《2024最美的夜》太阳系天体集体作品光谱分析

此文关联 《2024最美的夜-太阳系天体年终总结》 ，由@EDSS 大佬供稿。

众所周知，光谱是天体的“指纹”，其中包括了丰富的理化信息，诸如物质组成、温度、压力、磁场等。因此，在不同波长范围内对天体进行观测，即可获取其不同的细节信息。

直观来说，光谱其实就是所谓的“彩虹”，可以分为红橙黄绿蓝靛紫七色。事实上，天体光谱要更加的精细且范围更广。

对于行星来说，其本身不发光，是反射的太阳光，因此，其光谱特征是在太阳光谱的基础上产生的。对于太阳光谱，其中包含了许多细锐的黑色吸收线，这是由于太阳大气中的各种元素气体和地球大气的吸收造成的，如图。

而行星光谱，则是在太阳光谱的诸多吸收线上叠加了不同的吸收带。吸收带可以由气体分子造成，即一组紧密靠近的吸收线，并在一定波长范围内组成的谱系。同时吸收带也可以由固体分子形成，即一定波长范围内的连续吸收带，如图。

通过行星光谱分析，可以指导我们在特定光谱范围内拍摄，从而获得更丰富的细节信息。

金星（未拍摄）：

金星的大气稠密且成分复杂，由96%的二氧化碳CO2组成。其余4%主要是氮气N2、水蒸气H2O以及二氧化硫SO2和硫酸H2SO4形式的硫化物。

火星：

火星的大气稀薄，由大95%的二氧化碳CO2和少量氮气N2组成，由于其大气稀薄，因此，其反射光谱的特征主要由表面的铁氧化物形成，约在500-650nm的宽范围内形成很宽的吸收带。同时由于火星两极冠常年存在固态二氧化碳，因此在1000nm以上的近红外到中红外观测可能会获得更多细节。

木星：

木星大气大约89%的氢气H2和10%的氦气He组成。由于朗德因子较小，这些气体对反射对反射光谱几乎没有影响。然而，其余部分主要由0.3%的甲烷CH4、微量的氨NH3组成，这两种气体的吸收主导了木星反射光谱的特性。因此通过对600nm以上的红端及近红外进行拍摄可以获得其细节（主要特征波段：620-630nm、660-750nm、775-810nm、860nm以上）。

土星：

土星大气约96.3%的氢气H2、3.25%的氦气He、0.45% 的甲烷CH4、微量的氨NH3和其他气体组成。其光谱与木星光谱细节十分类似。（主要特征波段：620-630nm、660-750nm、775-810nm、860nm以上）

天王星：

天王星大气由82.5%氢H2、15.2%氦He、2.3%甲烷CH4组成，其大气中的氨NH3由于低温，呈固态形式存在。由于气体温度很低，因此，气体的吸收带非常强烈。（主要特征波段：483-488nm、530-550nm、560-580nm、600-630nm、660-680nm、700-745nm）

海王星：

海王星大气由80.0%氢H2、9.0%氦He、1.5%甲烷CH4及固态氨NH3组成。因此其光谱特征和天王星十分类似，只是由于温度更低，特征吸收更加强烈。（主要特征波段：483-488nm、510-525nm、530-550nm、560-580nm、600-630nm、660-680nm、700-745nm）