Saturn's Seasonally Changing Atmosphere: Thermal Structure, Composition and Aerosols
卡西尼号探测土星大气层的寿命(土星年的三分之一)意味着我们几乎能够跟踪每个季节的大气温度,化学和云不透明度的季节性演变,从冬至到冬至,从近日点到远日点。卡西尼号在长达数十年的地面记录的基础上观察了大气温度的季节性变化,发现了一种滞后于季节性日照的热响应,其滞后时间随着进入大气层的深度而增加,与辐射气候模型一致。季节性半球对比在较小尺度上受到大气环流的扰动,如带/带动力学、赤道振荡和极涡。温度不对称性在平流层中部最大,在辐射对流边界附近变得不显著。卡西尼号还测量了大气成分的南夏不对称性,包括对流层上部的氨(最顶层云层的关键物质)、磷化氢和仲氢(两种不平衡物质);以及平流层甲烷紫外线光解产生的碳氢化合物(主要是乙烷和乙炔)。这些化学不对称性现在正在以微妙的方式改变,这是由于(i)随着温度和日照的变化而变化的化学效率;以及(ii)与季节性温度差异相关的大规模翻转相关的垂直运动。同样,在卡西尼号探索的最早阶段发现的对流层气溶胶不透明度和颜色的半球对比现在已经逆转,表明云和温度之间存在复杂的联系。[删节]
2015-10-19 astro-ph.EP
Seasonal variation of radial brightness contrast of Saturn's rings viewed in mid-infrared by Subaru/COMICS
目的。研究土星环的中红外(MIR)特征。方法.我们收集和分析了2008年1月和2005年4月在斯巴鲁望远镜上使用COMICS获得的土星环的MIR高空间分辨率图像,并在MIR的多个波段中研究了环表面亮度的空间变化。我们还组成了光谱能量分布(SED)的C,B和A环和卡西尼司,并估计的温度环的SED假设的光学深度。结果我们发现2008年C环和Cassini环比B环和A环更温暖,这可能是由于它们较低的反射率,较低的光学深度和较小的自遮蔽效应。我们还发现,C环和卡西尼司是相当明亮的B和A环在和平号在2008年和环亮度的径向对比度是在2005年,这被解释为一个季节性的结果与太阳和观察者的高度变化环平面。
2016-12-06 astro-ph.EP
Seasonal and radial trends in Saturn's thermal plasma between the main rings and enceladus
卡西尼号延长任务的一个目标是检查土星磁层、卫星和环的季节变化。最近,我们表明,主环和土卫二之间的磁层等离子体表现出时间依赖性,我们将其归因于主环的季节性变化的氧源(Elrod等人,2012年)。随后在高能离子组成中看到这种时间变化(Christon等人,2013年)。在这里,我们在我们的分析中包括了卡西尼等离子体光谱仪(CAPS)的最新测量结果(Elrod等人,2012)和建模(Tseng等人,2013年a)的时间和径向依赖的热等离子体之间的区域的主环和轨道的土卫二。2012年的数据,在春分之后,主环的北侧被照亮,似乎与季节变化一致。虽然在这一地区的热等离子体来自两个来源,扩展环大气和土卫二环面,有非常不同的径向和时间的趋势,重离子密度被发现表现出陡峭的径向依赖性,是类似的所有年份检查。使用我们的化学模型,我们表明,这种依赖性需要一个径向依赖土卫二环面比不同于最近的模型,或更有可能,增强重离子淬火与主环边缘的距离减小。我们研究了可能的物理过程,并认为向内扩散的高能背景辐射在主环边缘的沉淀可能起着重要的作用。
2013-12-14 astro-ph.EP
The long-term steady motion of Saturn's Hexagon and the stability of its enclosed jet-stream under seasonal changes
研究基于2008-2014年观测,发现土星北极六边形及其喷流在季节变化下长期稳定,旋转周期约10小时39分,并可能揭示土星真实自转。
2024-02-09 astro-ph.EP
Seasonal Variability of Saturn's Tropospheric Temperatures, Winds and Para-H$_2$ from Cassini Far-IR Spectroscopy
利用Cassini的复合红外光谱仪(CIRS)对土星氢氦连续谱的远红外16-1000 $μ$ m谱进行反演,建立了对流层上部近连续的氢氦连续谱记录(70-700毫巴)温度和para-H $_2$分数作为纬度,压力和时间的函数,为土星年的三分之一(2004-2014,从北部冬季到北部春季)。热场揭示了反转夏季不对称叠加到带/区结构的证据。到2014年,温度结构几乎关于赤道对称,季节性滞后时间随深度增加,并与辐射气候模型定性一致。对流层霾(100-250毫巴)的局部加热对温度廓线产生了明显的扰动,这种扰动在幅度和位置上发生了变化,在秋季半球下降,在春季增长。对-H $_2$的变化($f_p$)的分布是微妙的,春季半球(200-500毫巴)上升0.02-0.03毫巴,受到(i)2010年春季风暴和赤道上升流平流的低$f_p$空气;(ii)北部高纬度高$f_p$空气下沉的扰动,造成$f_p$南北不对称的发展。相反,在对位-H $_2$不平衡中的移位不对称性主要反映了变化的温度结构(和$f_p$的平衡分布),而不是由化学转化或运输引起的$f_p$的实际变化。CIRS结果插值到季节周期中的同一点,重新分析旅行者1号观测结果显示出定性的一致性,但赤道区和赤道带附近的热带对流层顶除外,在那里,与土星平流层振荡有关的冷温度异常的向下传播可能会扰动对流层顶温度、para-H $_2$和风。[删节]
2015-09-08 astro-ph.EP
2D photochemical modeling of Saturn's stratosphere. Part II: Feedback between composition and temperature
土星的轴向倾斜产生季节的方式与地球相似。平流层的温度和组成都受到这种随纬度变化的日照的影响。热结构由平流层中的碳氢化合物的量控制和调节,其充当从UV到远IR光谱范围的吸收剂和冷却剂,并且这种结构影响碳氢化合物的量。我们在这里研究的化学成分和热结构之间的反馈耦合的纬度和季节的光化学模式与辐射的季节模式。我们的结果表明,在平流层较高的季节性温度峰值,与季节性增加的太阳辐射,是提前移动的最大太阳辐射峰值。这种变化随着纬度的增加而增加,这是由于春季平流层冷却剂的数量较少造成的。在80 $^{\circ}$在两个半球,温度峰值在1d-2毫巴被认为是发生半个赛季之前,由辐射季节模型,假设空间和时间均匀分布的冷却剂预测。这种变化随着压力的增加而逐渐减小,直到大约0.5mbar的压力水平时消失。然而,热场对丰度分布的反馈很小。这种反馈修改了预测的赤道到极点的温度梯度。当考虑到这种反馈时,可以更好地再现mbar压力水平下的温度梯度。在较低的气压水平下,热结构似乎偏离了Guerlet等人(2014)先前提出的纯辐射季节平衡。虽然与卡西尼号观测到的平流层温度绝对值的一致性是中等的,但这是迈向完全耦合的GCM-光化学模型的必要步骤。
2015-12-09 astro-ph.EP
Global seasonal variations of the near-surface relative humidity levels on present-day Mars
我们调查全球近地表相对湿度和相关属性的季节变化,如温度和水蒸气体积混合比在火星上使用的计算模型和测量数据。我们专注于当地时间凌晨2点的快照,以消除日射差异相关的日常影响,并能够比较基于LMDZ GCM的建模数据与MGS TES的观测结果的计算。我们通过研究火星年中的四个特定日期来研究季节效应,这四个日期是北方的春分、夏至、秋分和冬至。我们确定了三个特定的区域,近地表的相对湿度水平系统高于其附近,无论季节。我们发现,这些地区与低热惯性特征相吻合,这些特征控制着行星的地面温度,并且很可能覆盖着粒度小于$\sim$ 40 $μ$ m的未固结细尘。通过比较两个不同高度(近地面,距地面$\sim$ 23 m)的相对湿度、温度和水蒸气体积混合比的数据,我们证明了热惯性在确定近地面湿度水平中起着重要的作用。我们还注意到,在夜间,水蒸气水平在距地表$\sim$ 4米处下降。这与温度和热惯性值一起表明,水蒸气可能在上述三个区域的近地面大气和地面上在夜间凝结。这种凝结可能以盐水、细粒的润湿或潮解的形式出现。这项研究具体说明了当今火星表面上拟议冷凝的感兴趣区域,未来可能会通过现场测量进行检查。
2019-02-20 astro-ph.EP
A Survey of Cassini Images of Spokes in Saturn's Rings: Unusual Spoke Types and Seasonal Trends
基于卡西尼图像调查土星B环辐条,发现混合辐条及季节趋势,辐条活动在太阳接近环平面时显著增强。
2025-01-14 astro-ph.EP
Vertical structures induced by embedded moonlets in Saturn's rings: the gap region
我们研究了土星环中螺旋桨结构的垂直范围。我们的重点在于间隙区域的螺旋桨和非倾斜的螺旋桨卫星。为了描述螺旋桨的垂直结构,我们扩展了Spahn和Sremcevic(2000)的模型,以包括垂直方向。我们发现,环粒子与非倾斜小卫星的引力相互作用不会引起相当大的环粒子的垂直偏移,但会引起相当大的热运动在环平面。我们希望环粒子碰撞,部分转换成环粒子的垂直偏移的横向诱导的热运动。对于螺旋桨的间隙区域,我们计算间隙平均螺旋桨高度的顺序为0.7希尔半径,这是小卫星半径的顺序。在我们的模型中,螺旋桨高度呈指数下降,直到粘性加热和碰撞冷却平衡。我们估计希尔半径为370米和615米的螺旋桨埃尔哈特和布莱里奥。我们的模型预测埃尔哈特推进器在土星2009年春分点的方位角范围约为120公里,与卡西尼图像确定的值一致。
2012-08-23 astro-ph.EP
Seasonal Evolution of Saturn's Polar Temperatures and Composition
土星极地大气温度和碳氢化合物组成的季节性演变来自卡西尼复合红外光谱仪(CIRS)7-16 $μ$ m热红外光谱仪。我们构建了一个近连续的记录60 $^\circ$从北冬/南夏(2004年,$L_s=293^\circ$)通过春分(2009年,$L_s=0^\circ$)到北春/南秋(2014年,$L_s=56^\circ$)的大气变率极向。热对流层极地气旋和北极带的六边形形状都是整个十年观测的持续特征。六边形顶点在2007年3月至2013年4月间向西旋转了$\approx30^\circ$经度,证实了它们在旅行者定义的系统III经度系统中并不像以前认为的那样是静止的。南极平流层辐射的扩展区域在75 $^\circ$附近的急剧温度梯度的两极急剧冷却,与乙炔和乙烷丰度的耗尽相一致,并暗示平流层上升流的垂直风速为$w\approx+0.1$ mm/s。这反映了北极平流层的普遍变暖和乙炔和乙烷丰度的增强,这似乎是最强烈的75 $^\circ$ N向极,这表明沉降在$w\approx-0.15$ mm/s。然而,预计在北半球夏至(2017年,$L_s=90^\circ$)前在75 $^\circ$ N附近形成的平流层辐射的急剧梯度尚未被观测到,因此我们继续等待北半球夏季平流层涡旋的发展。2008-2010年探测到北极对流层和平流层温度的最低值(比冬至晚一个季节,即6-8年);南极最高值似乎出…
2014-12-19 astro-ph.EP
Seasonal changes in the middle atmosphere of Titan from Cassini/CIRS observations: temperature and trace species abundance profiles from 2004 to 2017
卡西尼/复合红外光谱仪(CIRS)仪器已经观测了土卫六近半个土星年的中层大气。我们使用通过最新校准管道处理的CIRS数据集来表征土卫六中层大气中温度和丰度分布的季节性变化,从卫星周围的北半球冬季到北半球夏季初。我们使用的临边光谱从590至1500厘米$^{-1}$在0.5厘米$^{-1}$光谱分辨率,这使我们能够探测不同的高度。我们在固定高度网格上对每次飞越期间记录的临边光谱进行平均,以增加信噪比。这些热红外数据进行了分析,通过辐射转移代码加上一个反演算法,以恢复垂直温度和丰度分布。这些剖面图的高度范围约为100至600公里,垂直分辨率为10或40公里(视观测情况而定)。在两个极地地区,冬季都有一个涡旋,那里的温度和成分发生强烈的变化。在这个季节,我们观察到全球丰富的光化学化合物在中间层和平流层和热平流层顶位于0.01毫巴左右,都链接到一个极点到极点的环流细胞的下降流。在2009年12月至2010年4月的北方春分之后,在北极0.01毫巴区域以上发生了更强的光化学化合物增强,这可能是由于光化学和动力学效应的综合作用。在2015年的南方秋季,在南极上空,我们还观察到光化学化合物的强烈富集,这有助于平流层在0.2毫巴以上的冷却。2009年12月,在接近北春分的时候,74°N的温度廓线表现出一种振荡,我们用惯性重力波解释这种振荡。
2019-10-28 astro-ph.EP
Seasonal variation of Saturn's Lyman-$α$ brightness
本研究利用Cassini/UVIS观测数据,通过多元回归和辐射传输模型分析土星莱曼-α昼辉的季节变化,发现氢光学厚度的季节趋势与光化学模型预测一致,但时间变幅远超模型预期。
2024-07-12 astro-ph.EP physics.space-ph
Saturn Variable Thermosphere
我们对土星中性热层的了解远远优于其他巨行星,这是由于卡西尼紫外成像光谱仪(UVIS)对迄今为止分析的15次太阳掩星和26次恒星掩星的观测。这些测量产生H2作为主要物质,H摩尔分数的上限为5%。下边界附近的推断温度约为150 K,在赤道纬度上升到约400 K的渐近值,并随纬度增加到550-600 K范围内的极地值。后者与估计的极光总功率输入约10 TW一致,产生焦耳和高能粒子加热约5- 6 TW,比太阳EUV/FUV加热大一个数量级以上。这种极光加热将足以解决土星热层加热的能源危机,如果它可以有效地重新分配到低纬度。推断的热层结构产生极向压力梯度的等势面一致的极光加热和极向温度升高。高空的梯度风平衡与这些压力梯度意味着向西的逆行风约为500 m/s或中纬度地区的马赫数约为0.3。掩星揭示了热层的膨胀,在春分或秋分之后达到峰值,与太阳活动反相关,显然是由不明原因的低热层加热驱动的。He的摩尔分数仍然不受约束,因为没有卡西尼UVIS He 58.4 nm气辉测量已经公布。
2016-10-24 astro-ph.EP
Disruption of Saturn's ring particles by thermal stress
航天器和地面观测表明,土星的主环缺乏大于10米的粒子。潮汐或卫星/彗星的碰撞破坏被认为是主环的起源;然而,由于水冰和岩石的高机械强度,土星的潮汐本身无法将公里大小的碎片研磨成亚米大小的颗粒。问题是为什么这么大的粒子没有留在现在的环中。已知由昼夜和季节温度变化引起的热应力可导致月球和类地行星上的巨石风化和破碎,并有助于灰尘和风化层的产生,然后这种热应力可破碎大于临界半径的颗粒,而不能小于临界半径。在这项研究中,我们研究了热应力对土星环颗粒的作用。我们发现热应力可以研磨大于10-20 m的多孔环颗粒,这解释了土星环中缺乏大于10 m的颗粒。此外,热应力的碎裂也适用于天王星的埃培林环。此外,由昼夜或季节性温度变化引起的热应力作用于冰卫星和小行星表面的巨石,可能在其大小的演变中发挥重要作用。我们的计算解释了冰卫星上缺乏巨石的原因,除了地质活跃的地区,如土卫二的老虎条纹,那里的巨石是由最近的地质活动提供的。我们预测,未来的观测可以在木卫二地质活跃的裂缝周围发现许多巨石。
2022-05-11 astro-ph.EP
Polar Confinement of Saturn's Magnetosphere Revealed by in-situ Cassini Observations
等离子体旋转在决定土星圆盘状磁层的大小和形状方面起着重要作用。由于这类障碍物与太阳风之间的相互作用,预计两极地区的磁层将更加局限于赤道。此外,在远离春分点的时候,预计会出现南北不对称,磁层顶将进一步局限在一个半球,但在另一个半球的局限性较小。由于缺乏高纬度航天器的观测,对这种限制的程度进行研究受到了限制。在这里,首次使用卡西尼号航天器在2007年至2009年期间的一系列高倾角轨道上获得的现场数据观察到土星磁层顶极地局限的直接证据。根据以前的作者建立的技术,我们假设太阳风动态压力(卡西尼号通常无法直接测量)和磁层内的磁场加等离子体压力之间的平衡。因此,这一假设使我们能够估计上游太阳风动力压力($D_P$)的一系列磁层顶交叉,从而确定预期的位置和全球形状的磁层顶作为一个功能的$D_P$。从熟悉的磁层轴对称模型中观察到一个明显的发散,其特征可能是“表观扁平化参数”为0.81+0.03/-0.06(表示名义轴对称边界沿$Z_{KSM}$轴的简单膨胀,使得在这个方向上的范围减少了19%)。该数字对$D_P$的变化不敏感。
2014-01-10 astro-ph.EP
Dynamics of the dust rings and satellites of Uranus and of the Saturn's F-ring
天王星的$μ$环和$ν$环与Puck、Mab、Portia和Rosalind卫星组成了一个次级环月系统。这些环很脆弱,主要由微米颗粒组成,这些颗粒会受到太阳辐射压力的强烈干扰。我们对一个粒子样本在太阳辐射力和行星扁率影响下的轨道演化进行了数值分析,并结合了与近距离卫星的引力相互作用。最有可能的结果是碰撞和粒子沉积在这些卫星的表面上。由于这种机制往往会导致环的材料耗尽,我们调查了这些尘埃颗粒的其他来源。通过对行星际流星体流量的粗略估计,我们发现Mab的抛射可以产生一个光学厚度与观测相当的环。对F环尘埃带进行了类似的分析。由于土星的扁率的阻尼防止了偏心率的夸大变化,并增加了粒子的寿命。因此,使用卡西尼号图像对F环的光度研究显示,在过去的25年里,土星F环的亮度有了实质性的增长。卡西尼号和旅行者号的相位曲线形状相似,这表明尽管尘埃颗粒的数量增加了,但总体尺寸分布没有变化。在2007年晚些时候,当太阳穿过环平面时,在春分期间观察到了弥漫在天王星环中的尘埃带。使用VLT拍摄的图像经过处理,然后组合成长曝光帧。对于每个帧,提取南北径向轮廓。它们将用于开发光度模型。
2013-07-11 astro-ph.EP
A Hexagon in Saturn's Northern Stratosphere Surrounding the Emerging Summertime Polar Vortex
土星的极地平流层在季节性的增长和消散过程中表现出广阔的、温暖的、朝向$\sim75^\circ$纬度极向的涡旋,这些涡旋在夏季最强,而在冬季则不存在。卡西尼号对土星系统的长期探索使得可以使用红外光谱法来追踪北极平流层涡旋的形成,这是一个温度升高和毫巴压力下碳氢化合物丰度升高的区域。我们限制了两个半球平流层涡旋形成和消散的时间尺度。虽然NPSV形成于北半球晚春,但在卡西尼号侦察结束时(北半球夏至后不久),它仍然没有显示出南极夏季时明显的温度和成分对比。新形成的NPSV以$78^\circ$ N附近的平流层热梯度加强为边界。出现的边界是六边形的,这表明负责土星长期存在的极六边形的罗斯比波-以前预计被困在对流层中-可以影响土星云层上方约300公里的平流层温度。
2018-09-03 astro-ph.EP
Saturn's Atmosphere in Northern Summer Revealed by JWST/MIRI
JWST/MIRI首次对土星北半球夏季进行4.9-27.9 $μ$m成像,反演了温度、气溶胶及化学物质分布,揭示了极地涡旋变暖、赤道风切变及半球间环流逆转等季节性演化特征。
2023-09-12 astro-ph.EP
Long slit Spectropolarimetry of Jupiter and Saturn
我们提出了基于地面的木星和土星的临边偏振测量,包括波长为7300 A的全圆盘成像偏振测量和覆盖波长范围为5200至9350 A的空间分辨(长缝)偏振光谱。对于木星的极区,我们发现wl=6000 A时有一个非常强的径向偏振,其视宁度校正最大值在南方约为+11.5%,在北方约为+10.0%。我们的模型计算表明,高的肢体偏振可以解释为强偏振(p~1.0),高散射(Ω ~0.98)的雾粒子与散射不对称参数g~0.6预期的聚集粒子。与低纬度地区相比,推导出的粒子参数明显不同。木星的分光偏振显示,与邻近的连续谱相比,极肢偏振向较长波长方向减少,强甲烷带的偏振显著增强。对于低纬度地区,分数偏振很小,为负,除了在8870 A处的强CH 4波段外,它几乎不依赖于波长。土星的南极显示出比木星两极更低的极化(p~1.0-1.5%)。土星的分光偏振信号随波长迅速下降,并且在吸收带中的分数偏振没有显着增强。这些特性可以用垂直延伸的平流层霾区来解释,霾区由小于100 nm的小颗粒组成。此外,我们发现了一个以前没有观察到的强偏振功能(p=1.5-2.0%)附近的土星赤道。这种偏振信号的来源尚不清楚,但可能与季节效应有关。
2011-01-26 astro-ph.EP
Conjugate observations of Saturn's northern and southern H3+ aurorae
我们对2011年4月10米凯克II望远镜获得的H3+光谱的最近高空间和光谱分辨率地面红外观测进行了分析。我们观察了土星北部和南部极光区的H3+发射,同时,在两个多小时的过程中,随着土星旋转,沿着中央子午线获得光谱图像。以前的地面工作只得出了一个单独的极地地区的平均温度,总结了整个晚上的观测结果。在这里,我们分析了20个H3+光谱,每个半球10个,同时在南北两极地区提供H3+温度,柱密度和总排放量,改善了过去的结果在时间节奏和一致性。我们发现:(1)北方春季平均温度为527 ± 18 K,南方秋季平均温度为583 ± 13 K; 2)这种温度上的不对称性可能是总热层加热速率与总热层加热速率之间成反比关系的结果。(焦耳加热和离子拖曳)和磁场强度-即较大的北向场强度导致总加热速率降低和温度降低,而与季节无关,3)这意味着热层加热和温度对季节效应相对不敏感。
2013-11-08 astro-ph.EP
An Enduring Rapidly Moving Storm as a Guide to Saturn's Equatorial Jet's Complex Structure
本研究通过2015年土星赤道一场450米每秒高速移动的持续亮风暴,结合辐射传输模型揭示赤道急流存在三层运动、强垂直风切变及时间变化性,为巨行星急流模型提供观测依据。
2024-01-31 astro-ph.EP
Seasonal solar wind speeds for the last 100 years: Unique coronal hole structures during the peak and demise of the Grand Modern Maximum
太阳冕洞是高速太阳风流的来源,这会造成持续的地磁活动,特别是在高纬度地区。在这里,我们估计季节性太阳风的速度在1 AU的过去100年使用高纬度地磁测量,并表明,他们提供的信息的长期演变的重要结构的太阳大尺度磁场,如持续的冕洞。我们发现,百年演变的太阳风速度在1 AU是不同的春分和夏至,反映了差异的演化极冕洞扩展和孤立的低纬度冕洞。1952年,在第18个太阳活动周的下降阶段,赤道太阳风的速度达到了百年来的最大值,这证明了在太阳活动的现代大高峰之前,极冕洞有着异常持久的扩展。另一方面,至日速度在第23个太阳活动周的下降阶段达到了百年来的最大值,这是由于低纬度的大日冕洞。类似于第23个周期的季节性速度配置在更早的时候没有发现,即使是在20世纪初不太活跃的周期中也没有发现。因此,在第23周出现的持续的、孤立的低纬度冕洞与太阳黑子活动的绝对水平无关,而很可能与现代大极大期的消亡有关。
2016-12-15 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Uranus in Northern Mid-Spring: Persistent Atmospheric Temperatures and Circulations Inferred from Thermal Imaging
我们展示了天王星在13.0微米和18.7微米波长下的中红外成像结果,传感来自平流层和对流层上部的发射,使用甚大望远镜(VLT)的VISIR仪器获得,2018年9月4日至10月20日。我们结合使用反向和正向建模,分析这些北方仲春(L_s~46)图像,并将其与档案数据进行比较,以评估自1986年冬至和随后的春分以来的季节变化。我们发现这些数据与对流层上部温度结构的微小变化(< 0.3 K)相一致,扩展了Orton等人(2015)之前的结论,在春分之后,北极的温度只有轻微的增加。此外,13微米平流层发射的时空变化的研究首次,揭示了纬向变化和半球不对称的模式没有预测。最后,我们调查的平流层发射的性质,并表明,所观察到的分布似乎相关,并可能耦合到底层对流层发射六标度高度以下。观测结果与中纬度加热或乙炔丰度增加一致。考虑到潜在的机制和额外的观察,我们赞成乙炔富集在中纬度地区的对流层上层环流,这似乎能够运输甲烷从对流层的延伸,通过冷阱,并进入平流层随后的光解乙炔的模型。
2019-11-28 astro-ph.EP
Dust release from cold ring particles as a mechanism of spoke formation in Saturn's rings
针对土星环辐条成因争议,本文提出低温环粒子吸附O2以降低尘埃内聚力并由静电力释放尘埃的新模型,解释其位置、寿命、扩展速度与季节性。
2024-03-05 astro-ph.EP
Global climate modeling of Saturn's atmosphere. Part IV: stratospheric equatorial oscillation
卡西尼号上的复合红外光谱仪(CIRS)揭示了平流层温度的赤道振荡,让人想起地球的准两年振荡(QBO),以及土星环下的异常高温。为了更好地了解土星平流层大气环流的这些主要特征,我们将在以前的出版物中已经用于研究对流层动力学、喷流形成和行星尺度波活动的伽利略-土星全球气候模型(GCM)扩展到更高的高度。首先,研究了高层模式顶部对对流层纬向急流的影响和动能分布。升高模式顶部可以防止对流层顶能量和涡度拟能的积累。参考GCM模拟与1/2 $^{\circ}$纬度/经度分辨率和一个凸起的模式顶部表现出类似QBO的振荡所产生的解决行星尺度波。然而,周期更不规则,向下传播比观测快。此外,相比CIRS观测反演,模拟的QBO样振荡低估了一半的赤道温度异常的幅度和垂直特征长度的赤道振荡。这类QBO振荡主要是由向西传播的波驱动;一个显着缺乏东向波强迫解释了波动向东阶段的QBO振荡。在北纬20 $^{\circ}$和南纬20 $^{\circ}$,土星-土星大气环流模式交替地在北半球和南半球表现出几个强的季节性东向急流。这些喷流与环的阴影有关。使用GCM模拟没有环的阴影,我们显示其对土星的平流层动力学的影响。剩余平均环流和涡动强迫都受到环阴影的影响。
2020-06-24 astro-ph.EP physics.ao-ph
The surface temperature of Europa
以前对木星卫星木卫二年平均地面温度的估计忽略了木星绕太阳轨道偏心率的影响,木卫二冰的发射率和热容量的影响,木卫二日食的影响(即,木卫二在木星阴影内的相对时间),木星辐射的影响,以及木卫二内部加热的影响。其他研究集中在日周期,但忽略了上述一些因素。此外,据我们所知,木卫二的地面温度的季节循环没有估计。本文系统地估算了木卫二的日、季和年平均地面温度,其中考虑了木卫二的反照率、比辐射率、热容和日食,以及木星的辐射、内部加热和偏心率。对于0.05 W/m $^{-2}$的典型内部加热率,赤道、极地、全球和年平均地面温度分别为96 K、46 K和90 K。我们发现高纬度地区的温度受内部加热的影响很大,特别是在冬至期间,这表明高纬度地面温度的测量可以用来约束内部加热。我们还估计了进入土卫二的太阳辐射,土星的卫星。
2019-06-03 astro-ph.EP
On the mass and origin of Chariklo's rings
2013年和2014年对半人马座10199 Chariklo及其环系统的观测一致表明,内部更大质量的环的径向宽度随经度而变化。这有力地表明,尽管Chariklo的大四极矩应该引起快速的微分进动,但这个环具有有限的偏心率。如果像天王星环那样,环的自引力维持了拱点的排列,我们估计环的质量是10^16 g的几倍,典型的颗粒大小为几米。这意味着碰撞扩展时间很短,约为10^5年,比半人马座几百万年的典型动力学寿命稍短,比太阳系的年龄短得多。鉴于这一时间限制,我们评估以前提出的环形成途径,包括碰撞弹射和卫星中断。我们还详细研究了一种形成机制,即在Chariklo被巨行星向内散射后,通过升华的CO和/或N_2的流出,将Chariklo表面的尘埃颗粒送入轨道。后一种情况预测环应该在100公里级的半人马座中很常见,但在柯伊伯带天体和较小的半人马座中很少见。它还预测,半人马座应该显示出彗星活动的季节性变化,活动最大值发生在春分后不久。
2016-02-04 astro-ph.EP
Variability in Titan's Mesospheric HCN and Temperature Structure as Observed by ALMA
本研究利用ALMA多年观测数据,分析土卫六中间层至热层的HCN和温度廓线,发现温度差异达10-30K、HCN丰度变化近两个数量级,揭示能量收支失衡及中间层顶高度转变,为理解其季节变化提供新见解。
2024-02-02 astro-ph.EP physics.ao-ph