommand cite
632 key "baker"
633
634 \end_inset
635
636 ) or Cox (
637 \begin_inset CommandInset citation
638 LatexCommand cite
639 key "cox"
640
641 \end_inset
642
643 ).
644 \end_layout
645
646 \begin_layout Standard
647 We observe that these criteria for dynamical, secular and vibrational stability,
648  respectively, can be factorized into 
649 \end_layout
650
651 \begin_layout Enumerate
652 a factor containing local timescales only, 
653 \end_layout
654
655 \begin_layout Enumerate
656 a factor containing only constitutive relations and their derivatives.
657  
658 \end_layout
659
660 \begin_layout Standard
661 The first factors, depending on only timescales, are positive by definition.
662  The signs of the left hand sides of the inequalities
663 \begin_inset space ~
664 \end_inset
665
666 (
667 \begin_inset CommandInset ref
668 LatexCommand ref
669 reference "ZSDynSta"
670
671 \end_inset
672
673 ), (
674 \begin_inset CommandInset ref
675 LatexCommand ref
676 reference "ZSSecSta"
677
678 \end_inset
679
680 ) and (
681 \begin_inset CommandInset ref
682 LatexCommand ref
683 reference "ZSVibSta"
684
685 \end_inset
686
687 ) therefore depend exclusively on the second factors containing the constitutive
688  relations.
689  Since they depend only on state variables, the stability criteria themselves
690  are 
691 \emph on
692  functions of the thermodynamic state in the local zone
693 \emph default
694 .
695  The one-zone stability can therefore be determined from a simple equation
696  of state, given for example, as a function of density and temperature.
697  Once the microphysics, i.e.
698 \begin_inset space \space{}
699 \end_inset
700
701 the thermodynamics and opacities (see Table
702 \begin_inset space ~
703 \end_inset
704
705
706 \begin_inset CommandInset ref
707 LatexCommand ref
708 reference "KapSou"
709
710 \end_inset
711
712 ), are specified (in practice by specifying a chemical composition) the
713  one-zone stability can be inferred if the thermodynamic state is specified.
714  The zone -- or in other words the layer -- will be stable or unstable in
715  whatever object it is imbedded as long as it satisfies the one-zone-model
716  assumptions.
717  Only the specific growth rates (depending upon the time scales) will be
718  different for layers in different objects.
719 \end_layout
720
721 \begin_layout Standard
722 \begin_inset Float table
723 wide false
724 sideways false
725 status open
726
727 \begin_layout Plain Layout
728 \begin_inset Caption
729
730 \begin_layout Plain Layout
731 \begin_inset CommandInset label
732 LatexCommand label
733 name "KapSou"
734
735 \end_inset
736
737 Opacity sources
738 \end_layout
739
740 \end_inset
741
742
743 \end_layout
744
745 \begin_layout Plain Layout
746 \begin_inset Tabular
747 <lyxtabular version="3" rows="4" columns="2">
748 <features>
749 <column alignment="left" valignment="top" width="0pt">
750 <column alignment="left" valignment="top" width="0pt">
751 <row>
752 <cell alignment="center" valignment="top" topline="true" usebox="none">
753 \begin_inset Text
754
755 \begin_layout Plain Layout
756 Source
757 \end_layout
758
759 \end_inset
760 </cell>
761 <cell alignment="center" valignment="top" topline="true" usebox="none">
762 \begin_inset Text
763
764 \begin_layout Plain Layout
765 \begin_inset Formula $T/[\textrm{K}]$
766 \end_inset
767
768
769 \end_layout
770
771 \end_inset
772 </cell>
773 </row>
774 <row>
775 <cell alignment="center" valignment="top" topline="true" usebox="none">
776 \begin_inset Text
777
778 \begin_layout Plain Layout
779 Yorke 1979, Yorke 1980a
780 \end_layout
781
782 \end_inset
783 </cell>
784 <cell alignment="center" valignment="top" topline="true" usebox="none">
785 \begin_inset Text
786
787 \begin_layout Plain Layout
788 \begin_inset Formula $\leq1700^{\textrm{a}}$
789 \end_inset
790
791
792 \end_layout
793
794 \end_inset
795 </cell>
796 </row>
797 <row>
798 <cell alignment="center" valignment="top" usebox="none">
799 \begin_inset Text
800
801 \begin_layout Plain Layout
802 Krügel 1971
803 \end_layout
804
805 \end_inset
806 </cell>
807 <cell alignment="center" valignment="top" usebox="none">
808 \begin_inset Text
809
810 \begin_layout Plain Layout
811 \begin_inset Formula $1700\leq T\leq5000$
812 \end_inset
813
814  
815 \end_layout
816
817 \end_inset
818 </cell>
819 </row>
820 <row>
821 <cell alignment="center" valignment="top" bottomline="true" usebox="none">
822 \begin_inset Text
823
824 \begin_layout Plain Layout
825 Cox & Stewart 1969
826 \end_layout
827
828 \end_inset
829 </cell>
830 <cell alignment="center" valignment="top" bottomline="true" usebox="none">
831 \begin_inset Text
832
833 \begin_layout Plain Layout
834 \begin_inset Formula $5000\leq$
835 \end_inset
836
837
838 \end_layout
839
840 \end_inset
841 </cell>
842 </row>
843 </lyxtabular>
844
845 \end_inset
846
847
848 \end_layout
849
850 \begin_layout Plain Layout
851 \begin_inset Formula $^{\textrm{a}}$
852 \end_inset
853
854 This is footnote a
855 \end_layout
856
857 \end_inset
858
859  We will now write down the sign (and therefore stability) determining parts
860  of the left-hand sides of the inequalities (
861 \begin_inset CommandInset ref
862 LatexCommand ref
863 reference "ZSDynSta"
864
865 \end_inset
866
867 ), (
868 \begin_inset CommandInset ref
869 LatexCommand ref
870 reference "ZSSecSta"
871
872 \end_inset
873
874 ) and (
875 \begin_inset CommandInset ref
876 LatexCommand ref
877 reference "ZSVibSta"
878
879 \end_inset
880
881 ) and thereby obtain 
882 \emph on
883 stability equations of state
884 \emph default
885 .
886 \end_layout
887
888 \begin_layout Standard
889 The sign determining part of inequality
890 \begin_inset space ~
891 \end_inset
892
893 (
894 \begin_inset CommandInset ref
895 LatexCommand ref
896 reference "ZSDynSta"
897
898 \end_inset
899
900 ) is 
901 \begin_inset Formula $3\Gamma_{1}-4$
902 \end_inset
903
904  and it reduces to the criterion for dynamical stability 
905 \begin_inset Formula \begin{equation}
906 \Gamma_{1}>\frac{4}{3}\,\cdot\end{equation}
907
908 \end_inset
909
910  Stability of the thermodynamical equilibrium demands 
911 \begin_inset Formula \begin{equation}
912 \chi_{\rho}^{}>0,\;\; c_{v}>0\,,\end{equation}
913
914 \end_inset
915
916  and 
917 \begin_inset Formula \begin{equation}
918 \chi_{T}^{}>0\end{equation}
919
920 \end_inset
921
922  holds for a wide range of physical situations.
923  With 
924 \begin_inset Formula \begin{eqnarray}
925 \Gamma_{3}-1=\frac{P}{\rho T}\frac{\chi_{T}^{}}{c_{v}} & > & 0\\
926 \Gamma_{1}=\chi_{\rho}^{}+\chi_{T}^{}(\Gamma_{3}-1) & > & 0\\
927 \nabla_{\mathrm{ad}}=\frac{\Gamma_{3}-1}{\Gamma_{1}} & > & 0\end{eqnarray}
928
929 \end_inset
930
931  we find the sign determining terms in inequalities
932 \begin_inset space ~
933 \end_inset
934
935 (
936 \begin_inset CommandInset ref
937 LatexCommand ref
938 reference "ZSSecSta"
939
940 \end_inset
941
942 ) and (
943 \begin_inset CommandInset ref
944 LatexCommand ref
945 reference "ZSVibSta"
946
947 \end_inset
948
949 ) respectively and obtain the following form of the criteria for dynamical,
950  secular and vibrational 
951 \emph on
952 stability
953 \emph default
954 , respectively: 
955 \begin_inset Formula \begin{eqnarray}
956 3\Gamma_{1}-4=:S_{\mathrm{dyn}}> & 0\label{DynSta}\\
957 \frac{1-3/4\chi_{\rho}^{}}{\chi_{T}^{}}(\kappa_{T}^{}-4)+\kappa_{P}^{}+1=:S_{\mathrm{sec}}> & 0\label{SecSta}\\
958 4\nabla_{\mathrm{ad}}-(\nabla_{\mathrm{ad}}\kappa_{T}^{}+\kappa_{P}^{})-\frac{4}{3\Gamma_{1}}=:S_{\mathrm{vib}}> & 0\,.\label{VibSta}\end{eqnarray}
959
960 \end_inset
961
962  The constitutive relations are to be evaluated for the unperturbed thermodynami
963 c state (say 
964 \begin_inset Formula $(\rho_{0},T_{0})$
965 \end_inset
966
967 ) of the zone.
968  We see that the one-zone stability of the layer depends only on the constitutiv
969 e relations 
970 \begin_inset Formula $\Gamma_{1}$
971 \end_inset
972
973
974 \begin_inset Formula $\nabla_{\mathrm{ad}}$
975 \end_inset
976
977
978 \begin_inset Formula $\chi_{T}^{},\,\chi_{\rho}^{}$
979 \end_inset
980
981
982 \begin_inset Formula $\kappa_{P}^{},\,\kappa_{T}^{}$
983 \end_inset
984
985 .
986  These depend only on the unperturbed thermodynamical state of the layer.
987  Therefore the above relations define the one-zone-stability equations of
988  state 
989 \begin_inset Formula $S_{\mathrm{dyn}},\, S_{\mathrm{sec}}$
990 \end_inset
991
992  and 
993 \begin_inset Formula $S_{\mathrm{vib}}$
994 \end_inset
995
996 .
997  See Fig.
998 \begin_inset space ~
999 \end_inset
1000
1001
1002 \begin_inset CommandInset ref
1003 LatexCommand ref
1004 reference "FigVibStab"
1005
1006 \end_inset
1007
1008  for a picture of 
1009 \begin_inset Formula $S_{\mathrm{vib}}$
1010 \end_inset
1011
1012 .
1013  Regions of secular instability are listed in Table
1014 \begin_inset space ~
1015 \end_inset
1016
1017 1.
1018 \end_layout
1019
1020 \begin_layout Standard
1021 \begin_inset Float figure
1022 wide false
1023 sideways false
1024 status open
1025
1026 \begin_layout Plain Layout
1027 \begin_inset Caption
1028
1029 \begin_layout Plain Layout
1030 Vibrational stability equation of state 
1031 \begin_inset Formula $S_{\mathrm{vib}}(\lg e,\lg\rho)$
1032 \end_inset
1033
1034 .
1035  
1036 \begin_inset Formula $>0$
1037 \end_inset
1038
1039  means vibrational stability 
1040 \end_layout
1041
1042 \end_inset
1043
1044
1045 \end_layout
1046
1047 \begin_layout Plain Layout
1048 \begin_inset CommandInset label
1049 LatexCommand label
1050 name "FigVibStab"
1051
1052 \end_inset
1053
1054
1055 \end_layout
1056
1057 \end_inset
1058
1059
1060 \end_layout
1061
1062 \begin_layout Section
1063 Conclusions
1064 \end_layout
1065
1066 \begin_layout Enumerate
1067 The conditions for the stability of static, radiative layers in gas spheres,
1068  as described by Baker's (
1069 \begin_inset CommandInset citation
1070 LatexCommand cite
1071 key "baker"
1072
1073 \end_inset
1074
1075 ) standard one-zone model, can be expressed as stability equations of state.
1076  These stability equations of state depend only on the local thermodynamic
1077  state of the layer.
1078  
1079 \end_layout
1080
1081 \begin_layout Enumerate
1082 If the constitutive relations -- equations of state and Rosseland mean opacities
1083  -- are specified, the stability equations of state can be evaluated without
1084  specifying properties of the layer.
1085  
1086 \end_layout
1087
1088 \begin_layout Enumerate
1089 For solar composition gas the 
1090 \begin_inset Formula $\kappa$
1091 \end_inset
1092
1093 -mechanism is working in the regions of the ice and dust features in the
1094  opacities, the 
1095 \begin_inset Formula $\mathrm{H}_{2}$
1096 \end_inset
1097
1098  dissociation and the combined H, first He ionization zone, as indicated
1099  by vibrational instability.
1100  These regions of instability are much larger in extent and degree of instabilit
1101 y than the second He ionization zone that drives the Cepheı̈d pulsations.
1102  
1103 \end_layout
1104
1105 \begin_layout Acknowledgement
1106 Part of this work was supported by the German 
1107 \emph on
1108 Deut\SpecialChar \-
1109 sche For\SpecialChar \-
1110 schungs\SpecialChar \-
1111 ge\SpecialChar \-
1112 mein\SpecialChar \-
1113 schaft, DFG
1114 \emph default
1115  project number Ts
1116 \begin_inset space ~
1117 \end_inset
1118
1119 17/2--1.
1120 \end_layout
1121
1122 \begin_layout Standard
1123 \begin_inset Note Note
1124 status open
1125
1126 \begin_layout Plain Layout
1127 You can alternatively use BibTeX.
1128  You must then use the BibTeX style 
1129 \family sans
1130 aa.bst
1131 \family default
1132  that is part of the A&A LaTeX-package.
1133 \end_layout
1134
1135 \end_inset
1136
1137
1138 \end_layout
1139
1140 \begin_layout Bibliography
1141 \begin_inset CommandInset bibitem
1142 LatexCommand bibitem
1143 label "1966"
1144 key "baker"
1145
1146 \end_inset
1147
1148  Baker, N.
1149  1966, in Stellar Evolution, ed.
1150 \begin_inset space \space{}
1151 \end_inset
1152
1153 R.
1154  F.
1155  Stein,& A.
1156  G.
1157  W.
1158  Cameron (Plenum, New York) 333
1159 \end_layout
1160
1161 \begin_layout Bibliography
1162 \begin_inset CommandInset bibitem
1163 LatexCommand bibitem
1164 label "1988"
1165 key "balluch"
1166
1167 \end_inset
1168
1169  Balluch, M.
1170  1988, A&A, 200, 58
1171 \end_layout
1172
1173 \begin_layout Bibliography
1174 \begin_inset CommandInset bibitem
1175 LatexCommand bibitem
1176 label "1980"
1177 key "cox"
1178
1179 \end_inset
1180
1181  Cox, J.
1182  P.
1183  1980, Theory of Stellar Pulsation (Princeton University Press, Princeton)
1184  165
1185 \end_layout
1186
1187 \begin_layout Bibliography
1188 \begin_inset CommandInset bibitem
1189 LatexCommand bibitem
1190 label "1969"
1191 key "cox69"
1192
1193 \end_inset
1194
1195  Cox, A.
1196  N.,& Stewart, J.
1197  N.
1198  1969, Academia Nauk, Scientific Information 15, 1
1199 \end_layout
1200
1201 \begin_layout Bibliography
1202 \begin_inset CommandInset bibitem
1203 LatexCommand bibitem
1204 label "1980"
1205 key "mizuno"
1206
1207 \end_inset
1208
1209  Mizuno H.
1210  1980, Prog.
1211  Theor.
1212  Phys., 64, 544 
1213 \end_layout
1214
1215 \begin_layout Bibliography
1216 \begin_inset CommandInset bibitem
1217 LatexCommand bibitem
1218 label "1987"
1219 key "tscharnuter"
1220
1221 \end_inset
1222
1223  Tscharnuter W.
1224  M.
1225  1987, A&A, 188, 55 
1226 \end_layout
1227
1228 \begin_layout Bibliography
1229 \begin_inset CommandInset bibitem
1230 LatexCommand bibitem
1231 label "1992"
1232 key "terlevich"
1233
1234 \end_inset
1235
1236  Terlevich, R.
1237  1992, in ASP Conf.
1238  Ser.
1239  31, Relationships between Active Galactic Nuclei and Starburst Galaxies,
1240  ed.
1241  A.
1242  V.
1243  Filippenko, 13
1244 \end_layout
1245
1246 \begin_layout Bibliography
1247 \begin_inset CommandInset bibitem
1248 LatexCommand bibitem
1249 label "1980a"
1250 key "yorke80a"
1251
1252 \end_inset
1253
1254  Yorke, H.
1255  W.
1256  1980a, A&A, 86, 286
1257 \end_layout
1258
1259 \begin_layout Bibliography
1260 \begin_inset CommandInset bibitem
1261 LatexCommand bibitem
1262 label "1997"
1263 key "zheng"
1264
1265 \end_inset
1266
1267 Zheng, W., Davidsen, A.
1268  F., Tytler, D.
1269  & Kriss, G.
1270  A.
1271  1997, preprint 
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1273
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