地球轨道附近尘埃分布的尺寸依赖性

在太阳系中，主要源自小行星碰撞和彗星活动的人行星际尘埃颗粒（IDPs）由于 Poynting-Robertson 拖曳作用漂移至地球轨道。我们分析了由日本首颗红外天文卫星 AKARI 观测到的 IDPs 热发射。在 $9{\rm \mu m}$ 波段，地球轨道后随方向的观测面亮度比前导方向高 3.7%，在 $18{\rm \mu m}$ 波段高 3.0%。为揭示导致前导-后随面亮度不对称的尘埃特性，我们将太阳、地球和尘埃颗粒作为受限三体问题（包含太阳辐射）进行数值轨道积分。颗粒的初始轨道根据主带小行星或木星族彗星的轨道确定。平运动共振中的轨道捕获导致了显著的前导-后随不对称，使得中等尺寸尘埃（~10-100${\rm \mu m}$）产生的不对称比黄道光的还要大。对小行星尘埃按尺寸分布积分得到的前导-后随面亮度差在 $9{\rm \mu m}$ 和 $18{\rm \mu m}$ 波段分别为 27.7% 和 25.3%。相反，若最大尘埃半径设为 $s_{\rm max} = 3000{\rm \mu m}$，彗星尘埃的亮度差在 $9{\rm \mu m}$ 和 $18{\rm \mu m}$ 波段分别计算为 3.6% 和 3.1%。综合考虑这些数值及其误差，我们得出结论：小行星尘埃对黄道红外辐射的贡献小于约 10%，而毫米量级（order of 1 mm）的彗星尘埃主要解释了红外波段的黄道光。