31、彗星内部尘埃过程与慢速大颗粒研究

彗星内部尘埃过程与慢速大颗粒研究

1. 夜半球尘埃现象及解释

在对彗星的观测中，夜半球上方的尘埃现象是一个引人关注的点。例如，在特定相位角观测下，彗星昼夜半球亮度比显示出一些异常特征。在相位角为 90°时的观测中，昼夜半球亮度比仅为 3.3，这一数值远低于以昼半球发射为主的流出模型的预期。此前对 1P/哈雷彗星尘埃彗发的观测也得出了类似结论，在相位角为 107.2°时，其昼夜半球亮度不对称性为 3.2，比各向同性发射模型低了约三倍。19P/博雷利彗星在相位角为 88°且日心距离为 1.36 天文单位时，昼夜彗发亮度比仅为 1.7。

为解释这些观测结果，有两种可能的解释需要研究：
- 夜半球尘埃发射显著 ：纯粹由日照驱动的源在简单的球对称模型中，夜半球不会有气体或尘埃发射。即使考虑非零热惯性，表面温度在日落之后会迅速下降，若升华来自表面，对于 12 小时自转周期的彗核，气体发射在不到一小时内会下降超过四个数量级；即使升华来自深层地下，在日落至日出之间也会下降三个数量级。Shi 等人（2016）利用热惯性效应估算 67P 彗星水冰升华深度为 6 毫米，但他们也指出未充分探索退化解的参数空间，且夜半球的整体发射不一定是（水）喷流形式，也不限于日落边界。不过，CO₂的地下升华可能导致夜半球以相对稳定的速率排气，尘埃夹带在这种流场中大致符合 1/r 定律，这在一定程度上符合观测数据。
- 慢速移动且受彗核引力影响或束缚的粒子 ：目前来看，第一种解释与观测结果的一致性更高。此外，昼夜半球尘埃柱密度比约为 3，但这并不意味着生产速率也有相同比例，夜半球的流出速度可能明显较慢，导致局部密度较高，因此气体生产速率比（昼半球