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Make sweave example working. Patch from Liviu.
[lyx.git] / lib / examples / aa_sample.lyx
1 #LyX 1.6.0 created this file. For more info see http://www.lyx.org/
2 \lyxformat 345
3 \begin_document
4 \begin_header
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6 \begin_preamble
7 \usepackage{graphicx}
8 %
9 \end_preamble
10 \options traditabstract
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43 \author ""
44 \author ""
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46
47 \begin_body
48
49 \begin_layout Standard
50 \begin_inset Note Note
51 status open
52
53 \begin_layout Plain Layout
54 Depending on the submission state and the abstract layout, you need to use
55  different document class options that are listed in the aa manual 
56 \family sans
57 aadoc.pdf
58 \family default
59 .
60 \end_layout
61
62 \end_inset
63
64
65 \end_layout
66
67 \begin_layout Title
68 Hydrodynamics of giant planet formation
69 \end_layout
70
71 \begin_layout Subtitle
72 I.
73  Overviewing the 
74 \begin_inset Formula $\kappa$
75 \end_inset
76
77 -mechanism
78 \end_layout
79
80 \begin_layout Author
81 G.
82  Wuchterl
83 \begin_inset Flex institutemark
84 status open
85
86 \begin_layout Plain Layout
87 1
88 \end_layout
89
90 \end_inset
91
92
93 \begin_inset ERT
94 status collapsed
95
96 \begin_layout Plain Layout
97
98
99 \backslash
100 and 
101 \end_layout
102
103 \end_inset
104
105  C.
106  Ptolemy
107 \begin_inset Flex institutemark
108 status collapsed
109
110 \begin_layout Plain Layout
111 2
112 \end_layout
113
114 \end_inset
115
116
117 \begin_inset ERT
118 status collapsed
119
120 \begin_layout Plain Layout
121
122
123 \backslash
124 fnmsep 
125 \end_layout
126
127 \end_inset
128
129
130 \begin_inset Foot
131 status collapsed
132
133 \begin_layout Plain Layout
134 Just to show the usage of the elements in the author field
135 \end_layout
136
137 \end_inset
138
139  
140 \begin_inset Note Note
141 status collapsed
142
143 \begin_layout Plain Layout
144
145 \backslash
146 fnmsep is only needed for more than one consecutive notes/marks
147 \end_layout
148
149 \end_inset
150
151
152 \end_layout
153
154 \begin_layout Offprint
155 G.
156  Wuchterl
157 \end_layout
158
159 \begin_layout Address
160 Institute for Astronomy (IfA), University of Vienna, Türkenschanzstrasse
161  17, A-1180 Vienna
162 \begin_inset Newline newline
163 \end_inset
164
165
166 \begin_inset Flex Email
167 status open
168
169 \begin_layout Plain Layout
170 wuchterl@amok.ast.univie.ac.at
171 \end_layout
172
173 \end_inset
174
175
176 \begin_inset ERT
177 status collapsed
178
179 \begin_layout Plain Layout
180
181
182 \backslash
183 and 
184 \end_layout
185
186 \end_inset
187
188 University of Alexandria, Department of Geography, ...
189 \begin_inset Newline newline
190 \end_inset
191
192
193 \begin_inset Flex Email
194 status collapsed
195
196 \begin_layout Plain Layout
197 c.ptolemy@hipparch.uheaven.space
198 \end_layout
199
200 \end_inset
201
202
203 \begin_inset Foot
204 status collapsed
205
206 \begin_layout Plain Layout
207 The university of heaven temporarily does not accept e-mails
208 \end_layout
209
210 \end_inset
211
212  
213 \end_layout
214
215 \begin_layout Date
216 Received September 15, 1996; accepted March 16, 1997
217 \end_layout
218
219 \begin_layout Abstract
220 To investigate the physical nature of the `nuc\SpecialChar \-
221 leated instability' of proto
222  giant planets, the stability of layers in static, radiative gas spheres
223  is analysed on the basis of Baker's standard one-zone model.
224  It is shown that stability depends only upon the equations of state, the
225  opacities and the local thermodynamic state in the layer.
226  Stability and instability can therefore be expressed in the form of stability
227  equations of state which are universal for a given composition.
228  The stability equations of state are calculated for solar composition and
229  are displayed in the domain 
230 \begin_inset Formula $-14\leq\lg\rho/[\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}]\leq0$
231 \end_inset
232
233
234 \begin_inset Formula $8.8\leq\lg e/[\mathrm{erg}\,\mathrm{g}^{-1}]\leq17.7$
235 \end_inset
236
237 .
238  These displays may be used to determine the one-zone stability of layers
239  in stellar or planetary structure models by directly reading off the value
240  of the stability equations for the thermodynamic state of these layers,
241  specified by state quantities as density 
242 \begin_inset Formula $\rho$
243 \end_inset
244
245 , temperature 
246 \begin_inset Formula $T$
247 \end_inset
248
249  or specific internal energy 
250 \begin_inset Formula $e$
251 \end_inset
252
253 .
254  Regions of instability in the 
255 \begin_inset Formula $(\rho,e)$
256 \end_inset
257
258 -plane are described and related to the underlying microphysical processes.
259  Vibrational instability is found to be a common phenomenon at temperatures
260  lower than the second He ionisation zone.
261  The 
262 \begin_inset Formula $\kappa$
263 \end_inset
264
265 -mechanism is widespread under `cool' conditions.
266 \begin_inset Note Note
267 status open
268
269 \begin_layout Plain Layout
270 Citations are not allowed in A&A abstracts.
271 \end_layout
272
273 \end_inset
274
275
276 \begin_inset Note Note
277 status open
278
279 \begin_layout Plain Layout
280 This is the unstructured abstract type, an example for the structured abstract
281  is in the 
282 \family sans
283 aa.lyx
284 \family default
285  template file that comes with LyX.
286 \end_layout
287
288 \end_inset
289
290
291 \end_layout
292
293 \begin_layout Keywords
294 giant planet formation -- 
295 \begin_inset Formula $\kappa$
296 \end_inset
297
298 -mechanism -- stability of gas spheres
299 \end_layout
300
301 \begin_layout Section
302 Introduction
303 \end_layout
304
305 \begin_layout Standard
306 In the 
307 \emph on
308 nucleated instability
309 \emph default
310  (also called core instability) hypothesis of giant planet formation, a
311  critical mass for static core envelope protoplanets has been found.
312  Mizuno (
313 \begin_inset CommandInset citation
314 LatexCommand cite
315 key "mizuno"
316
317 \end_inset
318
319 ) determined the critical mass of the core to be about 
320 \begin_inset Formula $12\, M_{\oplus}$
321 \end_inset
322
323  (
324 \begin_inset Formula $M_{\oplus}=5.975\,10^{27}\,\mathrm{g}$
325 \end_inset
326
327  is the Earth mass), which is independent of the outer boundary conditions
328  and therefore independent of the location in the solar nebula.
329  This critical value for the core mass corresponds closely to the cores
330  of today's giant planets.
331 \end_layout
332
333 \begin_layout Standard
334 Although no hydrodynamical study has been available many workers conjectured
335  that a collapse or rapid contraction will ensue after accumulating the
336  critical mass.
337  The main motivation for this article is to investigate the stability of
338  the static envelope at the critical mass.
339  With this aim the local, linear stability of static radiative gas spheres
340  is investigated on the basis of Baker's (
341 \begin_inset CommandInset citation
342 LatexCommand cite
343 key "baker"
344
345 \end_inset
346
347 ) standard one-zone model.
348 \end_layout
349
350 \begin_layout Standard
351 Phenomena similar to the ones described above for giant planet formation
352  have been found in hydrodynamical models concerning star formation where
353  protostellar cores explode (Tscharnuter 
354 \begin_inset CommandInset citation
355 LatexCommand cite
356 key "tscharnuter"
357
358 \end_inset
359
360 , Balluch 
361 \begin_inset CommandInset citation
362 LatexCommand cite
363 key "balluch"
364
365 \end_inset
366
367 ), whereas earlier studies found quasi-steady collapse flows.
368  The similarities in the (micro)physics, i.
369 \begin_inset space \thinspace{}
370 \end_inset
371
372 g.
373 \begin_inset space \space{}
374 \end_inset
375
376 constitutive relations of protostellar cores and protogiant planets serve
377  as a further motivation for this study.
378 \end_layout
379
380 \begin_layout Section
381 Baker's standard one-zone model
382 \end_layout
383
384 \begin_layout Standard
385 \begin_inset Float figure
386 wide true
387 sideways false
388 status open
389
390 \begin_layout Plain Layout
391 \begin_inset Caption
392
393 \begin_layout Plain Layout
394 Adiabatic exponent 
395 \begin_inset Formula $\Gamma_{1}$
396 \end_inset
397
398 .
399  
400 \begin_inset Formula $\Gamma_{1}$
401 \end_inset
402
403  is plotted as a function of 
404 \begin_inset Formula $\lg$
405 \end_inset
406
407  internal energy 
408 \begin_inset Formula $[\mathrm{erg}\,\mathrm{g}^{-1}]$
409 \end_inset
410
411  and 
412 \begin_inset Formula $\lg$
413 \end_inset
414
415  density 
416 \begin_inset Formula $[\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}]$
417 \end_inset
418
419
420 \end_layout
421
422 \end_inset
423
424
425 \end_layout
426
427 \begin_layout Plain Layout
428 \begin_inset CommandInset label
429 LatexCommand label
430 name "FigGam"
431
432 \end_inset
433
434
435 \end_layout
436
437 \end_inset
438
439  In this section the one-zone model of Baker (
440 \begin_inset CommandInset citation
441 LatexCommand cite
442 key "baker"
443
444 \end_inset
445
446 ), originally used to study the Cepheı̈d pulsation mechanism, will be briefly
447  reviewed.
448  The resulting stability criteria will be rewritten in terms of local state
449  variables, local timescales and constitutive relations.
450 \end_layout
451
452 \begin_layout Standard
453 Baker (
454 \begin_inset CommandInset citation
455 LatexCommand cite
456 key "baker"
457
458 \end_inset
459
460 ) investigates the stability of thin layers in self-gravitating, spherical
461  gas clouds with the following properties: 
462 \end_layout
463
464 \begin_layout Itemize
465 hydrostatic equilibrium, 
466 \end_layout
467
468 \begin_layout Itemize
469 thermal equilibrium, 
470 \end_layout
471
472 \begin_layout Itemize
473 energy transport by grey radiation diffusion.
474  
475 \end_layout
476
477 \begin_layout Standard
478 \noindent
479 For the one-zone-model Baker obtains necessary conditions for dynamical,
480  secular and vibrational (or pulsational) stability (Eqs.
481 \begin_inset space \space{}
482 \end_inset
483
484 (34a,
485 \begin_inset space \thinspace{}
486 \end_inset
487
488 b,
489 \begin_inset space \thinspace{}
490 \end_inset
491
492 c) in Baker 
493 \begin_inset CommandInset citation
494 LatexCommand cite
495 key "baker"
496
497 \end_inset
498
499 ).
500  Using Baker's notation:
501 \end_layout
502
503 \begin_layout Standard
504 \align left
505 \begin_inset Formula \begin{eqnarray*}
506 M_{r} &  & \textrm{mass internal to the radius }r\\
507 m &  & \textrm{mass of the zone}\\
508 r_{0} &  & \textrm{unperturbed zone radius}\\
509 \rho_{0} &  & \textrm{unperturbed density in the zone}\\
510 T_{0} &  & \textrm{unperturbed temperature in the zone}\\
511 L_{r0} &  & \textrm{unperturbed luminosity}\\
512 E_{\textrm{th}} &  & \textrm{thermal energy of the zone}\end{eqnarray*}
513
514 \end_inset
515
516  
517 \end_layout
518
519 \begin_layout Standard
520 \noindent
521 and with the definitions of the 
522 \emph on
523 local cooling time
524 \emph default
525  (see Fig.
526 \begin_inset space ~
527 \end_inset
528
529
530 \begin_inset CommandInset ref
531 LatexCommand ref
532 reference "FigGam"
533
534 \end_inset
535
536
537 \begin_inset Formula \begin{equation}
538 \tau_{\mathrm{co}}=\frac{E_{\mathrm{th}}}{L_{r0}}\,,\end{equation}
539
540 \end_inset
541
542  and the 
543 \emph on
544 local free-fall time
545 \emph default
546
547 \begin_inset Formula \begin{equation}
548 \tau_{\mathrm{ff}}=\sqrt{\frac{3\pi}{32G}\frac{4\pi r_{0}^{3}}{3M_{\mathrm{r}}}}\,,\end{equation}
549
550 \end_inset
551
552  Baker's 
553 \begin_inset Formula $K$
554 \end_inset
555
556  and 
557 \begin_inset Formula $\sigma_{0}$
558 \end_inset
559
560  have the following form: 
561 \begin_inset Formula \begin{eqnarray}
562 \sigma_{0} & = & \frac{\pi}{\sqrt{8}}\frac{1}{\tau_{\mathrm{ff}}}\\
563 K & = & \frac{\sqrt{32}}{\pi}\frac{1}{\delta}\frac{\tau_{\mathrm{ff}}}{\tau_{\mathrm{co}}}\,;\end{eqnarray}
564
565 \end_inset
566
567  where 
568 \begin_inset Formula $E_{\mathrm{th}}\approx m(P_{0}/{\rho_{0}})$
569 \end_inset
570
571  has been used and 
572 \begin_inset Formula \begin{equation}
573 \begin{array}{l}
574 \delta=-\left(\frac{\partial\ln\rho}{\partial\ln T}\right)_{P}\\
575 e=mc^{2}\end{array}\end{equation}
576
577 \end_inset
578
579  is a thermodynamical quantity which is of order 
580 \begin_inset Formula $1$
581 \end_inset
582
583  and equal to 
584 \begin_inset Formula $1$
585 \end_inset
586
587  for nonreacting mixtures of classical perfect gases.
588  The physical meaning of 
589 \begin_inset Formula $\sigma_{0}$
590 \end_inset
591
592  and 
593 \begin_inset Formula $K$
594 \end_inset
595
596  is clearly visible in the equations above.
597  
598 \begin_inset Formula $\sigma_{0}$
599 \end_inset
600
601  represents a frequency of the order one per free-fall time.
602  
603 \begin_inset Formula $K$
604 \end_inset
605
606  is proportional to the ratio of the free-fall time and the cooling time.
607  Substituting into Baker's criteria, using thermodynamic identities and
608  definitions of thermodynamic quantities, 
609 \begin_inset Formula \[
610 \Gamma_{1}=\left(\frac{\partial\ln P}{\partial\ln\rho}\right)_{S}\,,\;\chi_{\rho}^{}=\left(\frac{\partial\ln P}{\partial\ln\rho}\right)_{T}\,,\;\kappa_{P}^{}=\left(\frac{\partial\ln\kappa}{\partial\ln P}\right)_{T}\]
611
612 \end_inset
613
614
615 \begin_inset Formula \[
616 \nabla_{\mathrm{ad}}=\left(\frac{\partial\ln T}{\partial\ln P}\right)_{S}\,,\;\chi_{T}^{}=\left(\frac{\partial\ln P}{\partial\ln T}\right)_{\rho}\,,\;\kappa_{T}^{}=\left(\frac{\partial\ln\kappa}{\partial\ln T}\right)_{T}\]
617
618 \end_inset
619
620  one obtains, after some pages of algebra, the conditions for 
621 \emph on
622 stability
623 \emph default
624  given below: 
625 \begin_inset Formula \begin{eqnarray}
626 \frac{\pi^{2}}{8}\frac{1}{\tau_{\mathrm{ff}}^{2}}(3\Gamma_{1}-4) & > & 0\label{ZSDynSta}\\
627 \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}\\
628 \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}
629
630 \end_inset
631
632  For a physical discussion of the stability criteria see Baker (
633 \begin_inset CommandInset citation
634 LatexCommand cite
635 key "baker"
636
637 \end_inset
638
639 ) or Cox (
640 \begin_inset CommandInset citation
641 LatexCommand cite
642 key "cox"
643
644 \end_inset
645
646 ).
647 \end_layout
648
649 \begin_layout Standard
650 We observe that these criteria for dynamical, secular and vibrational stability,
651  respectively, can be factorized into 
652 \end_layout
653
654 \begin_layout Enumerate
655 a factor containing local timescales only, 
656 \end_layout
657
658 \begin_layout Enumerate
659 a factor containing only constitutive relations and their derivatives.
660  
661 \end_layout
662
663 \begin_layout Standard
664 The first factors, depending on only timescales, are positive by definition.
665  The signs of the left hand sides of the inequalities
666 \begin_inset space ~
667 \end_inset
668
669 (
670 \begin_inset CommandInset ref
671 LatexCommand ref
672 reference "ZSDynSta"
673
674 \end_inset
675
676 ), (
677 \begin_inset CommandInset ref
678 LatexCommand ref
679 reference "ZSSecSta"
680
681 \end_inset
682
683 ) and (
684 \begin_inset CommandInset ref
685 LatexCommand ref
686 reference "ZSVibSta"
687
688 \end_inset
689
690 ) therefore depend exclusively on the second factors containing the constitutive
691  relations.
692  Since they depend only on state variables, the stability criteria themselves
693  are 
694 \emph on
695  functions of the thermodynamic state in the local zone
696 \emph default
697 .
698  The one-zone stability can therefore be determined from a simple equation
699  of state, given for example, as a function of density and temperature.
700  Once the microphysics, i.
701 \begin_inset space \thinspace{}
702 \end_inset
703
704 g.
705 \begin_inset space \space{}
706 \end_inset
707
708 the thermodynamics and opacities (see Table
709 \begin_inset space ~
710 \end_inset
711
712
713 \begin_inset CommandInset ref
714 LatexCommand ref
715 reference "KapSou"
716
717 \end_inset
718
719 ), are specified (in practice by specifying a chemical composition) the
720  one-zone stability can be inferred if the thermodynamic state is specified.
721  The zone -- or in other words the layer -- will be stable or unstable in
722  whatever object it is imbedded as long as it satisfies the one-zone-model
723  assumptions.
724  Only the specific growth rates (depending upon the time scales) will be
725  different for layers in different objects.
726 \end_layout
727
728 \begin_layout Standard
729 \begin_inset Float table
730 wide false
731 sideways false
732 status open
733
734 \begin_layout Plain Layout
735 \begin_inset Caption
736
737 \begin_layout Plain Layout
738 \begin_inset CommandInset label
739 LatexCommand label
740 name "KapSou"
741
742 \end_inset
743
744 Opacity sources
745 \end_layout
746
747 \end_inset
748
749
750 \end_layout
751
752 \begin_layout Plain Layout
753 \begin_inset Tabular
754 <lyxtabular version="3" rows="4" columns="2">
755 <features>
756 <column alignment="left" valignment="top" width="0pt">
757 <column alignment="left" valignment="top" width="0pt">
758 <row>
759 <cell alignment="center" valignment="top" topline="true" usebox="none">
760 \begin_inset Text
761
762 \begin_layout Plain Layout
763 Source
764 \end_layout
765
766 \end_inset
767 </cell>
768 <cell alignment="center" valignment="top" topline="true" usebox="none">
769 \begin_inset Text
770
771 \begin_layout Plain Layout
772 \begin_inset Formula $T/[\textrm{K}]$
773 \end_inset
774
775
776 \end_layout
777
778 \end_inset
779 </cell>
780 </row>
781 <row>
782 <cell alignment="center" valignment="top" topline="true" usebox="none">
783 \begin_inset Text
784
785 \begin_layout Plain Layout
786 Yorke 1979, Yorke 1980a
787 \end_layout
788
789 \end_inset
790 </cell>
791 <cell alignment="center" valignment="top" topline="true" usebox="none">
792 \begin_inset Text
793
794 \begin_layout Plain Layout
795 \begin_inset Formula $\leq1700^{\textrm{a}}$
796 \end_inset
797
798
799 \end_layout
800
801 \end_inset
802 </cell>
803 </row>
804 <row>
805 <cell alignment="center" valignment="top" usebox="none">
806 \begin_inset Text
807
808 \begin_layout Plain Layout
809 Krügel 1971
810 \end_layout
811
812 \end_inset
813 </cell>
814 <cell alignment="center" valignment="top" usebox="none">
815 \begin_inset Text
816
817 \begin_layout Plain Layout
818 \begin_inset Formula $1700\leq T\leq5000$
819 \end_inset
820
821  
822 \end_layout
823
824 \end_inset
825 </cell>
826 </row>
827 <row>
828 <cell alignment="center" valignment="top" bottomline="true" usebox="none">
829 \begin_inset Text
830
831 \begin_layout Plain Layout
832 Cox & Stewart 1969
833 \end_layout
834
835 \end_inset
836 </cell>
837 <cell alignment="center" valignment="top" bottomline="true" usebox="none">
838 \begin_inset Text
839
840 \begin_layout Plain Layout
841 \begin_inset Formula $5000\leq$
842 \end_inset
843
844
845 \end_layout
846
847 \end_inset
848 </cell>
849 </row>
850 </lyxtabular>
851
852 \end_inset
853
854
855 \end_layout
856
857 \begin_layout Plain Layout
858 \begin_inset Formula $^{\textrm{a}}$
859 \end_inset
860
861 This is footnote a
862 \end_layout
863
864 \end_inset
865
866  We will now write down the sign (and therefore stability) determining parts
867  of the left-hand sides of the inequalities (
868 \begin_inset CommandInset ref
869 LatexCommand ref
870 reference "ZSDynSta"
871
872 \end_inset
873
874 ), (
875 \begin_inset CommandInset ref
876 LatexCommand ref
877 reference "ZSSecSta"
878
879 \end_inset
880
881 ) and (
882 \begin_inset CommandInset ref
883 LatexCommand ref
884 reference "ZSVibSta"
885
886 \end_inset
887
888 ) and thereby obtain 
889 \emph on
890 stability equations of state
891 \emph default
892 .
893 \end_layout
894
895 \begin_layout Standard
896 The sign determining part of inequality
897 \begin_inset space ~
898 \end_inset
899
900 (
901 \begin_inset CommandInset ref
902 LatexCommand ref
903 reference "ZSDynSta"
904
905 \end_inset
906
907 ) is 
908 \begin_inset Formula $3\Gamma_{1}-4$
909 \end_inset
910
911  and it reduces to the criterion for dynamical stability 
912 \begin_inset Formula \begin{equation}
913 \Gamma_{1}>\frac{4}{3}\,\cdot\end{equation}
914
915 \end_inset
916
917  Stability of the thermodynamical equilibrium demands 
918 \begin_inset Formula \begin{equation}
919 \chi_{\rho}^{}>0,\;\; c_{v}>0\,,\end{equation}
920
921 \end_inset
922
923  and 
924 \begin_inset Formula \begin{equation}
925 \chi_{T}^{}>0\end{equation}
926
927 \end_inset
928
929  holds for a wide range of physical situations.
930  With 
931 \begin_inset Formula \begin{eqnarray}
932 \Gamma_{3}-1=\frac{P}{\rho T}\frac{\chi_{T}^{}}{c_{v}} & > & 0\\
933 \Gamma_{1}=\chi_{\rho}^{}+\chi_{T}^{}(\Gamma_{3}-1) & > & 0\\
934 \nabla_{\mathrm{ad}}=\frac{\Gamma_{3}-1}{\Gamma_{1}} & > & 0\end{eqnarray}
935
936 \end_inset
937
938  we find the sign determining terms in inequalities
939 \begin_inset space ~
940 \end_inset
941
942 (
943 \begin_inset CommandInset ref
944 LatexCommand ref
945 reference "ZSSecSta"
946
947 \end_inset
948
949 ) and (
950 \begin_inset CommandInset ref
951 LatexCommand ref
952 reference "ZSVibSta"
953
954 \end_inset
955
956 ) respectively and obtain the following form of the criteria for dynamical,
957  secular and vibrational 
958 \emph on
959 stability
960 \emph default
961 , respectively: 
962 \begin_inset Formula \begin{eqnarray}
963 3\Gamma_{1}-4=:S_{\mathrm{dyn}}> & 0\label{DynSta}\\
964 \frac{1-3/4\chi_{\rho}^{}}{\chi_{T}^{}}(\kappa_{T}^{}-4)+\kappa_{P}^{}+1=:S_{\mathrm{sec}}> & 0\label{SecSta}\\
965 4\nabla_{\mathrm{ad}}-(\nabla_{\mathrm{ad}}\kappa_{T}^{}+\kappa_{P}^{})-\frac{4}{3\Gamma_{1}}=:S_{\mathrm{vib}}> & 0\,.\label{VibSta}\end{eqnarray}
966
967 \end_inset
968
969  The constitutive relations are to be evaluated for the unperturbed thermodynami
970 c state (say 
971 \begin_inset Formula $(\rho_{0},T_{0})$
972 \end_inset
973
974 ) of the zone.
975  We see that the one-zone stability of the layer depends only on the constitutiv
976 e relations 
977 \begin_inset Formula $\Gamma_{1}$
978 \end_inset
979
980
981 \begin_inset Formula $\nabla_{\mathrm{ad}}$
982 \end_inset
983
984
985 \begin_inset Formula $\chi_{T}^{},\,\chi_{\rho}^{}$
986 \end_inset
987
988
989 \begin_inset Formula $\kappa_{P}^{},\,\kappa_{T}^{}$
990 \end_inset
991
992 .
993  These depend only on the unperturbed thermodynamical state of the layer.
994  Therefore the above relations define the one-zone-stability equations of
995  state 
996 \begin_inset Formula $S_{\mathrm{dyn}},\, S_{\mathrm{sec}}$
997 \end_inset
998
999  and 
1000 \begin_inset Formula $S_{\mathrm{vib}}$
1001 \end_inset
1002
1003 .
1004  See Fig.
1005 \begin_inset space ~
1006 \end_inset
1007
1008
1009 \begin_inset CommandInset ref
1010 LatexCommand ref
1011 reference "FigVibStab"
1012
1013 \end_inset
1014
1015  for a picture of 
1016 \begin_inset Formula $S_{\mathrm{vib}}$
1017 \end_inset
1018
1019 .
1020  Regions of secular instability are listed in Table
1021 \begin_inset space ~
1022 \end_inset
1023
1024 1.
1025 \end_layout
1026
1027 \begin_layout Standard
1028 \begin_inset Float figure
1029 wide false
1030 sideways false
1031 status open
1032
1033 \begin_layout Plain Layout
1034 \begin_inset Caption
1035
1036 \begin_layout Plain Layout
1037 Vibrational stability equation of state 
1038 \begin_inset Formula $S_{\mathrm{vib}}(\lg e,\lg\rho)$
1039 \end_inset
1040
1041 .
1042  
1043 \begin_inset Formula $>0$
1044 \end_inset
1045
1046  means vibrational stability 
1047 \end_layout
1048
1049 \end_inset
1050
1051
1052 \end_layout
1053
1054 \begin_layout Plain Layout
1055 \begin_inset CommandInset label
1056 LatexCommand label
1057 name "FigVibStab"
1058
1059 \end_inset
1060
1061
1062 \end_layout
1063
1064 \end_inset
1065
1066
1067 \end_layout
1068
1069 \begin_layout Section
1070 Conclusions
1071 \end_layout
1072
1073 \begin_layout Enumerate
1074 The conditions for the stability of static, radiative layers in gas spheres,
1075  as described by Baker's (
1076 \begin_inset CommandInset citation
1077 LatexCommand cite
1078 key "baker"
1079
1080 \end_inset
1081
1082 ) standard one-zone model, can be expressed as stability equations of state.
1083  These stability equations of state depend only on the local thermodynamic
1084  state of the layer.
1085  
1086 \end_layout
1087
1088 \begin_layout Enumerate
1089 If the constitutive relations -- equations of state and Rosseland mean opacities
1090  -- are specified, the stability equations of state can be evaluated without
1091  specifying properties of the layer.
1092  
1093 \end_layout
1094
1095 \begin_layout Enumerate
1096 For solar composition gas the 
1097 \begin_inset Formula $\kappa$
1098 \end_inset
1099
1100 -mechanism is working in the regions of the ice and dust features in the
1101  opacities, the 
1102 \begin_inset Formula $\mathrm{H}_{2}$
1103 \end_inset
1104
1105  dissociation and the combined H, first He ionization zone, as indicated
1106  by vibrational instability.
1107  These regions of instability are much larger in extent and degree of instabilit
1108 y than the second He ionization zone that drives the Cepheı̈d pulsations.
1109  
1110 \end_layout
1111
1112 \begin_layout Acknowledgement
1113 Part of this work was supported by the German 
1114 \emph on
1115 Deut\SpecialChar \-
1116 sche For\SpecialChar \-
1117 schungs\SpecialChar \-
1118 ge\SpecialChar \-
1119 mein\SpecialChar \-
1120 schaft, DFG
1121 \emph default
1122  project number Ts
1123 \begin_inset space ~
1124 \end_inset
1125
1126 17/2--1.
1127 \end_layout
1128
1129 \begin_layout Standard
1130 \begin_inset Note Note
1131 status open
1132
1133 \begin_layout Plain Layout
1134 You can alternatively use BibTeX.
1135  You must then use the BibTeX style 
1136 \family sans
1137 aa.bst
1138 \family default
1139  that is part of the A&A LaTeX-package.
1140 \end_layout
1141
1142 \end_inset
1143
1144
1145 \end_layout
1146
1147 \begin_layout Bibliography
1148 \begin_inset CommandInset bibitem
1149 LatexCommand bibitem
1150 label "1966"
1151 key "baker"
1152
1153 \end_inset
1154
1155  Baker, N.
1156  1966, in Stellar Evolution, ed.
1157 \begin_inset space \space{}
1158 \end_inset
1159
1160 R.
1161  F.
1162  Stein,& A.
1163  G.
1164  W.
1165  Cameron (Plenum, New York) 333
1166 \end_layout
1167
1168 \begin_layout Bibliography
1169 \begin_inset CommandInset bibitem
1170 LatexCommand bibitem
1171 label "1988"
1172 key "balluch"
1173
1174 \end_inset
1175
1176  Balluch, M.
1177  1988, A&A, 200, 58
1178 \end_layout
1179
1180 \begin_layout Bibliography
1181 \begin_inset CommandInset bibitem
1182 LatexCommand bibitem
1183 label "1980"
1184 key "cox"
1185
1186 \end_inset
1187
1188  Cox, J.
1189  P.
1190  1980, Theory of Stellar Pulsation (Princeton University Press, Princeton)
1191  165
1192 \end_layout
1193
1194 \begin_layout Bibliography
1195 \begin_inset CommandInset bibitem
1196 LatexCommand bibitem
1197 label "1969"
1198 key "cox69"
1199
1200 \end_inset
1201
1202  Cox, A.
1203  N.,& Stewart, J.
1204  N.
1205  1969, Academia Nauk, Scientific Information 15, 1
1206 \end_layout
1207
1208 \begin_layout Bibliography
1209 \begin_inset CommandInset bibitem
1210 LatexCommand bibitem
1211 label "1980"
1212 key "mizuno"
1213
1214 \end_inset
1215
1216  Mizuno H.
1217  1980, Prog.
1218  Theor.
1219  Phys., 64, 544 
1220 \end_layout
1221
1222 \begin_layout Bibliography
1223 \begin_inset CommandInset bibitem
1224 LatexCommand bibitem
1225 label "1987"
1226 key "tscharnuter"
1227
1228 \end_inset
1229
1230  Tscharnuter W.
1231  M.
1232  1987, A&A, 188, 55 
1233 \end_layout
1234
1235 \begin_layout Bibliography
1236 \begin_inset CommandInset bibitem
1237 LatexCommand bibitem
1238 label "1992"
1239 key "terlevich"
1240
1241 \end_inset
1242
1243  Terlevich, R.
1244  1992, in ASP Conf.
1245  Ser.
1246  31, Relationships between Active Galactic Nuclei and Starburst Galaxies,
1247  ed.
1248  A.
1249  V.
1250  Filippenko, 13
1251 \end_layout
1252
1253 \begin_layout Bibliography
1254 \begin_inset CommandInset bibitem
1255 LatexCommand bibitem
1256 label "1980a"
1257 key "yorke80a"
1258
1259 \end_inset
1260
1261  Yorke, H.
1262  W.
1263  1980a, A&A, 86, 286
1264 \end_layout
1265
1266 \begin_layout Bibliography
1267 \begin_inset CommandInset bibitem
1268 LatexCommand bibitem
1269 label "1997"
1270 key "zheng"
1271
1272 \end_inset
1273
1274 Zheng, W., Davidsen, A.
1275  F., Tytler, D.
1276  & Kriss, G.
1277  A.
1278  1997, preprint 
1279 \end_layout
1280
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