木星北极光 8 微米 CH4 辐射的长期变率
地球与行星天体物理
2023-08-08 v1
摘要
我们呈现一项关于木星中红外极光 CH4 辐射长期变率的研究。为量化北极光热点的 CH4 辐射变化幅度和时间尺度，我们整理了过去三十年地基望远镜记录的木星 7.7 - 7.9 微米图像。我们发现，向极侧北部极光辐射与较低纬度纬向平均的辐射之比（以下称“相对向极辐射”或 RPR）在一系列时间尺度上表现出 37% 的变率。我们搜寻变率模式，以检验季节性变化的太阳辐照、11 年太阳周期或木星磁层顶处的短期太阳风变率能否解释观测到的演化。RPR 的变率与木星高北纬接收到的太阳辐照呈弱相关（r < 0.2）。这排除了先前工作（如 Sinclair 等人，2017a）提出的短波太阳加热极光产生的霾粒子是平流层下层主要加热机制的假设。我们还发现该变率与月平均太阳黑子数相关性可忽略（r < 0.18），从而排除了与太阳周期相关的变率。在更短时间尺度上，我们发现 RPR 与图像记录前数日木星处的太阳风条件呈中等相关。例如，我们发现 RPR 与前 7 天太阳风动压的均值和标准差的相关分别为 r = 0.45 和 r = 0.51。中等相关表明：1) 仅一部分太阳风压缩导致更亮的向极 CH4 辐射，和/或 2) 一部分 CH4 辐射增亮事件由内部磁层驱动且独立于太阳风。
引用
@article{arxiv.2308.02549,
title = {Long term variability of Jupiter's northern auroral 8-micron CH4 emissions},
author = {James A. Sinclair and Robert West and John M. Barbara and Chihiro Tao and Glenn S. Orton and Thomas K. Greathouse and Rohini S. Giles and Denis Grodent and Leigh N. Fletcher and Patrick G. J. Irwin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.02549},
year = {2023}
}