厚大气层中由压力依赖的红外透明度决定的常见 0.1 bar 对流层顶

尽管地球、泰坦、木星、土星、天王星和海王星在大气成分、重力、内部热量和日照方面存在巨大差异，但在它们的大气中，最低大气温度即对流层顶均出现在约 0.1 bar 的压力处。在所有这些天体中，对流层顶将受短波太阳辐射吸收控制的平流层温度廓线与以下以对流、天气和云为特征的区域分隔开来。然而，对流层顶为何出现在接近 0.1 bar 的特定压力处尚不明显。在此，我们利用基于物理的模型证明，在低于 0.1 bar 的大气压力下，对热辐射的透明度使得短波加热占主导地位，从而形成平流层；在更高压力下，大气对热辐射变得不透明，导致温度随深度增加并引发对流。源于分子吸收共有物理机制的红外不透明度对压力的共同依赖性，决定了 0.1 bar 的对流层顶。我们假设约 0.1 bar 压力处的对流层顶是许多厚大气层的特征，包括我们银河系内外的系外行星和系外卫星。明智地利用这一规则有助于约束大气结构，从而约束系外行星的表面环境和宜居性。