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自2000年被发现以来，凌星类行星成为了至今研究最多的一类系外行星。在凌星法和视向速度法的结合下，它们的质量和半径可以得到较为准确的测量;而更重要的是，它们的凌星主食和次食为我们提供了两条研究它们大气的有效途径。到目前为止，人们利用哈勃和斯皮策两架空间望远镜，已通过主食和次食对几十颗系外行星的大气进行了研究。在2010年本博士论文提出之初时，仅有屈指可数的几颗热木星的大气研究是通过地面观测取得，这包括大气透射谱和热发射测光探测（主要为后者）。现在这个领域正在不断成长和发展之中，人们正在大量地积累着观测经验以及对大气性质的了解。在本博士论文里，我将会展示我在利用地面观测对热木星大气进行研究上所做的努力，这包括探测到了三颗热木星在近红外的热发射和获得了两颗热木星的大气透射谱，这些都是对处于上升中的该年轻领域的重要贡献。我主要发起了两个项目来实现自己的想法:(1)使用马普-欧南台2.2米望远镜上的GROND成像设备对WASP-5b、WASP-46b、WASP-43b的次食进行观测;(2)使用帕洛玛5.1米海尔望远镜上的DBSP、TSpec、COSMIC光谱仪的长缝模式对HAT-P-1b和HAT-P-32b的主食进行观测。 在第三章里，我展示了GROND对WASP-5b的两次次食的观测。我们成功地以固定模式在J和K波段探测到了来自WASP-5b白昼大气的热发射，其流量比分别为0.168+0.0500-0.052％和0.269±0.062％，并在H波段给出了一个3σ上限0.166％。这是首次在近红外波段探测到WASP-5b的热发射。总体上看，我们在J、H、K的结果说明该行星白昼较深层大气大致上可以用一条约2700 K的绝热温度轮廓描述。结合能够探测到更高大气层的Spitzer数据，我们排除了在所探测的压强范围内存在逆温效应的可能性。当前的数据不能用氧丰的大气模型来解释，而碳丰模型可以较好地拟合数据，但是无法达到全局能量平衡。此外，我们确认了固定模式比点头模式更适合于系外行星的观测。 在第四章里，我展示了GROND对WASP-46b的一次次食的观测。我们报告了对WASP-46b白昼大气热发射的首次探测发现，其中在K波段为明显探测、并在H和J波段也可能有所探测，所测量的流量比分别为0.253+0.063-0.060％、0.194±0.078％、0.129±0.055％。三个波段所对应的亮温度与一条2386 K的绝热温度轮廓完全吻合，这明显高于行星接受主星照射后将热只分布于白昼半球后达到的平衡温度，但仍与理论上的最高平衡温度在1σ水平上一致，这说明其热再分布效率非常之低。此外，略低的K波段亮温度说明可能存在温度向上递减的趋势。我们也研究了在光学gri波段的边缘性探测和z波段的3σ上限，我们发现，在修正了热发射的成分之后，光学波段的几何反照率仍然较高，如果这些边缘性探测不是来自于系统效应，那么这有可能意味着反射性云层的存在。 在第五章里，我展示了GROND对WASP-43b的一次主食和一次次食的观测。通过主食观测，我们独立推导了高精度的WASP-43行星系统物理参数以及轨道周期参数。在误差棒允许的范围内，我们所测量的宽波段大气透射谱可以被三种情况解释:(1)暗示光厚云层存在的水平直线;(2)由含Na和K原子、或者含TiO和VO分子的模型大气所生成的合成透射谱;(3)暗示高层霾存在的瑞利散射轮廓。通过次食观测，我们在K波段探测到了来自WASP-43b白昼大气的热发射，其流量比为0.197±0.042％，这确认了其他研究者在2.09微米窄波段和KS波段的探测。K波段亮温度1878+108-116K说明其大气的热再分布效率非常低。此外，我们在i波段还有一个边缘性探测(0.037+0.023-0.021％)，其亮温度为TB=2225+139-225K，若这一探测是真实的，则意味着该波段发射并非黑体发射，或者存在高层反射霾。 在第六章里，我展示了DBSP和TSpec对HAT-P-1b的两次主食的观测。我们报告了对HAT-P-1b昼夜交界大气中K(Ⅰ)共振双线吸收的首次探测发现（置信度3.8σ）。该K(Ⅰ)吸收轮廓的线心很窄，其线翼缺乏压力致宽的特征，说明可能存在云霾。通过对该线心进行分析，我们推知在高于连续谱800到3500千米高度的大气层的温度约为1033±199 K。我们的DBSP光学大气透射谱覆盖了310到520纳米和610到1000纳米，排除了大气中存在气态TiO和VO分子的可能性，也排除了存在纯瑞利散射云霾的可能性。结合来自哈勃望远镜WFC3仪器在1.1到1.7微米测量的大气透射谱，我们排除了存在光厚云的可能性。目前的两组数据说明HAT-P-1b的大气是由接近太阳组成丰度的Na、K、H2O和CH4组成。我们的DBSP数据对最近的哈勃望远镜STIS仪器的探测结果形成了挑战和质疑:后者与我们的结果明显不同，也与WFC3的结果明显不同，在他们模型解释中需要存在一种拥有常数不透明度的未知光学吸收体，且即便如此，也不能很好地符合观测数据。 在第七章里，我展示了COSMIC对HAT-P-32b的一次主食的观测。我们获得了一条覆盖波长范围390到950纳米的光学大气透射谱。我们研究了未能在空间上分辨的M型矮星伴星对我们光谱的稀释效应，并发现该污染从蓝端到红端越来越强，但考虑到当前的数据精度，这并不明显且可以忽略。我们的COSMIC大气透射谱可以被两种情况解释:(1)由光厚云遮盖导致无光谱特征的大气;(2)由太阳组成丰度的TiO和VO组成的大气。在去掉最蓝端的数据点后，第二种大气极好地与当前数据相符，如果确认的话，这将是拥有如此高温的热木星的大气中存在TiO和VO的第一个观测证据。