系外行星大气的解析模型 II. 基于二流近似的辐射传输

我们使用矩方法对辐射传输进行了全面的解析研究，并在相干极限中包含了非各向同性散射的效应。在这一统一形式体系内，我们推导了描述二流辐射传输（将辐射的传输近似为一对出射和入射通量）、通量限制扩散（描述深部内部的辐射传输）以及温度-压力廓线解的支配方程与解。通常，除非指定一组闭合（Eddington系数），否则该问题在数学上是欠定的。我们证明，如果遵循能量守恒，半球（或半球各向同性）闭合可由辐射传输方程自然导出，而Eddington闭合会导致反射光和热发射的虚假增强。我们设计了在独立数值计算和大气环流模式中实现二流辐射传输的方案。我们使用二流解构建了失控温室效应的玩具模型。我们提出了一种具有非恒定光学不透明度的温度-压力廓线的新解，并阐明了光学和红外波段中非各向同性散射的效应。我们推导了球面反照率和Bond反照率以及光子沉积深度的广义表达式。我们证明，对应于光球层的光学深度值并不总是2/3（Milne解），而是取决于恒星辐照、内部热量以及光学和红外波段散射特性的组合。最后，我们推导了对流状态下总通量、净通量、出射通量和入射通量的广义表达式。