一种计入云及其他“表面”效应的系外行星透射光谱解析形式

尽管 Lecavelier des Etangs 等人 (2008) 的形式体系对于理解系外行星透射光谱的成因极为有用，但它并未包含通常与表面和光学厚云层相关的、流量随高度急剧变化所产生的效应。然而，近期对系外行星透射光谱中折射效应的理解进展表明，即使是清澈的厚大气层，也会因折射边界而存在这种流量的急剧变化。我们通过计入所有这些“表面”的一阶效应，推导出一个适用范围更广的解析形式体系，用以计算具有恒定标高的大气层的系外行星有效半径、有效大气厚度及光谱调制。我们证明有效半径不可能位于这些“表面”之下，并且我们的形式体系在清澈大气的情况下与 Lecavelier des Etangs 等人 (2008) 的结果相匹配。我们的形式体系解释了为何云和折射会降低光谱特征的对比度，以及为何折射会随着波长增加而减小瑞利散射斜率，同时也表明这些都是所有“表面”的共同效应。我们引入了“表面”截面的概念，即可观测的最小平均截面，作为表征“表面”位置的一个指标，并提供了一个简单方法来估计它们对均匀大气光谱调制的影响。最后，我们设计了一种数值方法，将我们的形式体系扩展到具有非恒定标高和任意不透明度源的大气层，这是解释观测结果的一个潜在必要步骤。