行星大气中 H$_{3}^{+}$ 的建模：垂直梯度对观测量的影响

自约 30 年前在木星极光中发现以来，H$_{3}^{+}$ 离子一直是探测巨行星高层大气的宝贵探针。然而，绝大多数行星 H$_{3}^{+}$ 辐射监测依赖于从穿过发射层的柱积分路径推导参数的观测。此处，我们研究此类路径上密度与温度梯度对测得 H$_{3}^{+}$ 谱及其结果解释的影响。在非等温大气中，由此类观测反演的 H$_{3}^{+}$ 柱密度被发现代表一个下限，比真实大气值低 20% 或更多。天王星电离层的全球模拟揭示，测得的 H$_{3}^{+}$ 温度变化常可归因于易于理解的太阳天顶角效应，而非真实大气变率的指示。最后，基于这些认识，利用电子密度和 H$_{3}^{+}$ 测量的模型复现，在木星上演示了一种推导垂直温度结构的初步方法。行星大气中条件的极度多样与不确定使本工作无法提供一概而论的定量修正因子；尽管如此，我们阐明了若干简单方式，可借此增强 H$_{3}^{+}$ 观测在理解行星大气中本已强大的效用。