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Fix compilation of Additional manual for es, fr
[lyx.git] / lib / examples / aa_sample.lyx
1 #LyX 2.2 created this file. For more info see http://www.lyx.org/
2 \lyxformat 508
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58 \tocdepth 3
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71
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73
74 \begin_layout Title
75 \begin_inset Note Note
76 status open
77
78 \begin_layout Plain Layout
79
80 \family roman
81 \series medium
82 \size normal
83 This is an example \SpecialChar LyX
84  file for articles to be submitted to the Journal of
85  Astronomy & Astrophysics (A&A).
86  How to install the A&A \SpecialChar LaTeX
87  class to your \SpecialChar LaTeX
88  system is explained in 
89 \begin_inset Flex URL
90 status open
91
92 \begin_layout Plain Layout
93
94 http://wiki.lyx.org/Layouts/Astronomy-Astrophysics
95 \end_layout
96
97 \end_inset
98
99 .
100 \begin_inset Newline newline
101 \end_inset
102
103 Depending on the submission state and the abstract layout, you need to use
104  different document class options that are listed in the aa manual.
105 \family default
106
107 \begin_inset Newline newline
108 \end_inset
109
110
111 \family roman
112 \series default
113 Note:
114 \series medium
115  If you use accented characters in your document, you must use the predefined
116  document class option 
117 \series default
118 latin9
119 \series medium
120  in the document settings.
121 \end_layout
122
123 \end_inset
124
125
126 \end_layout
127
128 \begin_layout Title
129 Hydrodynamics of giant planet formation
130 \end_layout
131
132 \begin_layout Subtitle
133 I.
134  Overviewing the 
135 \begin_inset Formula $\kappa$
136 \end_inset
137
138 -mechanism
139 \end_layout
140
141 \begin_layout Author
142 G.
143  Wuchterl
144 \begin_inset Flex institutemark
145 status open
146
147 \begin_layout Plain Layout
148 1
149 \end_layout
150
151 \end_inset
152
153
154 \begin_inset ERT
155 status collapsed
156
157 \begin_layout Plain Layout
158
159
160 \backslash
161 and 
162 \end_layout
163
164 \end_inset
165
166  C.
167  Ptolemy
168 \begin_inset Flex institutemark
169 status collapsed
170
171 \begin_layout Plain Layout
172 2
173 \end_layout
174
175 \end_inset
176
177
178 \begin_inset ERT
179 status collapsed
180
181 \begin_layout Plain Layout
182
183
184 \backslash
185 fnmsep 
186 \end_layout
187
188 \end_inset
189
190
191 \begin_inset Foot
192 status collapsed
193
194 \begin_layout Plain Layout
195 Just to show the usage of the elements in the author field
196 \end_layout
197
198 \end_inset
199
200  
201 \begin_inset Note Note
202 status collapsed
203
204 \begin_layout Plain Layout
205
206 \backslash
207 fnmsep is only needed for more than one consecutive notes/marks
208 \end_layout
209
210 \end_inset
211
212
213 \end_layout
214
215 \begin_layout Offprint
216 G.
217  Wuchterl
218 \end_layout
219
220 \begin_layout Address
221 Institute for Astronomy (IfA), University of Vienna, Türkenschanzstrasse
222  17, A-1180 Vienna
223 \begin_inset Newline newline
224 \end_inset
225
226
227 \begin_inset Flex Email
228 status open
229
230 \begin_layout Plain Layout
231 wuchterl@amok.ast.univie.ac.at
232 \end_layout
233
234 \end_inset
235
236
237 \begin_inset ERT
238 status collapsed
239
240 \begin_layout Plain Layout
241
242
243 \backslash
244 and 
245 \end_layout
246
247 \end_inset
248
249 University of Alexandria, Department of Geography, ...
250 \begin_inset Newline newline
251 \end_inset
252
253
254 \begin_inset Flex Email
255 status collapsed
256
257 \begin_layout Plain Layout
258 c.ptolemy@hipparch.uheaven.space
259 \end_layout
260
261 \end_inset
262
263
264 \begin_inset Foot
265 status collapsed
266
267 \begin_layout Plain Layout
268 The university of heaven temporarily does not accept e-mails
269 \end_layout
270
271 \end_inset
272
273  
274 \end_layout
275
276 \begin_layout Date
277 Received September 15, 1996; accepted March 16, 1997
278 \end_layout
279
280 \begin_layout Abstract (unstructured)
281 To investigate the physical nature of the `nuc\SpecialChar softhyphen
282 leated instability' of proto
283  giant planets, the stability of layers in static, radiative gas spheres
284  is analysed on the basis of Baker's standard one-zone model.
285  It is shown that stability depends only upon the equations of state, the
286  opacities and the local thermodynamic state in the layer.
287  Stability and instability can therefore be expressed in the form of stability
288  equations of state which are universal for a given composition.
289  The stability equations of state are calculated for solar composition and
290  are displayed in the domain 
291 \begin_inset Formula $-14\leq\lg\rho/[\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}]\leq0$
292 \end_inset
293
294
295 \begin_inset Formula $8.8\leq\lg e/[\mathrm{erg}\,\mathrm{g}^{-1}]\leq17.7$
296 \end_inset
297
298 .
299  These displays may be used to determine the one-zone stability of layers
300  in stellar or planetary structure models by directly reading off the value
301  of the stability equations for the thermodynamic state of these layers,
302  specified by state quantities as density 
303 \begin_inset Formula $\rho$
304 \end_inset
305
306 , temperature 
307 \begin_inset Formula $T$
308 \end_inset
309
310  or specific internal energy 
311 \begin_inset Formula $e$
312 \end_inset
313
314 .
315  Regions of instability in the 
316 \begin_inset Formula $(\rho,e)$
317 \end_inset
318
319 -plane are described and related to the underlying microphysical processes.
320  Vibrational instability is found to be a common phenomenon at temperatures
321  lower than the second He ionisation zone.
322  The 
323 \begin_inset Formula $\kappa$
324 \end_inset
325
326 -mechanism is widespread under `cool' conditions.
327 \begin_inset Note Note
328 status open
329
330 \begin_layout Plain Layout
331 Citations are not allowed in A&A abstracts.
332 \end_layout
333
334 \end_inset
335
336
337 \begin_inset Note Note
338 status open
339
340 \begin_layout Plain Layout
341 This is the unstructured abstract type, an example for the structured abstract
342  is in the 
343 \family sans
344 aa.lyx
345 \family default
346  template file that comes with \SpecialChar LyX
347 .
348 \end_layout
349
350 \end_inset
351
352
353 \end_layout
354
355 \begin_layout Keywords
356 giant planet formation – 
357 \begin_inset Formula $\kappa$
358 \end_inset
359
360 -mechanism – stability of gas spheres
361 \end_layout
362
363 \begin_layout Section
364 Introduction
365 \end_layout
366
367 \begin_layout Standard
368 In the 
369 \emph on
370 nucleated instability
371 \emph default
372  (also called core instability) hypothesis of giant planet formation, a
373  critical mass for static core envelope protoplanets has been found.
374  Mizuno (
375 \begin_inset CommandInset citation
376 LatexCommand cite
377 key "Eisenstein2005"
378
379 \end_inset
380
381 ) determined the critical mass of the core to be about 
382 \begin_inset Formula $12\,M_{\oplus}$
383 \end_inset
384
385  (
386 \begin_inset Formula $M_{\oplus}=5.975\,10^{27}\,\mathrm{g}$
387 \end_inset
388
389  is the Earth mass), which is independent of the outer boundary conditions
390  and therefore independent of the location in the solar nebula.
391  This critical value for the core mass corresponds closely to the cores
392  of today's giant planets.
393 \end_layout
394
395 \begin_layout Standard
396 Although no hydrodynamical study has been available many workers conjectured
397  that a collapse or rapid contraction will ensue after accumulating the
398  critical mass.
399  The main motivation for this article is to investigate the stability of
400  the static envelope at the critical mass.
401  With this aim the local, linear stability of static radiative gas spheres
402  is investigated on the basis of Baker's (
403 \begin_inset CommandInset citation
404 LatexCommand cite
405 key "Abernethy2003"
406
407 \end_inset
408
409 ) standard one-zone model.
410 \end_layout
411
412 \begin_layout Standard
413 Phenomena similar to the ones described above for giant planet formation
414  have been found in hydrodynamical models concerning star formation where
415  protostellar cores explode (Tscharnuter 
416 \begin_inset CommandInset citation
417 LatexCommand cite
418 key "Cotton1999"
419
420 \end_inset
421
422 , Balluch 
423 \begin_inset CommandInset citation
424 LatexCommand cite
425 key "Mena2000"
426
427 \end_inset
428
429 ), whereas earlier studies found quasi-steady collapse flows.
430  The similarities in the (micro)physics, i.
431 \begin_inset space \thinspace{}
432 \end_inset
433
434 g.
435 \begin_inset space \space{}
436 \end_inset
437
438 constitutive relations of protostellar cores and protogiant planets serve
439  as a further motivation for this study.
440 \end_layout
441
442 \begin_layout Section
443 Baker's standard one-zone model
444 \end_layout
445
446 \begin_layout Standard
447 \begin_inset Float figure
448 wide true
449 sideways false
450 status open
451
452 \begin_layout Plain Layout
453 \begin_inset Caption Standard
454
455 \begin_layout Plain Layout
456 \begin_inset CommandInset label
457 LatexCommand label
458 name "fig:FigGam"
459
460 \end_inset
461
462 Adiabatic exponent 
463 \begin_inset Formula $\Gamma_{1}$
464 \end_inset
465
466 .
467  
468 \begin_inset Formula $\Gamma_{1}$
469 \end_inset
470
471  is plotted as a function of 
472 \begin_inset Formula $\lg$
473 \end_inset
474
475  internal energy 
476 \begin_inset Formula $[\mathrm{erg}\,\mathrm{g}^{-1}]$
477 \end_inset
478
479  and 
480 \begin_inset Formula $\lg$
481 \end_inset
482
483  density 
484 \begin_inset Formula $[\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}]$
485 \end_inset
486
487
488 \end_layout
489
490 \end_inset
491
492
493 \end_layout
494
495 \end_inset
496
497  In this section the one-zone model of Baker (
498 \begin_inset CommandInset citation
499 LatexCommand cite
500 key "Abernethy2003"
501
502 \end_inset
503
504 ), originally used to study the Cepheı̈d pulsation mechanism, will be briefly
505  reviewed.
506  The resulting stability criteria will be rewritten in terms of local state
507  variables, local timescales and constitutive relations.
508 \end_layout
509
510 \begin_layout Standard
511 Baker (
512 \begin_inset CommandInset citation
513 LatexCommand cite
514 key "Abernethy2003"
515
516 \end_inset
517
518 ) investigates the stability of thin layers in self-gravitating, spherical
519  gas clouds with the following properties: 
520 \end_layout
521
522 \begin_layout Itemize
523 hydrostatic equilibrium, 
524 \end_layout
525
526 \begin_layout Itemize
527 thermal equilibrium, 
528 \end_layout
529
530 \begin_layout Itemize
531 energy transport by grey radiation diffusion.
532  
533 \end_layout
534
535 \begin_layout Standard
536 \noindent
537 For the one-zone-model Baker obtains necessary conditions for dynamical,
538  secular and vibrational (or pulsational) stability (Eqs.
539 \begin_inset space \space{}
540 \end_inset
541
542 (34a,
543 \begin_inset space \thinspace{}
544 \end_inset
545
546 b,
547 \begin_inset space \thinspace{}
548 \end_inset
549
550 c) in Baker 
551 \begin_inset CommandInset citation
552 LatexCommand cite
553 key "Abernethy2003"
554
555 \end_inset
556
557 ).
558  Using Baker's notation:
559 \end_layout
560
561 \begin_layout Standard
562 \align left
563 \begin_inset Formula 
564 \begin{eqnarray*}
565 M_{r} &  & \textrm{mass internal to the radius }r\\
566 m &  & \textrm{mass of the zone}\\
567 r_{0} &  & \textrm{unperturbed zone radius}\\
568 \rho_{0} &  & \textrm{unperturbed density in the zone}\\
569 T_{0} &  & \textrm{unperturbed temperature in the zone}\\
570 L_{r0} &  & \textrm{unperturbed luminosity}\\
571 E_{\textrm{th}} &  & \textrm{thermal energy of the zone}
572 \end{eqnarray*}
573
574 \end_inset
575
576  
577 \end_layout
578
579 \begin_layout Standard
580 \noindent
581 and with the definitions of the 
582 \emph on
583 local cooling time
584 \emph default
585  (see Fig.
586 \begin_inset space ~
587 \end_inset
588
589
590 \begin_inset CommandInset ref
591 LatexCommand ref
592 reference "fig:FigGam"
593
594 \end_inset
595
596
597 \begin_inset Formula 
598 \begin{equation}
599 \tau_{\mathrm{co}}=\frac{E_{\mathrm{th}}}{L_{r0}}\,,
600 \end{equation}
601
602 \end_inset
603
604  and the 
605 \emph on
606 local free-fall time
607 \emph default
608
609 \begin_inset Formula 
610 \begin{equation}
611 \tau_{\mathrm{ff}}=\sqrt{\frac{3\pi}{32G}\frac{4\pi r_{0}^{3}}{3M_{\mathrm{r}}}}\,,
612 \end{equation}
613
614 \end_inset
615
616  Baker's 
617 \begin_inset Formula $K$
618 \end_inset
619
620  and 
621 \begin_inset Formula $\sigma_{0}$
622 \end_inset
623
624  have the following form: 
625 \begin_inset Formula 
626 \begin{eqnarray}
627 \sigma_{0} & = & \frac{\pi}{\sqrt{8}}\frac{1}{\tau_{\mathrm{ff}}}\\
628 K & = & \frac{\sqrt{32}}{\pi}\frac{1}{\delta}\frac{\tau_{\mathrm{ff}}}{\tau_{\mathrm{co}}}\,;
629 \end{eqnarray}
630
631 \end_inset
632
633  where 
634 \begin_inset Formula $E_{\mathrm{th}}\approx m(P_{0}/{\rho_{0}})$
635 \end_inset
636
637  has been used and 
638 \begin_inset Formula 
639 \begin{equation}
640 \begin{array}{l}
641 \delta=-\left(\frac{\partial\ln\rho}{\partial\ln T}\right)_{P}\\
642 e=mc^{2}
643 \end{array}
644 \end{equation}
645
646 \end_inset
647
648  is a thermodynamical quantity which is of order 
649 \begin_inset Formula $1$
650 \end_inset
651
652  and equal to 
653 \begin_inset Formula $1$
654 \end_inset
655
656  for nonreacting mixtures of classical perfect gases.
657  The physical meaning of 
658 \begin_inset Formula $\sigma_{0}$
659 \end_inset
660
661  and 
662 \begin_inset Formula $K$
663 \end_inset
664
665  is clearly visible in the equations above.
666  
667 \begin_inset Formula $\sigma_{0}$
668 \end_inset
669
670  represents a frequency of the order one per free-fall time.
671  
672 \begin_inset Formula $K$
673 \end_inset
674
675  is proportional to the ratio of the free-fall time and the cooling time.
676  Substituting into Baker's criteria, using thermodynamic identities and
677  definitions of thermodynamic quantities, 
678 \begin_inset Formula 
679 \[
680 \Gamma_{1}=\left(\frac{\partial\ln P}{\partial\ln\rho}\right)_{S}\,,\;\chi_{\rho}^{}=\left(\frac{\partial\ln P}{\partial\ln\rho}\right)_{T}\,,\;\kappa_{P}^{}=\left(\frac{\partial\ln\kappa}{\partial\ln P}\right)_{T}
681 \]
682
683 \end_inset
684
685
686 \begin_inset Formula 
687 \[
688 \nabla_{\mathrm{ad}}=\left(\frac{\partial\ln T}{\partial\ln P}\right)_{S}\,,\;\chi_{T}^{}=\left(\frac{\partial\ln P}{\partial\ln T}\right)_{\rho}\,,\;\kappa_{T}^{}=\left(\frac{\partial\ln\kappa}{\partial\ln T}\right)_{T}
689 \]
690
691 \end_inset
692
693  one obtains, after some pages of algebra, the conditions for 
694 \emph on
695 stability
696 \emph default
697  given below: 
698 \begin_inset Formula 
699 \begin{eqnarray}
700 \frac{\pi^{2}}{8}\frac{1}{\tau_{\mathrm{ff}}^{2}}(3\Gamma_{1}-4) & > & 0\label{ZSDynSta}\\
701 \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}\\
702 \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}
703 \end{eqnarray}
704
705 \end_inset
706
707  For a physical discussion of the stability criteria see Baker (
708 \begin_inset CommandInset citation
709 LatexCommand cite
710 key "Abernethy2003"
711
712 \end_inset
713
714 ) or Cox (
715 \begin_inset CommandInset citation
716 LatexCommand cite
717 key "Parkin2005"
718
719 \end_inset
720
721 ).
722 \end_layout
723
724 \begin_layout Standard
725 We observe that these criteria for dynamical, secular and vibrational stability,
726  respectively, can be factorized into 
727 \end_layout
728
729 \begin_layout Enumerate
730 a factor containing local timescales only, 
731 \end_layout
732
733 \begin_layout Enumerate
734 a factor containing only constitutive relations and their derivatives.
735  
736 \end_layout
737
738 \begin_layout Standard
739 The first factors, depending on only timescales, are positive by definition.
740  The signs of the left hand sides of the inequalities
741 \begin_inset space ~
742 \end_inset
743
744 (
745 \begin_inset CommandInset ref
746 LatexCommand ref
747 reference "ZSDynSta"
748
749 \end_inset
750
751 ), (
752 \begin_inset CommandInset ref
753 LatexCommand ref
754 reference "ZSSecSta"
755
756 \end_inset
757
758 ) and (
759 \begin_inset CommandInset ref
760 LatexCommand ref
761 reference "ZSVibSta"
762
763 \end_inset
764
765 ) therefore depend exclusively on the second factors containing the constitutive
766  relations.
767  Since they depend only on state variables, the stability criteria themselves
768  are 
769 \emph on
770  functions of the thermodynamic state in the local zone
771 \emph default
772 .
773  The one-zone stability can therefore be determined from a simple equation
774  of state, given for example, as a function of density and temperature.
775  Once the microphysics, i.
776 \begin_inset space \thinspace{}
777 \end_inset
778
779 g.
780 \begin_inset space \space{}
781 \end_inset
782
783 the thermodynamics and opacities (see Table
784 \begin_inset space ~
785 \end_inset
786
787
788 \begin_inset CommandInset ref
789 LatexCommand ref
790 reference "tab:KapSou"
791
792 \end_inset
793
794 ), are specified (in practice by specifying a chemical composition) the
795  one-zone stability can be inferred if the thermodynamic state is specified.
796  The zone – or in other words the layer – will be stable or unstable in
797  whatever object it is imbedded as long as it satisfies the one-zone-model
798  assumptions.
799  Only the specific growth rates (depending upon the time scales) will be
800  different for layers in different objects.
801 \end_layout
802
803 \begin_layout Standard
804 \begin_inset Float table
805 wide false
806 sideways false
807 status open
808
809 \begin_layout Plain Layout
810 \begin_inset Caption Standard
811
812 \begin_layout Plain Layout
813 \begin_inset CommandInset label
814 LatexCommand label
815 name "tab:KapSou"
816
817 \end_inset
818
819 Opacity sources
820 \end_layout
821
822 \end_inset
823
824
825 \end_layout
826
827 \begin_layout Plain Layout
828 \align center
829 \begin_inset Tabular
830 <lyxtabular version="3" rows="4" columns="2">
831 <features tabularvalignment="middle">
832 <column alignment="left" valignment="top" width="0pt">
833 <column alignment="left" valignment="top" width="0pt">
834 <row>
835 <cell alignment="center" valignment="top" topline="true" usebox="none">
836 \begin_inset Text
837
838 \begin_layout Plain Layout
839 Source
840 \end_layout
841
842 \end_inset
843 </cell>
844 <cell alignment="center" valignment="top" topline="true" usebox="none">
845 \begin_inset Text
846
847 \begin_layout Plain Layout
848 \begin_inset Formula $T/[\textrm{K}]$
849 \end_inset
850
851
852 \end_layout
853
854 \end_inset
855 </cell>
856 </row>
857 <row>
858 <cell alignment="center" valignment="top" topline="true" usebox="none">
859 \begin_inset Text
860
861 \begin_layout Plain Layout
862 Yorke 1979, Yorke 1980a
863 \end_layout
864
865 \end_inset
866 </cell>
867 <cell alignment="center" valignment="top" topline="true" usebox="none">
868 \begin_inset Text
869
870 \begin_layout Plain Layout
871 \begin_inset Formula $\leq1700^{\textrm{a}}$
872 \end_inset
873
874
875 \end_layout
876
877 \end_inset
878 </cell>
879 </row>
880 <row>
881 <cell alignment="center" valignment="top" usebox="none">
882 \begin_inset Text
883
884 \begin_layout Plain Layout
885 Krügel 1971
886 \end_layout
887
888 \end_inset
889 </cell>
890 <cell alignment="center" valignment="top" usebox="none">
891 \begin_inset Text
892
893 \begin_layout Plain Layout
894 \begin_inset Formula $1700\leq T\leq5000$
895 \end_inset
896
897  
898 \end_layout
899
900 \end_inset
901 </cell>
902 </row>
903 <row>
904 <cell alignment="center" valignment="top" bottomline="true" usebox="none">
905 \begin_inset Text
906
907 \begin_layout Plain Layout
908 Cox & Stewart 1969
909 \end_layout
910
911 \end_inset
912 </cell>
913 <cell alignment="center" valignment="top" bottomline="true" usebox="none">
914 \begin_inset Text
915
916 \begin_layout Plain Layout
917 \begin_inset Formula $5000\leq$
918 \end_inset
919
920
921 \end_layout
922
923 \end_inset
924 </cell>
925 </row>
926 </lyxtabular>
927
928 \end_inset
929
930
931 \end_layout
932
933 \begin_layout Plain Layout
934 \begin_inset Formula $^{\textrm{a}}$
935 \end_inset
936
937 This is footnote a
938 \end_layout
939
940 \end_inset
941
942  We will now write down the sign (and therefore stability) determining parts
943  of the left-hand sides of the inequalities (
944 \begin_inset CommandInset ref
945 LatexCommand ref
946 reference "ZSDynSta"
947
948 \end_inset
949
950 ), (
951 \begin_inset CommandInset ref
952 LatexCommand ref
953 reference "ZSSecSta"
954
955 \end_inset
956
957 ) and (
958 \begin_inset CommandInset ref
959 LatexCommand ref
960 reference "ZSVibSta"
961
962 \end_inset
963
964 ) and thereby obtain 
965 \emph on
966 stability equations of state
967 \emph default
968 .
969 \end_layout
970
971 \begin_layout Standard
972 The sign determining part of inequality
973 \begin_inset space ~
974 \end_inset
975
976 (
977 \begin_inset CommandInset ref
978 LatexCommand ref
979 reference "ZSDynSta"
980
981 \end_inset
982
983 ) is 
984 \begin_inset Formula $3\Gamma_{1}-4$
985 \end_inset
986
987  and it reduces to the criterion for dynamical stability 
988 \begin_inset Formula 
989 \begin{equation}
990 \Gamma_{1}>\frac{4}{3}\,\cdot
991 \end{equation}
992
993 \end_inset
994
995  Stability of the thermodynamical equilibrium demands 
996 \begin_inset Formula 
997 \begin{equation}
998 \chi_{\rho}^{}>0,\;\;c_{v}>0\,,
999 \end{equation}
1000
1001 \end_inset
1002
1003  and 
1004 \begin_inset Formula 
1005 \begin{equation}
1006 \chi_{T}^{}>0
1007 \end{equation}
1008
1009 \end_inset
1010
1011  holds for a wide range of physical situations.
1012  With 
1013 \begin_inset Formula 
1014 \begin{eqnarray}
1015 \Gamma_{3}-1=\frac{P}{\rho T}\frac{\chi_{T}^{}}{c_{v}} & > & 0\\
1016 \Gamma_{1}=\chi_{\rho}^{}+\chi_{T}^{}(\Gamma_{3}-1) & > & 0\\
1017 \nabla_{\mathrm{ad}}=\frac{\Gamma_{3}-1}{\Gamma_{1}} & > & 0
1018 \end{eqnarray}
1019
1020 \end_inset
1021
1022  we find the sign determining terms in inequalities
1023 \begin_inset space ~
1024 \end_inset
1025
1026 (
1027 \begin_inset CommandInset ref
1028 LatexCommand ref
1029 reference "ZSSecSta"
1030
1031 \end_inset
1032
1033 ) and (
1034 \begin_inset CommandInset ref
1035 LatexCommand ref
1036 reference "ZSVibSta"
1037
1038 \end_inset
1039
1040 ) respectively and obtain the following form of the criteria for dynamical,
1041  secular and vibrational 
1042 \emph on
1043 stability
1044 \emph default
1045 , respectively: 
1046 \begin_inset Formula 
1047 \begin{eqnarray}
1048 3\Gamma_{1}-4=:S_{\mathrm{dyn}}> & 0\label{DynSta}\\
1049 \frac{1-3/4\chi_{\rho}^{}}{\chi_{T}^{}}(\kappa_{T}^{}-4)+\kappa_{P}^{}+1=:S_{\mathrm{sec}}> & 0\label{SecSta}\\
1050 4\nabla_{\mathrm{ad}}-(\nabla_{\mathrm{ad}}\kappa_{T}^{}+\kappa_{P}^{})-\frac{4}{3\Gamma_{1}}=:S_{\mathrm{vib}}> & 0\,.\label{VibSta}
1051 \end{eqnarray}
1052
1053 \end_inset
1054
1055  The constitutive relations are to be evaluated for the unperturbed thermodynami
1056 c state (say 
1057 \begin_inset Formula $(\rho_{0},T_{0})$
1058 \end_inset
1059
1060 ) of the zone.
1061  We see that the one-zone stability of the layer depends only on the constitutiv
1062 e relations 
1063 \begin_inset Formula $\Gamma_{1}$
1064 \end_inset
1065
1066
1067 \begin_inset Formula $\nabla_{\mathrm{ad}}$
1068 \end_inset
1069
1070
1071 \begin_inset Formula $\chi_{T}^{},\,\chi_{\rho}^{}$
1072 \end_inset
1073
1074
1075 \begin_inset Formula $\kappa_{P}^{},\,\kappa_{T}^{}$
1076 \end_inset
1077
1078 .
1079  These depend only on the unperturbed thermodynamical state of the layer.
1080  Therefore the above relations define the one-zone-stability equations of
1081  state 
1082 \begin_inset Formula $S_{\mathrm{dyn}},\,S_{\mathrm{sec}}$
1083 \end_inset
1084
1085  and 
1086 \begin_inset Formula $S_{\mathrm{vib}}$
1087 \end_inset
1088
1089 .
1090  See Fig.
1091 \begin_inset space ~
1092 \end_inset
1093
1094
1095 \begin_inset CommandInset ref
1096 LatexCommand ref
1097 reference "fig:VibStabEquation"
1098
1099 \end_inset
1100
1101  for a picture of 
1102 \begin_inset Formula $S_{\mathrm{vib}}$
1103 \end_inset
1104
1105 .
1106  Regions of secular instability are listed in Table
1107 \begin_inset space ~
1108 \end_inset
1109
1110 1.
1111 \end_layout
1112
1113 \begin_layout Standard
1114 \begin_inset Float figure
1115 wide false
1116 sideways false
1117 status open
1118
1119 \begin_layout Plain Layout
1120 \begin_inset Caption Standard
1121
1122 \begin_layout Plain Layout
1123 \begin_inset CommandInset label
1124 LatexCommand label
1125 name "fig:VibStabEquation"
1126
1127 \end_inset
1128
1129 Vibrational stability equation of state 
1130 \begin_inset Formula $S_{\mathrm{vib}}(\lg e,\lg\rho)$
1131 \end_inset
1132
1133 .
1134  
1135 \begin_inset Formula $>0$
1136 \end_inset
1137
1138  means vibrational stability 
1139 \end_layout
1140
1141 \end_inset
1142
1143
1144 \end_layout
1145
1146 \end_inset
1147
1148
1149 \end_layout
1150
1151 \begin_layout Section
1152 Conclusions
1153 \end_layout
1154
1155 \begin_layout Enumerate
1156 The conditions for the stability of static, radiative layers in gas spheres,
1157  as described by Baker's (
1158 \begin_inset CommandInset citation
1159 LatexCommand cite
1160 key "Abernethy2003"
1161
1162 \end_inset
1163
1164 ) standard one-zone model, can be expressed as stability equations of state.
1165  These stability equations of state depend only on the local thermodynamic
1166  state of the layer.
1167  
1168 \end_layout
1169
1170 \begin_layout Enumerate
1171 If the constitutive relations – equations of state and Rosseland mean opacities
1172  – are specified, the stability equations of state can be evaluated without
1173  specifying properties of the layer.
1174  
1175 \end_layout
1176
1177 \begin_layout Enumerate
1178 For solar composition gas the 
1179 \begin_inset Formula $\kappa$
1180 \end_inset
1181
1182 -mechanism is working in the regions of the ice and dust features in the
1183  opacities, the 
1184 \begin_inset Formula $\mathrm{H}_{2}$
1185 \end_inset
1186
1187  dissociation and the combined H, first He ionization zone, as indicated
1188  by vibrational instability.
1189  These regions of instability are much larger in extent and degree of instabilit
1190 y than the second He ionization zone that drives the Cepheı̈d pulsations.
1191  
1192 \end_layout
1193
1194 \begin_layout Acknowledgement
1195 Part of this work was supported by the German 
1196 \emph on
1197 Deut\SpecialChar softhyphen
1198 sche For\SpecialChar softhyphen
1199 schungs\SpecialChar softhyphen
1200 ge\SpecialChar softhyphen
1201 mein\SpecialChar softhyphen
1202 schaft, DFG
1203 \emph default
1204  project number Ts
1205 \begin_inset space ~
1206 \end_inset
1207
1208 17/2–1.
1209 \end_layout
1210
1211 \begin_layout Standard
1212 \begin_inset CommandInset bibtex
1213 LatexCommand bibtex
1214 btprint "btPrintAll"
1215 bibfiles "biblioExample"
1216 options "aa"
1217
1218 \end_inset
1219
1220
1221 \begin_inset Note Note
1222 status open
1223
1224 \begin_layout Plain Layout
1225
1226 \series bold
1227 Note:
1228 \series default
1229  If you cannot see the bibliography in the output, assure that you have
1230  gievn the full path to the Bib\SpecialChar TeX
1231  style file 
1232 \family sans
1233 aa.bst
1234 \family default
1235  that is part of the A&A \SpecialChar LaTeX
1236 -package.
1237 \end_layout
1238
1239 \end_inset
1240
1241
1242 \end_layout
1243
1244 \end_body
1245 \end_document