Cassini UVIS 对 Io 等离子体环的观测. II. 径向变化

2001 年 1 月 14 日，在 Cassini 航天器最接近 Jupiter 后不久，紫外成像光谱仪 (UVIS) 对 Io 等离子体环的子夜扇区进行了一次径向扫描。此前从未在这一地方时观测过 Io 环。UVIS 数据由波长范围 561{\AA}-1912{\AA} 的 Io 等离子体环二维光谱色散图像组成。我们开发了一个包含 CHIANTI 数据库中最新原子物理数据的光谱发射模型，以推导环等离子体成分随径向距离的函数关系。从 UVIS 环光谱推导出的电子温度通常低于 Voyager 时代观测到的值。我们发现从 UVIS 光谱推导出的环离子成分与 Voyager 时代的成分显著不同。值得注意的是，环中含有的氧少得多，总氧硫离子比为 0.9。平均离子电荷态已升至 1.7。我们在 3{\sigma} 水平上探测到了 Io 环中的 S V。S V 的混合比为 0.5%。所用的光谱发射模型可以近似电子非热分布的效应。使用 kappa 电子分布推导出的离子成分与使用 Maxwellian 电子分布推导出的相同；然而，kappa 分布模型需要更高的电子柱密度以匹配观测到的光谱亮度。推导出的 kappa 参数值随径向距离递减，且与 Ulysses URAP 仪器 (Meyer-Vernet et al., 1995) 推导出的 8 RJ 处 {\kappa}=2.4 的值一致。观测到的电子柱密度径向分布与磁通管含量 $NL^2$ 正比于 $r^{-2}$ 相一致。