Каковы будут внешний вид и цвет глубокого, чистого и обширного жидкого океана CO₂, если смотреть из космоса (без учета влияния атмосферы)?

До сих пор мне не удавалось найти видимый спектр поглощения CO₂ где-либо, все, что я получаю, это спектр поглощения в дальней инфракрасной области спектра и тому подобное.

Если вы просто введете запрос «какого цвета жидкий CO₂», везде будет просто сказано, что «он бесцветный», но… Это также много сказано о других жидкостях, таких как вода, но мы все знаем, что это неправда. Вода вовсе не бесцветна, она просто кажется бесцветной в небольших количествах, поскольку это очень прозрачная жидкость, и оценить ее слегка голубую окраску можно только в очень больших количествах, например, в бассейнах, озерах, океанах и т. д. Вода не просто голубая. из-за рэлеевского рассеяния и отражения неба оно также и в основном синее, потому что на самом деле оно поглощает больше красного и зеленого света, чем синего, как и любая другая синяя вещь.

При этом я не думаю, что жидкий CO₂ бесцветен, я думаю, что он просто кажется бесцветным в небольших количествах, но в очень больших количествах некоторый цвет воспринимается, точно так же, как это происходит с водой. Но я могу быть совершенно неправ, так как это убеждение абсолютно ни на чем не основано, просто я так думаю, потому что я понятия не имею, и трудно представить жидкость, которая полностью игнорирует видимый свет, лол.

У меня был этот вопрос без ответа в течение долгого времени, хотелось бы, наконец, получить ответ.

Заранее спасибо!

Если атмосферное отражение практически не имеет значения, не лучше ли задать этот вопрос в стеке химии или физики?
Это интересный вопрос. Там может быть разница в качестве жидкости. Мы можем сравнить воду с жидким железом и увидеть очевидную разницу в том, что они делают или как они выглядят из космоса, но и в воде, и в CO2 есть этот надоедливый атом кислорода. Однажды я прочитал статью, в которой объяснялось, что все атмосферные газы рассеиваются (Рэлея) в синем спектре. Они немного различаются, но в основном это синий. Следовательно, как газ, CO2 также будет рассеивать синий цвет. Мне удобно рекомендовать (но не отвечать), что жидкий CO2 также будет выглядеть голубым из космоса, основываясь на этом ограниченном понимании.
Будучи парниковым газом, который поглощает слабые красные, инфракрасные и микроволны, разве это не делает его «сине-зеленым» в больших количествах? chem.purdue.edu/jmol/cchem/color.html
Я вообще не верю, что CO2 поглощает в видимой области: ces.fau.edu/nasa/module-2/how-greenhouse-effect-works.php см. здесь сравнение между O2, CO2 и H20
@Slarty, посмотри удаленный ответ L.Dutch. Хотя это предполагает, что отраженный цвет будет синим, это также может означать, что жидкий CO2 будет в целом более отражающим, чем вода. Таким образом, хотя основной цвет может быть синим, то, что вы видите на дневной стороне, может быть похоже на то, как вы смотрите на вспышку, которая никогда не выключается.
@rek Да, вы, вероятно, правы, я попробую спросить и там, чтобы увидеть, получу ли я ответ
@JBH Я не уверен, что это было бы так уж по-другому. Если посмотреть на спектры воды и СО2 в видимой области, то они очень похожи. вода показывает очень небольшое поглощение в дальнем красном / ИК-диапазоне, но у CO2 его нет, разница очень мала. Вероятно, преобладали бы другие эффекты — рассеяние и примеси. Наверное, просто очень бледно-голубой.
Я не уверен сейчас. Думаю, нужны более качественные спектры в видимом диапазоне. Я постараюсь сделать более глубокий поиск позже, когда у меня будет время. В качестве примера проблемы - метан действительно поглощает красный свет, несмотря на то, что в предоставленной мной ссылке и удаленном ответе показано, что это не так. И это причина, почему Нептун кажется синим.
@Slarty Можете ли вы увидеть удаленный ответ Л. Датча? Он показывает спектры водяного пара и CO2. Они очень разные, но вы также можете понять, почему CO2 отражает синий цвет.
@JBH да, я вижу это. Я беспокоился, что спектры могут быть недостаточно точными, но я думаю, что они есть. Я задал вопрос здесь: physics.stackexchange.com/questions/650055/…
@Slarty «В качестве примера проблемы - метан действительно поглощает красный свет, несмотря на то, что в предоставленной мной ссылке и удаленном ответе показано, что это не так». Именно поэтому я не верю, когда в Википедии или где-либо еще говорится, что жидкость бесцветна, потому что это часто просто неверно и относится только к небольшому количеству этой жидкости, например, к полному ведру, стакану и т. д. По этой причине это действительно трудно понять, как описать планету с гидросферой, состоящей из чего-то другого, кроме воды, например, SO2, CO2, N2, NH3 и т. д. И все это очень распространенные молекулы во Вселенной... (1/2)
... значит, должна быть масса экзопланет, содержащих гидросферы, состоящие из веществ, не являющихся водой. Только в нашей системе есть озера CH4 на Титане и замерзшие моря N2 на Плутоне... Только представьте, что там может быть. Представьте себе планету размером с Землю, -200°C, планету, подобную Плутону, с атмосферой 10 бар, в основном N2, и обширными морями N2. Представьте себе еще более далекую от Солнца планету, похожую на Венеру, с огромными океанами жидкого CO2? Это даже легче, чем жидкость для планеты, из которой состоят океаны, поскольку, вероятно, существует множество планет, богатых CO2, с атмосферным давлением не менее 20 бар и температурой -40 ° C. (2/2)

Ответы (8)

Синий

введите описание изображения здесь

CO2 имеет ту же прозрачность, что и H2O, в диапазоне видимого света (от 380 до 700 нанометров).

При 3 атомах CO2 также имеет примерно такой же размер частиц (232 пикометра), что и H2O (282 пикометра). Рэлеевское рассеяние во многом зависит от размера частиц. CO2 на 17% меньше, что соответствует квадрату уравнения рассеяния, что дает немного более интенсивное рассеяние (2%) всех видимых частот, включая синий.

Основываясь на этих двух точках данных, океаны жидкого CO2 будут выглядеть как океаны H2O в диапазоне видимого света. То есть какой-то голубой.

В инфракрасном диапазоне все будет иначе. Вода черная в инфракрасном диапазоне, тогда как океан CO2 будет по-прежнему в значительной степени прозрачным.

Насколько я могу судить, жидкий CO 2 прозрачен: он не поглощает никакие длины волн в видимом спектре света. В больших количествах он, вероятно, будет подвергаться рэлеевскому рассеянию , придавая ему голубоватый цвет, похожий на воду океана, который, я полагаю, может быть изменен частицами ( рассеяние Ми ).

Никто из тех, кого я смог найти, не опубликовал показатель преломления жидкого CO 2 , вероятно, потому, что это не особенно распространенное вещество. Я видел, как люди отмечали, что показатель преломления газообразного CO 2 увеличивается с давлением, и я предполагаю, что жидкий CO 2 (при таком давлении он существует) будет заметно более преломляющим, чем вода.

Как и с водой, это зависит

CO2 бесцветен для человеческого глаза из-за механики физики элементарных частиц. Поэтому его жидкая форма является разумным аналогом H2O.

H2O имеет свой цвет в зависимости от обстоятельств. По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований , цвет H2O «по умолчанию» — «синий», но эффект, который делает его таким, довольно слабый. Преобладающая окраска воды (и CO2) океанов зависит от размера и природы тела, а также от того, что еще в нем содержится.

Частицы во взвешенном состоянии в массе прозрачной жидкости легко подавляют окраску этих тел. Вот как океаны могут казаться зелеными, красными, черными, а при наличии правильных загрязняющих веществ — любого цвета, какой вам заблагорассудится.

Что касается CO2 ( из этого информационного бюллетеня ), то следует отметить, что условия, которые заставляют его принимать жидкую форму, также имеют тенденцию заставлять часть его образовывать твердый - сухой лед. Сухой лед отчетливо белого цвета. В зависимости от условий, в которых вы представляете себе этот жидкий океан CO2, кажется вероятным, что с большого расстояния эти океаны будут казаться в основном белыми, поскольку ледяная часть воды преобладает над всеми другими факторами.

Различные степени мутности (в зависимости от действия волн или, например, даже от поведения органических веществ) могут еще больше испортить это. Для мелководья при отсутствии льда окраска морского дна также будет играть важную роль.

сухой лед белый по той же причине, по которой лед и снег белые из-за текстуры поверхности или внутренних граней, а не потому, что сам материал белый. жидкий CO2 прозрачный
Конечно, но ОП спрашивает о природном явлении - поэтому лед, который действительно формируется, формируется в тех же условиях, что и снег, и т. д. Так что он будет казаться белым. ОП спрашивает о внешнем виде, а не о чистой химии. Вода тоже прозрачная, но она почти никогда не бывает такой в ​​больших, образовавшихся естественным образом телах.
Вопрос о жидком CO2, а не о твердом, поэтому структурно-индуцированная белизна твердого состояния не имеет значения. вообще нет оснований подозревать лед в океане. Не путайте условия на Земле с условиями на другом теле.
@John Вы заметите, что, по большому счету, именно это я и сделал. Единственная причина, по которой я вообще поднимаю вопрос о льде, заключается в том, что именно туда ведет источник (в данном случае ФАО). Мне кажется, что вы хотите затеять драку, и я действительно не понимаю, почему - вы можете переформулировать свое возражение?

Основываясь на ответе Теда Ригли .

Наш глаз может «видеть» длины волн от 380 до 750 нанометров.

Длины волн и видимый спектр

Что делает воду (H2O) синей, так это то, что в нашем видимом спектре коэффициент поглощения длин волн, которые наши глаза определяют как «синий», близок к нулю, отражая остальную часть (как вы указали).

Спектр поглощения видимого света чистой водой

Я просмотрел спектры поглощения CO2. Большинство из них либо использовали диапазон длин волн от ультрафиолета до микроволн, либо сосредоточились исключительно на инфракрасном диапазоне. Те, где я получил некоторые ответы, были:

Вы должны заметить, что в видимом спектре нет поглощения, что делает его в основном прозрачным, а если и есть, то оно настолько минимально, что может не иметь значения для человеческого глаза.

Спектры пропускания некоторых атмосферных газов.

Похоже, он пропускает свет выше 4,5 мкм? Примерно так: i.stack.imgur.com/QWUu1.png
Я считаю, что видимый спектр находится между 0,4 и 0,75 мкм.
Так что некоторая часть синего света не пропускается... разве это не делает его не голубым по цвету?
Видимый спектр в нанометрах (нм): от 380 до 750 нм. Умножив на 0,001 (коэффициент преобразования нм в мкм), мы получим видимый спектр в микрометрах (мкм): от 0,38 до 0,75. Вы проверяете значения за пределами видимого спектра, а точнее, от 4 до 7 мкм.
ОЙ! Преобразование из UM в NM действительно очень сильно меня запутало, тем более, что «интересные» вещи, кажется, происходят около 4 и 7 um на приведенном выше графике. Стоит ли выделять на финальном изображении важные для нас фрагменты? Кроме того, почему последняя часть диаграммы 0,4–0,7 мкм не отражает резкого градиента на первой диаграмме?

Жидкий CO2 не поглощает свет в видимом спектре.

длины волн

для справки. источник

Влияние температуры на спектры поглощения молекул в ближнем инфракрасном диапазоне в конденсированных состояниях. I. Углекислый газ1. Ваггенер и др. Журнал физической химии 1967 г.

Жидкий углекислый газ в ячейках в несколько сантиметров не поглощает заметно в области длин волн от 0,3 до 1,2 мкм. Его спектр в области от 1,2 до 2,5 мкм показан на рис. 2, и выделены основные полосы.

Видимый свет составляет от 0,39 до 0,76, поэтому попадает в этот диапазон. CO2 поглощает инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, но не поглощает видимый свет. Жидкий океан CO2 был бы бесцветным.

Я вижу, обсуждалось, что жидкий CO2 будет голубым, как вода, из-за рэлеевского рассеяния, которое происходит в небе. Вода не голубая из-за рэлеевского рассеяния. Он синий, потому что поглощает красные частоты, поэтому при достаточной глубине синий остается тем, что рассеивается обратно к нам.

http://www.webexhibits.org/causesofcolor/5B.html

Естественный синий цвет воды легко увидеть, когда вода достаточно глубокая, например, в Карибском и Средиземном морях, а также в горных озерах Колорадо. Чистая вода и лед имеют бледно-голубой цвет, который наиболее заметен на тропических пляжах с белым песком или в ледяных пещерах ледников. (Зеленый цвет обычно получают из водорослей.) Голубизна воды не возникает ни из-за рассеяния света (что придает небу голубой цвет), ни из-за растворенных примесей (таких как медь). Поскольку поглощение, придающее воде ее цвет, находится в красной части видимого спектра, при наблюдении за светом, прошедшим через несколько метров воды, можно увидеть синий цвет, дополнительный к оранжевому. Снег и лед имеют одинаковый насыщенно-синий цвет, рассыпавшийся из глубоких ям свежевыпавшего снега.

Конечно, если бы в океане СО2 были взвешенные частицы, они могли бы участвовать в рэлеевском рассеянии. Любые примеси могут придать цвет, потому что CO2 будет оптически прозрачным.

УХ ТЫ! Это потрясающий ответ, спасибо! Я не могу поверить, что вы действительно нашли ЧТО-ТО, говорящее о видимом спектре поглощения жидкого CO2, это здорово.

Из-за сильного давления, необходимого для существования жидкого CO2, должна была быть плотная атмосфера, что наводит меня на мысль, что из космоса невозможно увидеть океан жидкого CO2. Даже на планете с гравитацией, создающей такое поверхностное давление, все равно будет смехотворно толстая атмосфера. Кроме того, концентрации CO2 и других парниковых газов в верхних слоях атмосферы будут иметь безумный парниковый эффект, который сделает планету безумно горячей, возможно, настолько горячей, что жидкий CO2 физически не будет существовать очень долго. Это должна быть экзопланета, возможно, даже какой-то «планетоподобный межзвездный объект».

Да, я имел в виду экзопланеты. Вам действительно не нужно такое большое давление, чтобы получить океаны CO2, если планета достаточно холодная, с 20 барами и -40 ° C вы готовы к работе. Этих условий не так уж сложно достичь, если планета вращается немного далеко от красного карлика с малой массой или если она является спутником холодного газового гиганта, парниковый эффект не будет таким большим, и, возможно, (правильно меня, если я не прав) атмосфера все равно будет немного прозрачной на 20 барах? Не знаю, шансов в большинстве случаев нет. Как насчет того, чтобы, например, смотреть на океан с высокой горы?
Давление является небольшим фактором в том, будет ли атмосфера прозрачной или нет. Единственная надежда, которую вы имеете для объяснения этого, возможно, состоит в том, что он состоит только из молекул, которые очень прозрачны. Такие вещи, как распыленная жидкая вода, прозрачны, но могут легко преломлять свет (туман). Так может быть, правильнее было бы сказать, что атмосфера планеты временами прозрачна? как земля.

Хорошо, я не очень уверен, что мой ответ правильный, но я думаю, что цвет отличался бы, если бы он находился на разной глубине, как вода, и если бы, например, глубина воды/жидкого CO₂ была, скажем, 1000 футов, то я бы сказал, что цвет воды/жидкого CO₂ будет, возможно, темно-синим, видимым в космосе, конечно, из-за глубины. Если бы глубина была около 50 футов, то я бы сказал, что вода/жидкий CO₂ был бы лазурно-голубым (опять же, видимым в космосе), но опять же, я не очень уверен, что мой ответ правильный. Я согласен с вами, что жидкий CO₂, как и вода, в малых количествах прозрачен или бесцветен.

А еще, не могли бы вы не удалять мой ответ? Я потратил около 30 минут на то, чтобы написать это и изучить это. Спасибо.
кто-то удалил ваш ответ? Я собирался спросить, можете ли вы предоставить подтверждающие доказательства этого, возможно, поэтому кто-то предпринял такие действия. Ваш ответ, безусловно, поможет.
На чем основан ваш ответ? «ВИДИМЫЙ СПЕКТР ПОГЛОЩЕНИЯ ЖИДКОГО CO2» на 100% необходим любому, кто получит награду, вместе с подробным объяснением.

Синий

Жидкий углекислый газ в основном существует, когда углекислый газ растворен в воде.

Для существования в жидком состоянии необходимо было бы раствориться в воде, так как чистая вода имеет голубой оттенок, такой цвет приобрел бы океан углекислого газа.

. _

Чистый углекислый газ может существовать в жидкой форме при давлении выше 5,1 атм и при определенных температурах. Водный океан с растворенным углекислым газом - это не то, о чем спрашивал ОП.
К сожалению, @MontyWild не может существовать как океан в чистом виде, поскольку, достигнув точки давления на определенной глубине, он станет твердым. Для достижения формата океана его нужно будет совместить с другим элементом. В этом примере я использовал воду, которую вы можете комбинировать с другим элементом, чтобы получить другой цвет, или даже изменить длину волны в начале, чтобы адаптировать цвет.
@Tridam Но это относится ко всем жидкостям, включая воду. Вода также будет затвердевать из-за давления, если океан станет слишком глубоким. Чем отличается CO2? Будет ли он затвердевать раньше, чем вода с меньшей необходимой глубиной? Посмотрите, вот скриншот, показывающий данные процедурно сгенерированной планеты в космическом симуляторе "Space Engine" : i.ibb.co/DtgtY07/image.png газового гиганта глубиной 2,83 км почти на 100 % чистого СО2. Говорят, что дно океана состоит из камня, это основано на реальных данных. (1/2)
@Tridam Если вы не доверяете симуляции, вы можете легко проверить с помощью фазовой диаграммы CO2, что для затвердевания жидкого CO2 при 16 ° C вам потребуются океаны, которые становятся настолько глубокими, что давление достигает около 5000 бар на высоте 2,83 км. глубина, как вы можете видеть на скриншоте, давление «всего» доходит до 900 бар (2/2)
@DeMooniC Я проверю это, как только доберусь до дома, этот график может помочь вам определить глубину вашего океана. qph.fs.quoracdn.net/…
Каковы будут внешний вид и цвет глубокого, чистого и обширного жидкого океана CO₂, если смотреть из космоса (без учета влияния атмосферы)?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v