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

Я художник, и я пытался найти всеобъемлющий ресурс, который помог бы мне четко определить вероятные цвета неба 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.

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

Новая карта звездного неба

ОБНОВЛЕНИЕ: я обновил график. Он основан на моих последних исследованиях и указывает базовый цвет неба, цвет облаков и видимый цвет солнца в полдень/перед закатом.

Последние научные ссылки: ссылка A , ссылка B

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.

Вот ключевые идеи, которые я вынес из своего чтения. Если я ошибаюсь в любом из этих пунктов, я хотел бы знать! :)

  • 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 речь идет об оптическом восприятии). 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 солнце будет окрашено в цвет, указанный в разделе «звездная температура».
  • Я не знаю, как повлияют тени, хотя я предполагаю, что когда вы окажетесь на солнце классов K и M, окружающая планета приобретет все более красный оттенок из-за уменьшения преобладания синего света с длиной волны?
  • Я подозреваю, что градиент цвета от горизонта к зениту будет круче/мягче в некоторых атмосферах?

Я хотел бы объяснить, как изменится цвет, если вы посмотрите в прямом направлении на солнце. Будет ли атмосфера, окружающая солнце (например, «ореол») окрашена в цвет звезды?

Ссылка № 1 , Ссылка № 2


Исходное изображение:

Добро пожаловать в WB:SE и спасибо за отличный вопрос! Я хотел бы указать на этот тег точных наук , который ограничивает ответы ТОЛЬКО теми, которые могут подтвердить ответ математикой или авторитетными источниками. Я не фанат этого, поскольку он имеет тенденцию сильно ограничивать ответы. Следите за этим. Если через день или два вы не видите ответов, отвечающих вашим потребностям, вы можете отказаться от тега, чтобы предоставить более широкий спектр ответов.
Если вы ищете ответы из реальной жизни, основанные на подтвержденных фактами исследованиях, я боюсь, что это не то место, где можно задать этот вопрос. Нельзя сказать, что участники не будут проводить исследования, чтобы помочь в этом, но World Building, как определено в рамках жанра, позволяет участникам создавать мир таким, каким они хотят его видеть . Если вы думаете (и вам решать), что ваш запрос более актуален для астрономии и научных образов (например, вы хотите узнать, какими будут цвета, а не какими вы хотите их видеть), astronomy.stackexchange .com — это место, где вы хотите задать свой вопрос.
@YoustayIgo Спасибо за совет! Я убрал ярлык «точные науки» и заменил его на «землеподобный». :) Вы упомянули интересное различие. Я имею в виду два правдоподобных мира (один из них — суперземля, связанная приливом с коричневым карликом, который, в свою очередь, вращается вокруг звезды K4), но я хочу, чтобы мои работы отражали биологию/физику, которые правдоподобны и точны (в пределах разумного). Я не так заинтересован в создании таких деталей, как цвет неба, так как наука информирует меня о том, какими должны быть такие детали, учитывая мои более широкие ограничения. Надеюсь, это имеет смысл!
Я просмотрел несколько страниц, но я недостаточно уверен в своих исследованиях, чтобы написать вам полный ответ. Тем не менее, я рекомендую прочитать эти страницы, так как они содержат актуальную и (я думаю) ценную информацию по вашей теме: xenology.info/Xeno/5.4.2.htm en.wikipedia.org/wiki/Extraterrestrial_skies
Пожалуйста, помните, что то, что вы видите на своем мониторе, отличается от того, что я вижу на своем, и от того, что видят другие пользователи. Только люди с мониторами, откалиброванными точно так же, как у вас, и с программным обеспечением, которое интерпретирует цветовые профили так же, как и у вас, могут действительно судить о точности вашей диаграммы, представленной в графической форме. Также, пожалуйста, по одному вопросу на вопрос.
Поскольку каждый тип дисплея отображает цвета по-разному (если они не откалиброваны, как говорит Молот), вы можете заполнить свою диаграмму, добавив ячейки со значениями RGB разных цветов / градиентов для более научного анализа другими пользователями.
@ user7308301 К сожалению, RGB не связан с реальными цветами. Вот почему Pantone зарабатывает большие деньги на своих продуктах со стандартами цвета.
@Молот, это неправильно. Pantone — это стандартный набор цветов CMYK, предназначенный для печати: различное сочетание голубых, пурпурных, желтых, K = черных чернил на разных типах бумаги, поэтому Pantone — действительно неправильный способ представления цветов неба. На самом деле вы можете найти сотни непечатаемых цветов на закате, которые вы никогда не найдете в наборах Pantone, но вы определенно найдете в RGB как наиболее близком приближении.
Изображение было построено в Adobe Illustrator в режиме RGB на Mac. Я думаю, что калибровка RGB большинства экранов будет аналогичной? Несмотря на это, пока изображение RGB очень похоже, оно не обязательно должно быть точным. Меня больше интересуют относительные цвета, чем получение абсолютных цветов на 100% правильно. Другими словами, будет ли небо зеленее/голубее/краснее или светлее/темнее.
@ user7308301, но RGB НЕ является универсальным описанием цвета. Если у вас есть два устройства, отображающие одно и то же #23a8f0немного по-разному, ни одно из них не будет ошибкой. RGB никоим образом не является абсолютным. Это от 0 до 100% от максимума для любого данного устройства, но, во-первых, максимум может быть разным, во-вторых, некоторые устройства могут иметь разные максимумы для R, G и B, что делает их более теплыми или холодными «белыми». И даже при одинаковых значениях R, G и B max спектр может быть и, вероятно, будет другим.
@ Mołot Я не думаю, что на наших экранах можно по-разному отображать RGB. Однако я не думаю, что это будет большой проблемой для подавляющего большинства людей, смотрящих на изображение. По моему опыту, большинство правильно откалиброванных экранов будут отображать цвета достаточно одинаково, так что мельчайшие различия не будут иметь практического значения.
Одно осложнение, которое может иметь значение для некоторых из ваших вопросов: баланс белого. Человеческий глаз все время выполняет балансировку белого автоматически, без нашего ведома. На самом деле вы можете захотеть изобразить сцену с «неправильным» цветом, который человеческий глаз воспринимает как «правильный».

Ответы (2)

Я думаю, что это на самом деле хороший образец базового художественного исследования (у меня были профессора, которые тоже пытались это сделать).

К сожалению, я не могу дать исчерпывающий ответ на ваш вопрос. Даже несмотря на то, что вы пытались уточнить свои возможности, я боюсь, чтобы получить то, что вы ищете, вам придется учитывать вещи, в которые вы не хотели вникать. Я знаю, что мне придется за это пострадать, но мне нужно было место, чтобы помочь вам, поэтому я постараюсь решить некоторые из проблем, которые вы поставили.

(Я не уверен, что означает термин "чистый"

В свете белый свет на самом деле является нечистой формой света, точно так же, как черный/коричневый — нечистой формой красок. Точно так же, как когда вы смешиваете кучу красок вместе, чтобы получить коричнево-черный цвет, так же, если вы смешиваете кучу светлых цветов, вы получаете беловатый цвет. Таким образом, «чистый» в этом контексте означает близость к идентифицируемому цвету в спектре.

Является ли это хорошим изображением неба/солнца на инопланетных мирах с сильно азотно-кислородной атмосферой?

Это начало; Однако:

  • Расстояние от звезды так же важно, как и выход солнечной энергии, если не больше.
  • Химический состав (/стадия жизни) звезды также может иметь небольшое влияние.
  • Может быть, цвета точны в зените; однако, как только вы добираетесь до горизонтов, вы вводите целый ад факторов:

Атмосфера — это не какая-то однородная смесь газов; на самом деле он имеет много слоев с различными типами и концентрациями газов, особенно если учесть органические и вулканические процессы. Это особенно заметно на горизонтах, поскольку солнечный свет должен проходить дальше через эти более неустойчивые слои, самые близкие к земле.

(См. также: ссылка на то, почему луна кажется оранжевой )

Таким образом, для вашего шаблонного подхода спектр, излучаемый вашей атмосферой, должен смещаться в красный цвет, когда вы приближаетесь к горизонту из зенита. Величина этого сдвига зависит от размера планеты/атмосферы, плотности атмосферы и т. д.

Насколько точен мой график?

Я не могу сказать наверняка, но я ожидаю увидеть больше красноватых тонов в низкоэнергетических атмосферах.

Я хотел бы объяснить, как изменится цвет, если вы посмотрите в прямом направлении на солнце.

Глядя на солнце, цвета будут ближе к видимому свету солнца (его беловатому свету) и зенитному цвету неба (нечистому, поскольку вы увидите много разных длин волн излучаемого света).

Будет ли атмосфера, окружающая солнце (например, «ореол») окрашена в цвет звезды?

Ореолы появляются из-за присутствия воды, почти так же, как появляются радуги. Гало будет иметь оттенок цвета звезды, но не в какой-либо значительной степени для человека-наблюдателя.

Просто полезное чтение, если вы еще этого не сделали.

Я не знаю, как повлияют тени, хотя я предполагаю, что когда вы окажетесь на солнце классов K и M, окружающая планета приобретет все более красный оттенок из-за уменьшения преобладания синего света с длиной волны?

Тень есть тень, отсутствие света. Цвет здесь во многом зависит от того, какой свет объект получает и излучает в ответ.

Спасибо за ответ. Я просматриваю ваши ссылки. Спасибо! Один вопрос... почему важно расстояние от звезды? Я полагаю, что расстояние влияет только на яркость неба. Планеты, расположенные дальше, (при прочих равных условиях) имели бы более темное небо. Планеты, расположенные ближе, имели бы более яркое небо. Итак, температура может сыграть решающую роль в появлении атмосферы, но для целей графика давайте предположим стандартную температуру земли.
Я не уверен в паре этих утверждений. Почему важно расстояние от звезды? Почему вы говорите, что атмосферы имеют разные типы и концентрации газов? В нашей атмосфере это не совсем так. Именно изменения концентрации жидкой воды оказывают наибольшее влияние на цвет/видимость.
Я добавил обновленную и улучшенную диаграмму.
Что касается закатов, то цвет - забавная штука! Проверьте масло семян тыквы в качестве примера того, что следовые газы могут сделать с вашим небом.
@kingledion По мере увеличения расстояния от источника света количество света, получаемого планетой, будет уменьшаться. Это будет медленно и постепенно затемнять небо. Скорее всего, это не оказывает существенного влияния на цвет неба в зоне обитания, и этот фактор не учитывается в моих картах.
@Draco18s В том же духе ознакомьтесь с этой статьей о «Сумерках на Титане». Сумерки ярче дневного света. nature.com/articles/s41550-017-0114
@userLTK Это здорово!

Вы можете улучшить его, добавив все вариации элементов и соединений в атмосферу, чтобы добавить ассоциацию атмосферного цвета с этими элементами/соединениями. Например, небо с серой будет выглядеть как..., озон с высокими следами углерода будет выглядеть как...

Учитывая 120 элементов в нашей периодической таблице и бесконечный диапазон возможных концентраций и комбинаций, это предложение звучит как минимум непрактично.
Не все 120 элементов являются природными, имейте это в виду. Приблизительно существует около 10200 химических веществ, теперь учитывайте концентрацию. Число действительно велико, но не бесконечно. Потенциально он мог запускать компьютерные алгоритмы для изменения неба на основе присутствующих химических и элементарных концентраций.
Мне любопытно, где вы нашли это число 10200 и согласится ли с этим какой-нибудь химик.
Я согласен с этим числом, что говорит вам, что я не химик, был бы доктором философии. по химии получить? Это хорошо известный факт о том, сколько химических веществ было открыто на сегодняшний день, а затем сложить их все вместе.
Регистрационный номер CAS «в настоящее время идентифицирует более 143 миллионов уникальных органических и неорганических веществ и 67 миллионов последовательностей белков и ДНК», намного больше, чем 10200, тогда