Произвольный спектр планет

Во время подготовки к викторине по астрофизике я столкнулся с вопросом, с которого не знаю, с чего начать, потому что чувствую, что мне не хватает интуиции. Буду признателен за любой отзыв!

Вопрос:

Нарисуйте набросок спектра произвольной планеты и опишите различные компоненты, которые вы ожидаете увидеть в спектре.

Дополнительная информация

В ответах объясняется, что спектр будет иметь два максимума: один на коротких волнах из-за отраженного света, а другой на более длинных волнах из-за излучения черного тела от планеты. Там же говорится, что спектральные линии видны только в отраженном свете.

Какая интуиция стоит за спектром, имеющим соответствующие пики на двух разных длинах волн? Как эти обе эти длины волны определяются математически? Кроме того, почему спектральные линии видны только в отраженном свете?

Другой вопрос (глупый?): спектр планеты — это график зависимости потока от длины волны, верно?

Добро пожаловать в физику SE. У вас есть интересный вопрос здесь. На мой взгляд, это могло бы быть слишком широким, если бы вы не сузили фокус до отраженного света и света черного тела, но в нынешнем виде это выглядит интересно.

Ответы (1)

Я предполагаю, что два упомянутых «компонента» — это рассеянный свет от звезды-хозяина и свет, излучаемый собственно экзопланетой.

Я предполагаю, что последнюю можно считать черным телом, и, как правило, ее температура намного ниже, чем у звезды, поэтому вы получаете спектр черного тела с пиком в инфракрасном диапазоне.

Рассеянный свет будет иметь спектр звезды, если сечение рассеяния не зависит от длины волны. Звезда будет иметь более высокую температуру, чем планета, поэтому она будет иметь пик на более коротких длинах волн. Сложность здесь заключается в том, что маловероятно, что сечение рассеяния будет независимым от длины волны, и поэтому это изменит спектр рассеяния — например, рэлеевское рассеяние даст спектр рассеянного света, который на самом деле увеличивается в сторону более коротких длин волн (подобно спектру рассеянного света от Солнце в атмосфере Земли), и утверждается, что это наблюдалось для некоторых экзопланет.

Комментарий о линиях поглощения немного более загадочен. Спектр рассеяния вполне может содержать особенности поглощения, которые присутствуют в звездном спектре из-за атомов и молекул в звездной фотосфере, но вы также можете получить особенности молекулярного поглощения, когда атмосфера экзопланеты эффективно поглощает определенные длины волн света. С другой стороны, также ожидается увидеть особенности (молекулярного) поглощения в собственном инфракрасном спектре планет (например, из-за воды, метана и т. д. — см. а). Поэтому, если только «ответ», который вы видели, не относится к атомному только линии поглощения (поскольку температура экзопланеты недостаточно высока, чтобы возбудить их), то я этого не понимаю.

Пример для Юпитера показан ниже (обратите внимание на особенности поглощения в собственном спектре Юпитера).Спектр Юпитера

На изображении ниже показаны инфракрасные спектры Юпитера (вверху), Сатурна и Нептуна (внизу) - от Encrenaz et al. (1999) . Излучение в длину около 5 микрон, по существу, является собственным тепловым излучением планеты. Вы можете увидеть множество особенностей поглощения, вызванных молекулами.Спектр Юпитера и Сатурна

здорово иметь примеры спектров :-)
Спасибо всем приветствую. Я совершенно уверен, что ответ относился к атомной абсорбции, хотя это не уточнялось. В этом столько смысла, ура!
Произвольный спектр планет
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v