新型冠状肺炎|极光对木星的全球上层大气加热新型冠状肺炎

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摘要从木星接收到的阳光量来看，它的上层大气比预期的要热得多。磁层与大气耦合的过程导致强烈的极光发射和磁极区域的巨大能量沉积，因此，人们认为这种能量的重新分配可以加热地球的其他部分。相反，大多数热层全球环流模型显示，在这个快速旋转的星球上，极光能量被强风困在高纬度地区(3578910) 。因此，还在继续研究其他可能的热源，例如通过重力波和从低层大气发射的声波来加热。每种机制都会在全球的木星温度梯度上留下独特的印记，从而揭示出主要的热源，但由于缺乏全行星的高分辨率数据，这些梯度还没有确定。在这里，我们报告了木星的红外光谱与空间分辨率2经度和纬度，从极点延伸到赤道。我们发现，从极地极光地区到赤道，气温稳步下降。此外，在一段可能由太阳风压缩驱动的活动增强期间，观测到一个高温的行星尺度结构，它可能是从极光传播的。这些观测表明，木星的上层大气主要是由极光能量的再分配而加热的。
主要
2016年4月14日和2017年1月25日， 10米Keck II望远镜使用NIRSPEC(近红外光谱仪14)对木星进行了5个小时的观测，光谱缝隙沿行星旋转轴南北对齐(图1a) 。木星旋转时的光谱图像如图1b c所示，其中H3+离子的旋转振动(ro-振动)发射线从极向赤道延伸。这些离子是木星电离层的主要组成部分，主要分布在距离气压表面1巴以上600 - 1000千米的高空。两条或两条以上的H3+线的强度比可以用来推导该离子的柱平均参数:温度、数密度和光亮度16 。由于假定H3+与木星的上层大气处于准局域热力学平衡16 ，它的导出温度是该区域的代表。详细的H3+拟合过程和参数的全局映射在方法和扩展数据图12 。
图1:2016年4月14日获取的木星光谱的示例设置。
a ，在2.134 μm和4.228 μm波长之间过滤的缝隙观看相机图像。像这样的引导图像每隔9秒拍摄一次，表明裂缝在天空中相对于木星的位置。在这张图片中，可以看到大红斑(左下)和卫星木卫三(左上) 。 b c ，木星的光谱图像，显示光谱亮度是波长和行星中心纬度的函数。在c中看到的大多数排放来自碳氢化合物和烟雾对阳光的反射。明确的垂线是H3+ ro振动发射线:它们在极区最强烈。在3.41277 μm和3.9529 μm处的R(30)和Q(10) H3+线在所有纬度处的高信噪比(SNR)使我们能够绘制全球高空大气能量平衡图，因此是本次研究的重点。在木星上H3+的信噪比很高，这是由于存在一个很深的甲烷吸收带，特别是在b(参考文献27) 。
【新型冠状肺炎|极光对木星的全球上层大气加热】全球上层大气温度地图以前也绘制过，但其空间分辨率如此之高，大约两个像素覆盖了每个半球纬度45-90° ，这使得很难评估极光区域与地球其他地区的联系。在这些地图中，赤道温度与极光值相似，这一发现表明热源在低纬度地区活跃。在图2和图3中，我们展示了木星柱平均H3+温度、密度和亮度的近全球地图，这些都是几千个单独适合光谱数据的产品(见方法) 。利用磁场模型，我们在图2和图3的两极区域叠加了椭圆形的线，每条线都代表了从木星到赤道平面某一特定距离的磁场线的足迹18 。主(极光)椭圆轨迹平均在木星赤道平面的30RJ (RJ是木星在一巴压力水平下的71492千米的赤道半径) 。木卫一和木卫一的卫星足迹是基准标记，从该行星映射到赤道面5.9RJ和2.54RJ 。
图2:木星H3+柱积分温度、密度和辐射的等矩形投影。
投影显示为中央子午线经度(木星系统III)和行星中心纬度的函数。温度(T)和亮度(E)面板的不确定度低于5% ，而柱密度(N)限制在20% 。长长的黑白虚线表示木星的主极光椭圆，短的黑白虚线对应木卫一的磁场足迹，而单条粗大的黑线对应木卫一的磁场足迹(在正文中有描述) 。白色表示没有数据覆盖的区域(或没有结果满足不确定标准的区域) 。 2016年4月14日的中位数(和最大值)不确定百分位数为:温度2.2%(5%)、密度9.4%(15%)和辐亮度2.2%(5%) 。 2017年1月25日的中位数(和最大值)不确定度为:温度1.6%(5%) ，密度5.8%(15%)和辐射1.8%(5%) 。方法描述了映射过程，扩展数据表1-3显示了每个参数映射中使用的bin大小。