Почему небо после захода солнца имитирует спектр абсолютно черного тела?

На этом сайте и в других местах есть несколько ответов о том, почему небо голубое, а закаты красноватые. Но я не смог найти ничего, что обсуждало бы взаимосвязь между спектром черного тела и спектром цветов, видимых над горизонтом после захода солнца.

введите описание изображения здесь

введите описание изображения здесь

В частности, «физический спектр» (имеется в виду набор цветов, видимых в небе при увеличении высоты над горизонтом) после захода солнца выглядит идентичным спектру черного тела. Возможно, это связано с тем, что солнечный свет изначально является почти черным телом, но я не могу найти ни одного источника, в котором бы это обсуждалось. Например, рассмотрите следующие вопросы:

  1. Если бы солнечный свет имел «ровный» спектр в видимом диапазоне, а не черное тело, выглядели бы закаты значительно иначе? Перестанут ли они выглядеть как спектр абсолютно черного тела?

  2. Является ли цветовой спектр в каждом фиксированном месте на небе на самом деле спектром черного тела (цветовая температура которого меняется с высотой) или только приблизительно спектром черного тела? (Предположим даже, что Солнце — абсолютно черное тело.)

  3. Поскольку солнечный свет является черным телом, неизбежно ли, что любой тип рассеяния будет создавать в небе градацию цветов, подобную черной, т. е. не обязательно рэлеевское рассеяние?

Короче говоря, почему физический спектр цветов, видимых в небе после захода солнца, имитирует спектр абсолютно черного тела?

«Спектр черного тела», который вы показали первым, - это просто представление воспринимаемого цвета в зависимости от температуры черного тела. Не настоящий спектр. Это все просто совпадение.... (например, цвет солнца на первом изображении между 5500 и 6000...на самом деле близко к нашему восприятию белого)
Я согласен с первым утверждением — возможно, мне следовало избегать термина «спектр абсолютно черного тела» для обозначения набора цветов. Но заявление о том, что это совпадение, похоже, не следует (и мне трудно в это поверить).
почему нет? Небо синее из-за рассеяния, как и красный закат. Закат на Марсе выглядит голубоватым из-за разного состава атмосферы. Первое изображение — это сжатие всего спектра в один единственный цвет, каждый отдельный слой цвета неба — это этот цвет.
Но почему? Я мог бы представить, как рассеяние Рэлея меняет общий цвет каждой части неба таким образом, что результат совсем не похож на цвета абсолютно черного тела. Но это не так.
Или позвольте мне добавить другой взгляд на ваши вопросы: излучение солнца находится в диапазоне от 5500 до 6000K первого изображения. 1. Ровный спектр в VIS выглядел бы зеленым, закат, вероятно, все равно выглядел бы красным. 2. Нет. 3. нет.
Точно, рассеяние могло работать по-другому. Это совпадение и не имеет ничего общего с излучением черного тела на небе. Я думаю, вы должны понимать, что первое изображение представляет собой сжатый 2D-график, а не Икс с сопутствующим цветом.
Если бы небо было сделано из оливкового масла, закат выглядел бы очень странно и совсем не походил бы на какую-либо градацию, связанную, например, со спектром абсолютно черного тела. Рассеяние было бы совершенно другим (интересно, как бы оно выглядело на самом деле, если бы оливковое масло флуоресцировало оранжевым при воздействии фиолетового/ультрафиолетового света).
другой пример, при 12000 цветовое представление синее, потому что это пиковое излучение. Небо такого цвета не потому, что оно имеет температуру 12 000 К или потому, что рассеяние заставляет его имитировать излучение черного тела от тела с температурой 12 000 К. Напротив, небо имеет более четкий «спектр излучения», который напоминает цвет, указанный для 12000K. Ваш монитор также показывает эти цвета, и в обоих случаях это не потому, что они являются излучателями черного тела.
Я не утверждаю, что небо имеет цвет абсолютно черного тела при температуре Т потому что это на самом деле при этой температуре. Просто кажется, что есть какая-то причина, по которой небо кажется всем этим цветом, а не каким-либо из цветов вне этого набора. «Большинство цветов» не являются видимым цветом любого черного тела, как часто показывают диаграммы цветности.
Я думаю, что это совпадение... распределение излучения абсолютно черного тела не соответствует "силе" рассеяния. Как я уже сказал, если бы мы жили под оливковым маслом, рассеяние было бы совершенно другим и не давало бы одинаковых оттенков цветов. Или под водой. Конечно, в этих случаях мы находимся в среде, которая также сильно поглощает. В качестве альтернативы вы можете построить/проверить масштабирование переменных для излучения черного тела и рэлеевского рассеяния. Или сравните спектр голубого неба с излучателем черного тела, например, с 8000k.
(не поймите меня совсем неправильно, я теперь понимаю, куда вы хотите попасть, но я все же думаю, что это просто совпадение. Небо разбрасывает теперешние цвета, поэтому оно в основном выглядело бы голубым, если бы голубое было (в пик дня) ). И выглядят красноватыми на закате (если есть), потому что синего цвета больше нет. Сейчас я пытаюсь представить, что сделала бы гораздо более плотная атмосфера... или другая конституция)

Ответы (1)

Красный/оранжевый, белый и синий — это цвета, которые вы видите, когда интенсивность света как функция частоты (или длины волны) очень приблизительно линейна в видимом диапазоне. Чтобы получить другие оттенки, вам нужны узкие пики или впадины в спектре, а рэлеевское рассеяние и черные тела не дают таких спектров по разным причинам.

Спектры рэлеевского рассеяния монотонны по частоте. Все спектры черного тела при разных температурах представляют собой переведенные копии одной формы на логарифмической диаграмме, как показано здесь:

При температуре около 6000 К видимая часть примерно плоская (белая), при более низких температурах она ярче на красном конце, а при более высоких температурах она ярче на фиолетовом конце (но не имеет резкого пика, поэтому кажется синей, а не фиолетовой).

Таким образом, это совпадение в том смысле, что рэлеевское рассеяние и излучение черного тела — совершенно разные процессы, но не совпадение в том смысле, что вы можете ожидать получения схожих цветов от любого физического процесса, который не создает узких пиков или впадин в спектре.

Почему небо после захода солнца имитирует спектр абсолютно черного тела?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v