Земное небо экзопланеты - я построил карту визуального неба. Это точно?

Я художник (и энтузиаст науки), и я пытался найти исчерпывающий ресурс, который помог бы мне четко определить вероятные цвета неба (как их воспринимает человеческое зрение) для экзопланет, которые имеют атмосферу с химическим составом, аналогичным земному. Это сложнее, чем я ожидал. Я собрал вместе несколько ресурсов и построил то, что, как я надеюсь, является достаточно точной диаграммой видимого цвета солнца вместе с цветом неба.

ОБНОВЛЕНИЕ: я пересмотрел этот пост и добавил новую, улучшенную карту звездного неба (ниже). Научные ссылки на карту звездного неба: Ref A , Ref B

Новая карта звездного неба

Насколько точен мой график? Является ли это правильным изображением неба/солнца на инопланетных мирах с сильно азотно-кислородной атмосферой? Каким образом я мог бы улучшить его?

Диаграмма не предназначена для учета таких вещей, как пыль, вид неба на восходе/закате или другие атмосферные эффекты. Это должно быть шаблоном для базового вида неба в течение дня. Однако, если вы хотите прокомментировать, как небо может меняться во время таких вещей, как закат, или с такими эффектами, как вулканизм, я в игре!

Кроме того, меня больше интересует относительный цвет, чем получение абсолютного цвета на 100%. Изображение было построено в векторной программе в режиме RGB, поэтому, предполагая, что ваш экран откалиброван стандартным образом, мы, вероятно, видим почти то же самое.

Вот ключевые идеи, которые я вынес из прочитанного, и которые я использую для создания этого. Я считаю, что большинство из них предварительно проведены, и я очень открыт для комментариев:

  • Земноподобные атмосферы в зените имеют тенденцию быть от светло-синих до темно-синих из-за рассеяния синего света с низкой длиной волны. Если бы солнце планеты было очень горячим, небо выглядело бы более глубоким синим, в то время как более холодные звезды придавали бы небу оттенок от светло-голубого до почти белого. Когда температура солнца достигает 3000 К и ниже, небо начинает приобретать оранжево-коричневый оттенок.
  • Как и на земле, горизонт имеет самый светлый цвет, а зенит — самый глубокий.
  • Более плотные атмосферы будут казаться ярче (более размытыми), а основной цвет в спектре более «чистым» (я не уверен, что именно означает термин «чистый», когда дело доходит до оптического восприятия… будет ли он выглядеть белее?). Точно так же более тонкие атмосферы были бы менее яркими, чем земные, а цвета были бы более «чистыми».
  • С увеличением давления цвет неба в зените становится все более желтым. На моем изображении это означает, что земное небо при 10-кратном земном давлении будет казаться голубовато-зеленым вблизи зенита.
  • Я предполагаю, что при более низких температурах солнце будет окрашено в цвет, указанный в разделе «звездная температура». В противном случае вы, вероятно, увидите цвет звезды только тогда, когда она будет у горизонта.
  • Я предполагаю, что когда вы спуститесь к солнцам класса K и M, окружающая среда на планете приобретет все более красный оттенок из-за уменьшения распространенности синего света с длиной волны.
  • Я подозреваю, что градиент цвета от горизонта к зениту будет круче/мягче в некоторых атмосферах. Я предположил, что градиент будет более заметен в мире с высокой перегрузкой (справа).

Ссылки: Ссылка № 1 Ссылка № 2

Оригинальная диаграмма:

Это сложная задача, потому что здесь, на Земле, я вижу все типы синего в вашей карте. Но внутренне ваша диаграмма и рассуждения, ведущие к ней, кажутся нормальными. Хорошая работа. Однажды я безуспешно разместил вопрос. Может быть, я могу обратиться к вам по этому поводу? Как художник и увлеченный наукой, вы могли бы мне помочь. ...
Я думаю, что ваше рассеяние назад. Голубое небо и желтое солнце — это результат рассеяния. Более плотная кислородно-азотная атмосфера должна быть более синей, чем более разреженная, а не менее синей. В более плотной атмосфере может быть больше облаков, но это также зависит от температуры, и я предполагаю, что облака не являются частью вашего уравнения. Хорошая попытка, кстати.
Это действительно интересный вопрос! Было бы интересно «откалибровать», используя известное небо, помимо земного. С этой целью я только что задал вопрос, почему небо Марса кажется голубым на рассвете и в сумерках, но красным в середине дня (обратное земное)?
@userLTK это более плотная атмосфера (10 бар), не обязательно более плотная. Значительно более короткое среднее расстояние между молекулами может повлиять на крутизну рэлеевского рассеяния (хотя я не уверен, каким образом) или могут сыграть роль другие виды рассеяния. Ссылка, указанная в ссылке ОП , - Atmospheric Optics , CF Bohren.
@Alchimista В чем вопрос?
@userLTK Я изучил это подробнее и совершенно уверен, что по мере повышения атмосферного давления небо становится более желтым. Таким образом, при давлении около 5-10 бар небо может казаться бирюзовым, а когда вы дойдете до 40 бар, небо будет казаться приглушенно-желтым. Это происходит потому, что чем выше давление, тем больше атмосферы между вами и солнцем. Это означает, что в атмосфере больше молекул и других частиц, которые рассеивают свет с короткими длинами волн, настолько сильно, что синий начинает рассеиваться за пределами восприятия, а длины волн, достигающие вас, варьируются от синего > бирюзового > желтого > белого (в зените).
@userLTK Да. Я согласен с вашим выбором слова "плотнее". По-видимому, в атмосфере действуют два типа рассеяния: рэлеевское и мейевское рассеяние. Я нашел два замечательных источника, которые, кажется, согласны с тем, что по мере увеличения плотности атмосферы яркость увеличивается, но чистота цвета основной длины волны снижается. Таким образом, от среды с низкой полосой до среды с очень высокой полосой нормальный цвет зенита в полдень будет следующим: темно-синий > пудрово-синий (земля на уровне моря), > лазурный > бирюзовый > желтый > желто-белый > белый.
Мои последние ссылки: Ссылки: xenology.info/Xeno/5.4.2.htm , homepages.wmich.edu/~korista/…
Возможно, вы правы (к вашему сведению, обсуждение здесь не приветствуется, если только оно не перенесено в чат), но я не эксперт. Я предполагал, что больше атмосферы = больше рассеяния синего света = более темное голубое небо с таким же количеством солнца, но, возможно, слишком сильное рассеяние уменьшит синеву. Не моя экспертиза. (Это своего рода вопрос по физике/оптике — может быть, доска по физике?)
Вероятно, он был удален из-за отсутствия интереса. Вкратце я утверждаю, что в ясный день утренний свет и дневной свет выглядят очень по-разному. Мне так. Пропустите закат, чтобы избежать осложнений. Незадолго до полудня свет становится белее и хрустящим. После полудня более желтый. Но он должен быть симметричным по всем геометрическим параметрам, кроме адаптации глаз к свету или того факта, что утро после ночи, а вечер после утра ;) Любая идея, почему, или я единственный, кто это видит?
Я добавил обновленную и улучшенную диаграмму.
Этот вопрос был опубликован и получил ответ здесь: worldbuilding.stackexchange.com/questions/100411/…
Поскольку вы сказали, что вас интересуют другие атмосферы или режимы диффузии, я только что ответил на space.stackexchange.com/questions/24108/…
@n_bandit кажется прав. Более высокое давление может зависеть от геометрически более плотной атмосферы или более высокого g. Во всех случаях говорить о том, что синий цвет рассеивается позади восприятия, на более короткой волне, будет некорректно. относительная важность возрастает. Оттенок купола должен постепенно становиться зеленовато-желтым. Предел в очень плотной (в обоих смыслах) атмосфере наступает, когда весь звездный свет рассеивается, поэтому купол неба снова становится более белым.
Это может либо помочь вам, либо вы можете помочь ему. физика.stackexchange.com/q/267805/162193
Во-первых, отличная работа, выглядит очень эстетично. Однако я немного смущен тем, что вы ищете. Я предполагаю, что вы ищете точность, но как вы можете измерить, как она выглядит на самом деле? На самом деле у нас нет планет, которые соответствуют всем этим условиям... Как мы вычисляем цвет?

Ответы (3)

введите описание изображения здесьЯ думаю, что звезда, ее ореол и облако не могут быть темнее цвета неба, даже ранний тип М все еще выглядит на небе ослепительно ярким оранжево-красным, а не тусклым оранжево-красным. Цвет неба, если он тяжелее, я думаю, он будет выглядеть более «обесцвеченным» (тоже ярче, но не настолько, чтобы он был ярче звезды ) и смещением цвета в красную сторону (вы правы), что плотное небо будет затронуто цвет звездного света очень интенсивный до такой степени, что он почти имеет тот же цвет, что и пример звездного света: 10 полосок небо на планете вокруг солнца K5V будет выглядеть светло-оранжево-серым, а облако будет выглядеть ярко-оранжевым, того же цвета, что и ореол звезды. пример2:10 делений Небо на планете вокруг Солнца A5V выглядело бы ярким бледно-бирюзовым/голубым с желтовато-белым облаком того же цвета, что и гало звезды. Пример 3: Небо с 5 полосами на планете вокруг Солнца A5V выглядело бы пудрово-голубым с чистым белым облаком, такого же цвета звезда и ее ореол.

(Некоторые из) Эти графики неверны. В то время как рэлеевское рассеяние имеет крутую зависимость от длины волны ( ∝ λ − 4 ) , он не может разбрасывать то, чего нет. От звезд с Т е ф ф < 3500 К.

Подробное описание проблемы с вашими расчетами(?) дано здесь применительно к красному гиганту, освещающему атмосферу Земли; но рассуждение точно такое же для спектра М-карлика. Звезда (на самом деле коричневый карлик) при температуре 2000 К излучает незначительное количество видимого света, а то, что есть, находится в дальней красной части спектра.

Ваши графики неверны как в сегментах высокого давления, так и в сегментах низкой температуры звезды. При высоком давлении важным фактором становится затухание света, которое делает небо желтоватым, если только в синей области нет действительно большой спектральной плотности мощности. При низких температурах звезд количество синего света настолько мало, что зависимость сечения рассеяния от длины волны недостаточна для компенсации: экспоненциальный фактор в законе Планка не может быть побежден λ − 4 фактор рэлеевского рассеяния.

Кроме того, при низком давлении поглощение гораздо менее выражено, чем при нормальном давлении, так что даже когда Солнце находится низко, атмосфера не становится желтой. Это особенно легко увидеть, когда температура звезды высока: ее голубизна компенсирует небольшое пожелтение, которое может произойти, поэтому мы видим ее как побелевшую или светло-голубую.

Тем не менее, я не думаю, что кто-то может легко угадать это правильно, так что вы на самом деле проделали хорошую работу. Для полноты ниже я привожу результаты численного моделирования трех атмосфер (только воздух, без аэрозолей, без озона), освещенных звездами черного тела, с тем же набором температур, что и в вашей таблице. Моделирование, выполненное моим (все еще незавершенным) программным обеспечением CalcMySky .

Высота солнца 85°.

Температура звезды, К Давление 0,25 бар Давление 1 бар Давление 10 бар
8500
7400
6700
6040
5570
5100
4350
3670
2840
2000 г.

Высота солнца 5°.

Температура звезды, К Давление 0,25 бар Давление 1 бар Давление 10 бар
8500
7400
6700
6040
5570
5100
4350
3670
2840
2000 г.
Земное небо экзопланеты - я построил карту визуального неба. Это точно?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v