偏振观测到的地球行星云虹

行星大气中的散射过程会产生特征性现象，这些现象在偏振中尤其容易被观测到。对于地球而言，分子散射和小颗粒散射都会在其相位曲线上留下特定印记。富含液态水大气的一个明确预言是，在约 138–144deg 的散射角处存在虹的特征。地光使我们能够在线性偏振中观测到主虹。我们使用甚大望远镜上的 FORS2 观测了相位角从 33deg 到 65deg（太阳—地球—月亮角）的地光偏振光谱。这些光谱被用于推导 B、V、R 和 I 波段的偏振度，以及从 33deg 到 136deg 的相位曲线。新的观测延伸到了可从地面观测的最小相位。地球的偏振度在相位角低于 45deg 时随相位角减小而增大。通过将观测到的相位曲线与地球型大气模型比较，我们能够确定水的折射率，并将平均水滴大小限制在 6–7 mum。此外，我们可以反演出液态水云的平均云分数为 0.3，以及水云的平均光学厚度在 10 到 20 之间。我们的观测使我们能够辨别地球大气两种根本不同的散射机制：分子散射和颗粒散射。通过适当反演相位曲线，可以高保真地反演物理和化学性质。对太阳系外行星偏振相位曲线的观测对于彻底刻画其大气将极具价值。