카시니 미션 중 타이탄 표면 온도

우리의 측정 된 표면 온도는 그림 1 에 나와 있습니다. 일곱 위도지도에서 일부 계절 특성을 즉시 인식 할 수 있습니다. 첫째,적도 부근의 최고 기온은 항상 93-94 케이였으며 계절에 따라 극쪽으로 1-4 케이 감소했습니다. 둘째,임무 과정에서 가장 따뜻한 위도가 남부에서 북반구로 이동했습니다. 이러한 기능은 우리가 우리의 이전,부분 데이터 세트에서 본 경향을 계속합니다. 2004-06 년 10 초에서 우리의 측정(엘=313,000,000)는 표면에서의 하시 측정과 잘 비교된다. 2005). 우리의 측정은 또한 쉰더 등에 의해보고 된 표면 온도에 동의합니다. (2012)에서 카시니 라디오 신비.

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우리의 현재 완성 된 데이터 세트는 우리가 모델과보다 포괄적 인 비교를 수행 할 수 있습니다. 그림 1 은 메탄 수문 순환을 포함하는 최근의 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 유전자 변형 비 균일 지리 지형,알베도,방사율 및 열 관성에서 관찰 된 글로벌 변화를 통합합니다. 또한 도면에 도시 된 것은 표면에 응축 된 메탄(“건조”라고 표시됨)을 설명하지 않은 이전 지자체(토카노 2005)의 결과이다. 지난 보고서에서(제닝스 등. 2011,2016)우리는 이전의 건식 사례 연구와 표면 온도를 비교했습니다. 표면 열 관성이 남쪽에서 낮고 북쪽에서 높다고 가정되는 경우 관측치가 건조 모델과 대략 일치한다는 것을 발견했습니다(그림 1 은 건조하고 낮은 열 관성 시나리오를 보여줍니다). 토성의 궤도 이심률은 현 시대(토카노 2019)에서 더 차가운 북부 여름을 초래할 것으로 예상 될 수 있지만,그것은 궤도 이심률이 건조 모델(토카노 2005)에 포함 되었기 때문에 관찰 된 지연의 원인이 될 수 없다. 이전 논문에서(제닝스 등. 2016)우리는 예상 온도보다 쿨러 인해 젖은 표면의 증발 냉각 것을 제안,바다와 땅 모두,봄 온난화 동안 북부 위도에서(로라 등. 2015;제닝스 등. 2016;토카노&로렌츠 2016). 르 갈 등. (2016)는 2.2 센티미터 카시니 복사계 연구에서 비슷한 결론에 도달했습니다. 이 그림은 메탄 표면 수 문학이 지자체(토카노 2019)에 포함될 때 표면 온도의 관찰 된 전반적인 거동이 설명되고 특히 우울한 북부 봄 온도가 설명된다는 것을 보여줍니다. 토카노(2019)는 2014 년까지 데이터 데이터를 사용하여 모델 결과와 함께이 계약을보고했습니다. 그림 1 에서 볼 수 있듯이,마지막 두 기간 동안,모델 예측은 북쪽의 더 차가운 측정치와 계속 일치했습니다.

전체적으로,건식 케이스보다 균일 한 케이스와 비 균일 한 케이스로 측정이 더 잘 설명됩니다. 이 메탄 표면 수 문학 계절 표면 온도 운전에 중요 한 역할을 의미 합니다. 주로 지형에 의해 구동되는 두 지리 사례의 차이점은 더 습한 북쪽(토카 노 2019)에서 가장 두드러집니다. 초기 북부 스프링(Ls=26°)비 균일한 예측에서 북한은 아니라 균일한 예측하고 있습니다. Mid-북부 스프링(Ls=49°)측정 위의 40N 을 시작하는 일탈을 향해 균일하지 않은 경우입니다. 그런 다음에서 늦은 북부 스프링(Ls=73°)최대 최고점(Ls=90°)사이의 차이를 균일 및 비 균일한 사례가 적습니다. 이 두 가지 최종 기간 동안 적도와 40 사이의 측정 값은 비 균일 한 경우에 더 가깝게 일치했으며,극지 위도가 높으면 데이터가 균일 한 경우에 더 가깝습니다. 2015 년 이후 0-40 에서 관찰 된 온도 하락은 거북이 등이 본 것과 같은 강우 사건으로 인해 발생했을 수 있습니다. (2011). 이러한 이벤트는 30 에서 날카로운 하향 스파이크로 표시 될 수 있습니다. 강우 사건 이후의 증발 냉각은 봄 늦게 중위도 표면 온도를 떨어 뜨렸을 수 있습니다. 토카노(2019)지엠씨에 따르면 현재 북쪽의 최고 기온은 남쪽만큼 따뜻하지 않다고 한다. 남쪽은 북쪽과 달리 일년 중 가장 건조한 경향이 있습니다(로라&미첼 2015;로라&2017;자작 나무 등. 2018;토카노 2019). 따라서,남쪽의 모델들 사이에는 큰 차이가 없으며,측정치들은 그 모델들 사이에서 구별되지 않는다. 남극에서 건조 예측은 다른 두 경우보다 훨씬 높고 데이터보다 훨씬 높습니다. 극에 온도에 있는 복각은 거기 영원한 지상 습기의 기록일지도 모르다. 남극은 남반구의 나머지 지역보다 더 지속적으로 수분을 유지할 것으로 예상됩니다(토카노 2019).

2015-16 년 남부 위도에서 변칙적 인 온난화가 발생했습니다. 50-90 년대의 온도는 세 가지 모델 예측보다 훨씬 높았습니다. 분명히 이러한 온난화는 2013-14 년 이전(2017 년=49 세)또는 2017 년 이후(2017 년=90 세)기간 동안 발생하지 않았습니다. 2019). 우리는 늦은 가을에 극지방에서 그러한 일시적인 온난화를 일으킬 수있는 것은 확실하지 않지만,한 가지 가능한 메커니즘은 표면 근처의 에탄 응축의 결과로 잠열이 방출되는 것입니다. 이 프로세스는 모델에 포함되어 있지 않습니다. 이 효과는 중반에서 늦은 가을에 남극에서 개발 된 동적 대기 구조와 관련이 있다고 가정하는 것이 당연하다. 2014;제닝스 등. 2015;웨스트 외. 2016; 쿠스테니스 외. 2019). 그 당시 세계 자오선 순환의 하강 분지는 남극에서 형성되었다. 강하고 차가운 하강은 차가운 성층권에 축적되고 응축되는 미량 가스를 강제했습니다. 2012;틴비 외. 2012,2017;쿠스테니스 외. 2013,2016,2018;비나 티어 등. 2015,2018;실베스트르 등. 2018). 특히,고체 에탄 입자는 따뜻한 대류권에서 내려와 극에 풍요 로움을 구축,다시 증발. 깊은 냉각은 늦은 가을에 시작으로,에탄은 표면 근처 재결합(란누 등.2012). 2006),아마도 안개 또는 안개. 잠열의 방출은 일시적으로 표면을 따뜻하게했습니다. 결국이 효과는 겨울 냉각에 의해 극복되었습니다. 우리는 표면 근처의 에탄 응축이 관찰 된 가열을 일으키기에 충분할 것이라고 확신 할 수 없습니다. 토카노(2019)의 모델에 포함 된 메탄에 비해 에탄 응축 속도는 1000 배 더 작습니다(란누 외. 2006;앤더슨 외. 2014). 다른 한편으로,메탄 응축은 또한 잠열을 방출하는 역할을했을 수 있습니다. 남극 근처의 메탄 응축은 늦가을에 강한 극 소용돌이의시기에 완전히 모델링되지 않았을 수 있습니다. 먼 남쪽의 명백한 온난화에 대한 대안적인 설명은 2015-16 년 동안 따뜻한 성층권의 불투명도가 증가하여 대기 보정에 오류가 발생할 수 있다는 것입니다. 2013 년과 2017 년 사이에 높은 남부 위도에서 0.5–5 밀리바의 온도가 낮아지고 회복되었습니다. 2019). 그 시간 동안 강화 된 응축은 잠시 불투명도를 높이고 따뜻한 성층권이 대기 보정 모델에서 그 이상으로 여분의 광채를 유발하게했을 것입니다.

이전 보고서에서와 같이,우리는 측정의 분석 설명을 작성하여 타이탄의 표면 온도의 분포와 계절적 진화를 특성화하려고 시도했습니다. 우리는 시간의 함수로 표면 온도의 위도 의존성을 요약 하는 수식으로 제시:

여기서 티(엘,와이)는 표면 밝기 온도,엘 위도,그리고 와이 타이탄 춘분(2009 년 8 월 11 일 2009.61)에서 측정 한 시간 단위입니다. 이 분석 모델은 데이터 범위,즉 엘=-90~+90 및 와이=-4.9~8.1(2004 년 10 월~2017 년 9 월)에 대해서만 유효합니다. 이 공식은 먼저 그림 1 의 7 개 주기 각각의 관측치를 별도의 코사인에 맞춤으로써 도출되었습니다. 표준 편차를 최소화하기 위해 각 코사인의 진폭,위상 및 너비를 조정하여 피팅을 수행했습니다. 이 매개 변수는 피크 온도,적도에서 피크의 이동 및 극으로의 하강에 각각 해당합니다. 일곱 곡선을 검사에서 우리는 세 가지 매개 변수가 계절 동안 체계적으로 변화했다고 결정했다. 우리는 각 매개 변수의 7 개의 값에 선형 적합(+에 의해)을 수행 하 고 결과 6 계수 수식(1)을 만드는 데 사용. 이 분석 식은 카시니 임무를 통해 측정 하는 표면 온도의 좋은 표현 발견. 전체 데이터 집합에서 표준 편차는 0.4 케이입니다. 우리는 이것이 춘분 후 약 2 년 후에 극적인 변화가 전 세계적으로 대기에서 발생했을 때(예를 들어,틴비 외. 2012).

식(1)은 표면 온도의 계절적 추세를 요약합니다. 우리가 이전에보고 한 피크 온도의 북쪽 변화(제닝스 등. 2011,2016)지점까지 늦은 북부 봄을 통해 계속. 최대 온도(남북 대칭 중심)의 위도는 2005 년 13 초에서 2017 년 24 초까지 태양 아래 지점을 면밀히 추적했습니다. 우리는 춘분의 작은 계절 지연,약 0.1 타이탄 개월에 해당하는 0 이 아닌 위상 오프셋을 찾습니다. 도 1 은 작은 지연이 균일하지 않은 지연 케이스와 일치한다는 것을 보여 주지만,균일 한 경우에 지연이 있다는 것은 명확하지 않다(도카노 2019,그림 3 참조). 우리의 계절 지연은 얀센 등의 알에 의해보고 된 것과 동의.. (2016)와 1980 년 11 월 이전 춘분 근처 보이저 1 호 아이리스의 관찰과 일치도(플라사 등. 1981;코틴&김 2002). 작은 지연은 낮의 변화에 대한 표면의 필요한 낮은 열 관성과 일치(코티니 외. 2012). 우리의 적도 온도 93.5 춘 분점 0.4 천개(난=0 천개)보이저 홍채 측정에 동의,93 천개 1 천개(코틴&김 2002). 임무에서 초기부터 후반까지 코사인의 최대 진폭은 93.9 에서 92.8 케이로 약 1 케이 감소했습니다. 식(1)의 시간 의존 폭은 피크가 북쪽으로 이동함에 따라 온도 분포의”평탄화”,즉 극쪽으로 더 점진적인 하락을 의미합니다. 측정값과 장착된 코사인을 조사한 결과,최고 온도는 감소했지만,각 기간의 북극과 남극 온도의 평균은 7 개 기간 전체에 걸쳐 거의 동일하게 유지되었다.

우리의 공식은 두 시즌 임무를 통해 특정 위도에서 표면 온도의 변화를 검사하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어,호이겐스 착륙 지점 인 10 의 온도는 2005 년과 2017 년 사이에 93.9 에서 92.5 사이였습니다. 이 북쪽으로 이동으로 피크 온도가 감소하기 때문에,반기 온도 변화는 위도에 강하게 의존했다. 온도 변화는 표면이 상대적으로 건조한 40 초(93.6–91.7 천개)에서 가장 컸으며 40 엔(92.6–92.7 천개)에서 가장 작았고,더 습한 북쪽(로라 등)에 의해 표면 온도가 조절되었습니다. 2015;토카노 2019). 표면 응축의 변화는 남부 중위도보다 북부 중부에서 훨씬 적어야합니다. 겨울과 여름 사이에 40 초에서 증기압은 메탄의 경우 1.26,에탄의 경우 1.61 배 증가했을 것이며 40 엔에서는 1.01 과 1.03 의 요인 만 변화했을 것입니다. 남쪽이 더워지는 동안 어떤 북쪽으로의 휘발성 물질 이동도 나중에 매년 완전히 취소되지 않을 것이다,왜냐하면 북쪽의 기온은 남쪽만큼 따뜻해지지 않기 때문이다. 두 극 모두 가장 추운 곳에서 메탄(90.7 천개)과 에탄(90.3 천개)의 삼중 지점에 도달했습니다. 극은 때때로 액체 및 고체 단계를 모두 보유 할 수 있습니다. 전반적으로 우리의 결과 북반구 쿨러,더 양성 표면 환경,응축된 휘발성 물질의 축적으로 일관 된 선물을 나타냅니다. 우리는 쿠스테니스 등이 있습니다. (2019)는 2017 에서 극 근처의 남쪽에서 0.5 밀리바보다 큰 압력에서 성층권의 온도가 낮게 유지되었다고보고했습니다. 동시에 남부 성층권 가스 풍부도는 2014-2015 년에 비해 현저하게 감소했습니다. 늦은 가을은 대기에서 응축이 강화되고 표면에 증착되는 기간이었을 수 있습니다.

우리의 지구 표면 온도는 타이탄에 남북 반구형 비대칭의 그림을 지원,현재 시대에 일반적으로 쿨러 북쪽. 메탄 수문학의 영향을 포함하는 모델 예측과의 합의(토카노 2019)는 육지뿐만 아니라 바다에서도 액체 메탄이 남쪽보다 타이탄의 북쪽 표면에서 더 널리 퍼지고 북쪽의 표면 온도를 조절한다는 결론에 대한 강력한 지원을 제공합니다. 북쪽과 달리 남반구의 대부분은 일년 내내 젖지 않습니다. 이를 통해 남쪽은 북쪽보다 더 따뜻하고 더 넓은 온도 변화를 나타낼 수 있습니다. 반면에 극은 반구형 비대칭을 공유하지 않습니다. 북극과 남극의 최소 및 최대 온도는 매우 유사합니다. 이것은 두 극이 모두 축축하다는 것을 의미합니다. 토카노(2019)에 의해 입증 된 바와 같이,궤도 이심률만으로는 남극을 희생시키면서 북극에서 메탄의 강한 축적을 유발하기에 충분하지 않으며 지형은 타이탄의 남북 비대칭에 중요한 역할을 할 수 있습니다.