导语：目前为止有很多种方法来探测系外行星，如视向速度法、微引力透镜法等等，而系外行星科学下一步的发展正是鉴别行星大气的组成成分和结构以及将其与太阳系内行星的大气性质进行比较和归类研究。这种对比毫无疑问地会更新人们对行星及其形态的形成和演化、行星表层和大气性质以及判定行星是否宜居的认知。
01偏振是未来探测系外行星和鉴定系外行星大气的一种方法，还需了解
1、概述
由行星反射的偏振光包含了行星大气、行星表面性质等信息，一般说来，寄主星发出的辐射可以看作是无偏振的，而由行星反射的光是偏振光，因而增强了寄主星和行星信号的对比。偏振的大小和方向会随入射光、反射光的方向变化而变化也会随着反射体的物理性质和状态不同产生很大的差异。
所以，偏振是未来探测系外行星和鉴定系外行星大气的一种好的方法。PARASOL是目前唯一一颗能够获得地球偏振信号的卫星，基于PARASOL卫星数据，把地球作为一颗系外行星，可以为探索系外类地行星的大气、地表等提供依据。
Adddouble算法已经被广泛地用来模拟金星、木星、系外类地行星的偏振性质，这种算法可以有效的模拟行星大气的瑞利散射和云层的米氏散射，以及地表的各向同性反射。Adddouble算法把行星大气按照压强或海拔分为多个平面平行层，认为每个分层具有相同的大气组成成分、结构、温度、压强等。
然而各个层次间可以有温度、压强、粒子组成等物理参数的差异。在短波段，行星大气的分子散射光学厚度较大，所以此时偏振显示的是行星上层大气的性质；在长波段，行星大气的分子散射光学厚度较小，所以偏振主要取决于更深层次的行星大气（云层）的性质；在行星大气的吸收波段。
偏振能够包含多种层次的粒子信息，因此能够反映出行星大气的垂直结构。用adddouble算法模拟了类地行星的偏振性质，发现不同地表反照率对类地行星的偏振有很大影响，地表反照率的升高会额外的带来由地表反射而产生的非偏振光，因此类地行星的总偏振度对随地表反照率的升高而降低。
云层可以通过气体的吸收而影响谱线轮廓，进而提供了行星大气组成成分和丰度的信息。因此，研究云层的时间和空间分布对行星大气的探测是必不可少的。云层的物理性质主要包括，云层的形成高度（或者云层顶部和底部的压强）、云层的光学厚度、组成成分、粒子大小、形状、粒子分布函数。
云层的多次散射对类地行星的偏振有极大的影响。众所周知，云的覆盖度、光学厚度、云粒子的组成成分及其分布函数是影响行星偏振的主要因素。云层对偏振的影响主要是通过增加光子在云层中多次散射的次数，由于多次散射会显著降低偏振度，所以云层的覆盖度增加，会显著地减小行星的偏振度。
云层的光学厚度增加，光子可以进入更深层次的云层，所以会增加光子在云层中多次散射和被吸收的几率，因此降低行星的偏振度。云粒子的组成成分及其分布函数对行星的偏振影响可以明显的反应在行星偏振曲线上，如彩虹效应。
02深入了解不同星系的偏振特性，用偏振的方法可对星系进行有效区分
1、太阳系内行星偏振特性
依照与太阳的距离，行星序列是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，离太阳较近的水星、金星、地球及火星称为类地行星，木星与土星称为近日行星，天王星与海王星称为远日行星。
另外，太阳系内存在由许多小岩石组成的小行星带（如主带小行星和柯伊伯带天体）。水星、火星以及小行星可认为是无大气的天体；金星的大气主要为二氧化碳等温室气体，地球大气主要成分是氮气和氧气，木星、土星、天王星和海王星大气的主要成分都是氢和氦。用偏振的方法可以区分行星大气和表面的组成成分和结构。
2、水水星、火星的偏振特性
水星是距离太阳最近的行星，水星没有大气层，水星的表面很像月球，布满着环形山、大平原、盆地、辐射纹和断崖。由于水星距离太阳很近，因此地球上的观测者很难观测到水星，而水星的偏振观测难度更大。
然而，观测到水星的偏振相位曲线，nm的水星偏振相位曲线，可以看出，水星相位曲线的负分支和月球相位曲线的负分支一致，这表明了水星表面的土壤和月壤有着相似的组成成分和结构，另外水星和月球很可能有相同的起源。
但是与月球相比，水星亮区域和暗区域的偏振差别不明显。在偏振的负分支（相位角0度到23度），水星的偏振性质与月球的偏振性质很相似。水星的最大偏振度所对应的相位角为度左右，并且随着波长的增加，偏振度减小。
nm时，水星的几何反照率为0.；此时月亮的暗区域的几何反照率为0.，亮区域的几何反照率为0.。与月球相比，水星的偏振度随波长的变化更小。另外，他们发现水星不同中心经度的偏振有差异，他们认为这种差异是由表面物质的不同组成成分、粒子尺度分布、宏观表面粗糙度导致的。
火星是太阳系八大行星之一，是太阳系由内往外数的第四颗行星，直径约为地球的53%，质量为地球质量的11%。自转轴倾角、自转周期均与地球相近，但是公转周期约为地球公转时间的两倍。我国古书上将火星称为“荧惑星”，古罗马称其为“战神玛尔斯星”。
火星的大气极其稀薄，火星表面的大气压小于地球表面大气压的百分之一，因此可近似认为是无大气的行星。对火星进行了多波段的偏振测量，由于地球和火星轨道的限制，因此他们当时测量的最大相位角是48°，通过偏振数据，他们得出火星在红波段的偏振度小于其蓝波段的偏振度。
火星北极区域的紫外波段的偏振度比其中心纬度的偏振度低，而火星东西边缘的偏振度比中心区域的偏振度高。火星表面亮区域和暗区域有着相同的化学组成成分，主要是很细的针铁矿粉末。在火星的边缘区域，偏振平面从散射平面转向当地的半径方向。
火星南极的偏振比其周围小，这是由于火星表面粒子的影响，在小的相位角时，偏振度与反照率成反比。火星偏振观测过程中的最有趣的现象是在近紫外波段存在短暂的高偏振现象。这可能是由火星的近紫外波段光学薄且高散射的云层导致的。
3、金星的偏振特性
金星是太阳系中八大行星之一，距离太阳0.天文单位。平均来讲它是离地球最近的行星（火星有时候会更近），其亮度仅次于月球亮度，金星要在日出稍前或者日落稍后才能达到最大亮度。古罗马人称作维纳斯，中国称之为长庚、启明、太白或太白金星，公转周期是.71地球日。金星的大气主要由二氧化碳组成，并含有少量的氮气。
金星的大气压强非常大，为地球的92倍。金星的偏振度随着波长的增加而降低，在长波段偏振度为负值，这是由透明粒子的散射导致的。在紫外波段，当金星的相位角为15°时，偏振度达到最大值8%，此时的偏振是由彩虹效应产生的。
金星云层是由球形粒子组成的。nm时，球形粒子的折射率为1.44±0.，粒子的有效半径为1.05±0.1m。这些球形粒子分布在金星大气的高层（大气压为50mb）。金星大气的瑞利散射主要来源于可见的云层，而不是最上层的云层，并且推断出在大气压强为50mb时，光子的平均自由程约为5km。
4、木木星、土星、天王星、海王星的偏振特性
木星是太阳系内体积最大的行星，木星大气主要由氢气和氦气组成。通过偏振观测得出，木星的偏振性质主要包括：0度相位角时，木星表面的偏振度随着纬度的增加而增加，其中，在蓝色波段，木星极区的偏振度可达7-8%。当相位角小于11度时，木星赤道区域的偏振度接近于零。在木星的极区，当波长增加到nm时，偏振度由负变为正。
木星的偏振度存在南北不对称性。在木星边缘0.15个直径区域内，偏振度的大小和方向都随时间变化。在木星偏振领域，木星偏振的南北不对称性一直是一个被人们广泛