【摘要】：與類木行星等氣態(tài)巨行星相比,冰巨星是由大量比氫氦重的氣體成分(甲烷、氨、硫化氫等)組成的氣體行星,天王星和海王星便是典型的冰巨星。研究天王星和海王星將有助于研究太陽系和行星的形成演化,以及冰巨星大氣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、熱源驅(qū)動(dòng)機(jī)制等問題。本篇論文集中探究了天王星和海王星大氣中甲烷和氫的變化情況。我們?cè)?016年8月18日和19日使用中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)麗江天文觀測(cè)站的2.4m望遠(yuǎn)鏡,對(duì)天王星和海王星進(jìn)行了可見光和近紅外波段的光譜觀測(cè),使用終端為YFOSC(云南暗天體分光成像儀),波長(zhǎng)覆蓋范圍為320～983nm;在2016年8月26日使用中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)興隆觀測(cè)站的2.16m望遠(yuǎn)鏡,對(duì)天王星和海王星進(jìn)行了可見光和近紅外波段的光譜觀測(cè),使用的終端是BFOSC(北京暗天體分光成像儀),波長(zhǎng)覆蓋范圍為385～900nm。使用IRAF對(duì)光譜進(jìn)行了初步的處理,又使用太陽輻射光譜ASTM G173-03得到了天王星的光譜反照率。由于18日和19 日兩天拍攝天王星的間隔時(shí)間為23小時(shí)左右,海王星的間隔時(shí)間為25小時(shí)左右,因此在兩次觀測(cè)之間天王星和海王星都經(jīng)過了大約一個(gè)半自轉(zhuǎn)周期。我們使用麗江天文觀測(cè)站2.4m望遠(yuǎn)鏡拍攝到的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,可以得出兩顆冰巨星的大氣成分在不同經(jīng)度上的變化。通過對(duì)比得出,由于天王星和海王星大氣中的緯向風(fēng)較為劇烈,物質(zhì)交換比較充分,因此甲烷和氫在經(jīng)度上的是均勻分布的。我們將2016年在興隆觀測(cè)站使用2.16m望遠(yuǎn)鏡拍攝到的天王星光譜,與1994年、1995年在智利拉西拉天文臺(tái)1.5m望遠(yuǎn)鏡拍攝的天王星光譜和2002年、2012年由哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝到的天王星光譜相結(jié)合,借用模型進(jìn)行對(duì)比,得出天王星大氣中甲烷和氫的混合比在2002年之前是逐年下降的,而在其后則是逐年上升,但是由于缺少2007年天王星過春分點(diǎn)時(shí)的光譜數(shù)據(jù),目前無法確認(rèn)甲烷和氫混合比的年際變化的拐點(diǎn)的具體年份。同時(shí)根據(jù)混合比變化曲線,可以推測(cè)天王星大氣存在一個(gè)時(shí)標(biāo)長(zhǎng)于二十年的變化周期。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P185
【圖文】：

圖 1.1 系外類海王星和太陽系內(nèi)冰巨星的軌道半長(zhǎng)徑對(duì)比移。在對(duì)太陽系演化的研究中，同樣顯示了太陽系內(nèi)的兩顆冰巨星在形成中存在軌道遷移的現(xiàn)象，比如在原氣體盤消散后，天王星和海王星便在殘子盤之間的相互作用下而向外遷移丨義Nz乩NdNoNrNo NeNt 鄉(xiāng)NlN.丬 串豐N1N5N)。因此，研究系外類

鄉(xiāng)N) 緯向風(fēng)速單位為NmN/乳；NbN) 緯向風(fēng)速單位為羅斯貝數(shù)圖 1.5 氣體行星表面緯向風(fēng)風(fēng)速隨緯度變化的示意圖(Aurnou et al., 2007)由于缺少對(duì)緯向風(fēng)垂直結(jié)構(gòu)的直接觀測(cè)數(shù)據(jù)，因此一直存在著兩種模型

(a) (b)(c) (d)圖 1.6 利用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝到的天王星（圖1.6a）、海王星（圖1.6b）中低分辨率光譜，以及 2.16 m望遠(yuǎn)鏡拍攝到的天王星（圖1.6c）、海王星（圖1.6d）大氣中甲烷在619 nm處的高分辨率吸收線層，甲烷就會(huì)由于冷凝和甲烷冰晶的產(chǎn)生被抽運(yùn)到高處，在那里被大氣的經(jīng)向環(huán)流輸送到高緯度地區(qū)，然后再下降到低處。乓NrNoNmNoNv乳NkNy等人丨乓NrNoNmNoNv乳NkNy NeNt 鄉(xiāng)NlN.丬串豐豐丹N)使用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡和凱克望遠(yuǎn)鏡在天王星到達(dá)春分點(diǎn)時(shí)（串豐豐N7年）拍攝的數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)由太陽輻射的影響，在天王星北緯臨N5 形成一條亮帶的同時(shí)，在南緯臨N5 附近有一條亮帶正在消失。同年，乓NrNoNmNoNv乳NkNy等人丨乓NrNoNmNoNv乳NkNy NeNt鄉(xiāng)NlN.丬 串豐N1臨N)還發(fā)現(xiàn)在天王星南極區(qū)甲烷的沉降與在北極區(qū)的沉降在深度和大小上是相似的，他們認(rèn)為這種相似非常重要，因?yàn)樵谀蠘O區(qū)則從未有對(duì)流活動(dòng)的明顯信號(hào)被觀測(cè)到

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2752370