Будут ли у нас все еще радуги, если Солнце заменит другая звезда?

В радуге не будет большей части синего и немного зеленого для красных звезд. Для голубой звезды синяя часть радуги будет более интенсивной.

Для более сложных цветов в радуге могут быть пробелы. Радуга — это, по сути, спектр той световой части звезды, которая видна нашим глазам и для которой прозрачна атмосфера.

Звезды различаются по яркости. Голубой гигант был бы большим и ослепительным, а красный карлик — слабым.

Цвета радуги будут размытыми, а значит, ближе к белому для больших звезд и более четкими и отчетливыми для маленьких звезд, в зависимости от углового размера соответствующего источника света.

... Это все предполагает, что еще идет дождь. С маленькими красными звездами было бы слишком холодно для дождя. С большими голубыми звездами Земля будет слишком сильно нагреваться. Чтобы скорректировать эти эффекты, необходимо изменить расстояние до звезды. И, конечно же, длина года и орбитальная скорость могут меняться. Это может вызвать различные приливы, изменения в вулканизме и т. д.

Замена звезды также может вызвать различные другие эффекты, другие полярные сияния, эффекты на ионосферу, озоновый слой, атмосферную эрозию и многое другое...

Цвета, которые мы видим в радуге, связаны с несколькими вещами. Во-первых, это изменчивость показателя преломления воды в зависимости от длины волны. Поскольку показатель преломления различен для разных длин волн, при распространении света в воде разные цвета разделяются. Это происходит в широком диапазоне длин волн за пределами видимого диапазона, как показано ниже (данные отсюда , я отредактировал график, потому что Excel сделал что-то странное, растянув шкалу x)

Видно, что в видимом диапазоне ($\sim 0.4\mu\text{m}-0.7\mu\text{m}$, пунктирные красные линии), наклон индекса не очень велик по сравнению с другими частями спектра, поэтому для звезд разных цветов вы можете увидеть больший разброс цветов в радуге, что позволяет различать более или меньше длин волн света в зависимости от того, в какой части спектра вы находитесь (если бы вы могли воспринимать этот свет, я расскажу об этом позже).

Во-вторых, радуга, которую мы видим, зависит от чувствительности наших глаз на определенных длинах волн. В радуге больше цветов, чем мы можем воспринять, кроме красного и яркого (отсюда и названия инфракрасного и ультрафиолетового). В пределах видимого спектра палочки и колбочки в наших глазах могут различать только определенное количество длин волн. Кроме того, концепция «разных» цветов за пределами нашего видимого диапазона также не имеет большого значения, поскольку мы не знаем, как их можно различить.

Наконец, для разных звезд цвета, которые вы увидите, действительно будут зависеть от того, какой свет исходит от звезд и где они падают на этой кривой. Наш видимый диапазон фиксирован, поэтому, если мы ограничимся этим, цвета не сильно изменятся, но изменится относительная яркость между ними. И поскольку свет звезд меняет цветовой диапазон, некоторые цвета будут казаться ярче, чем от солнца. Другие могут быть в обмороке, чтобы воспринимать. Если бы у нас был более широкий диапазон чувствительности, в некоторых случаях он был бы более красочным, чем мы могли себе представить.

Просто для полноты, вот еще один ракурс:

Да, как продемонстрировали Йозеф фон Фраунгофер и многие другие люди.

Существует целая научная дисциплина, которая, говоря несколько упрощенно, включает создание радуг из звездного света несолнечных звезд и наблюдение за тем, как они выглядят. Это оптическая звездная спектроскопия. Так что да, такие радуги уже есть, и люди знают, чем они отличаются от радуг, созданных светом Солнца.

Конечно, углубившись в это подробно, вы узнаете, что «Солнце — это желтая звезда» и «Существует семь цветов». являются (грубыми) упрощениями. Вы уже видели из других ответов здесь, что существует множество сложностей, в том числе влияние местной звезды на погоду и существование водяного дождя, вопросы о том, какая у человека атмосфера и какое сейчас время суток, и как сколько атмосферы (да и воды какой чистоты) просматриваешь. Изучение радуги на самом деле довольно сложно.

Учитывая это, довольно сложно ответить на такие вопросы, потому что Солнце на самом деле не желтое, что в значительной степени является артефактом наблюдения за звездой , которая излучает все цвета через определенную атмосферу определенным образом; и есть только «семь цветов», если (а) принять определенные культурные и лингвистические предубеждения и (б) игнорировать остальную часть электромагнитного спектра, чего астрономы определенно не делают (радио- и рентгеновская звездная спектроскопия также являются научными дисциплинами ). ).

Поэтому для простоты придерживаемся видимого света: Вот набор «радуг», сделанных из других звезд 0,9-метровым телескопом Национальной обсерватории Китт-Пик 30 мая 2000 года :

Коды внизу справа — это астрономические каталожные номера отдельных звезд, чей свет использовался для создания каждой из них. Это должно дать вам представление о том, как будут выглядеть радуги, созданные разными звездами. Но это достаточно сложная вещь. Вы только посмотрите, как на самом деле выглядит солнечная радуга . Вот как выглядит солнечная радуга, если рассмотреть ее в мельчайших подробностях ( с помощью солнечной обсерватории МакМата-Пирса, 30 августа 2000 г. ):

Это не желтый, а цветов гораздо больше семи. ☺

Прокси будут Moonbows, Lunar Rainbows. Я создал их в детстве, просто разбрызгивая воду из садового шланга во время полнолуния. Ночью он был намного тусклее и голубее, чем на многих профессиональных фотографиях с длинной выдержкой , которые можно найти .

Луна отражает только часть солнечного спектра и создает радугу другого типа. Бьюсь об заклад, что это справедливо и для других звезд. Наверняка будет еще какая-то дужка, лишь бы можно было видеть звезду или что-то еще, достаточно ярко отражающее ее свет.

Изображение ниже считается естественным, поскольку оно видно сквозь брызги воды водопада Виктория. (Надеюсь, это не вызвано городскими огнями на заднем плане! Они выглядят яркими только из-за длительной выдержки, необходимой для четкой передачи цветов). Некоторые лунные и звездные лучи могут быть вызваны атмосферными ледяными кристаллами или пыльными бурями.

Для большинства звезд (вероятно, для всех звезд) ответ положительный. Звезды являются излучателями абсолютно черного тела, а это означает, что излучаемый ими свет зависит от температуры их поверхности. Излучатель черного тела излучает все частоты света ниже определенного порога. Любая звезда с более высокой температурой поверхности, чем у нашего Солнца, будет иметь пиковое излучение с более высокой частотой (более синее). Однако они также излучают больше света на каждой частоте ниже этой, чем более холодная звезда. Таким образом, более горячие звезды будут излучать больше красного света, больше синего света, больше зеленого света, больше инфракрасного света, больше радиоизлучения и т. д.

Так что нас беспокоит только то, что звезды холоднее. Оказывается, только когда вы достигаете эффективной температуры поверхности около 2500 К, вы действительно начинаете иметь огромное падение в синей и зеленой частях спектра. Я не знаю ни одной звезды, которая была бы такой крутой. Нижняя граница температурного спектра составляет около 3500 К для очень красных звезд. Все цвета радуги будут тусклее, чем у нашей звезды, но их все равно можно будет обнаружить.

Различные составы звезд приводят к определенным черным линиям (отсутствие света на этой частоте) в радуге, если вы посмотрите достаточно внимательно. Однако это происходит даже с нашей собственной звездой, и мы не можем ее увидеть, пока не воспользуемся спектрометром — линии просто недостаточно широки, а радуга слишком сжата, чтобы мы могли ее заметить невооруженным глазом.

Конечно, все это предполагает, что вы можете держать все остальное на Земле постоянным и переключать звезды, как лампочку. Важнейшим фактором в создании радуги являются состав атмосферы, размер капель дождя и способность создавать дождь. Все это начнет меняться, как только наша звезда будет заменена. Иногда очень быстро, как в случае звезды класса O (или звезды, которая становится сверхновой из-за слишком сильного сотрясения во время транспортировки в нашу Солнечную систему).

Да, конечно. Прохождение света через капли дождя (или брызги из шланга, водопады и т. д.) будет таким же. И твоя тень по-прежнему будет указывать на радугу.