Gdyby Ziemia krążyła wokół czerwonego karła / olbrzyma lub brązowego karła, czy jej niebo nadal wyglądałoby na niebieskie? [duplikować]
Mam wrażenie, że w systemach brązowych karłów i słabych czerwonych karłów wszystko wygląda bardziej czerwonawo na planecie, łącznie z jej atmosferą niezależnie od składu. Załóżmy, że istnieje planeta z atmosferą o takim samym ciśnieniu powierzchniowym i składzie jak Ziemia, krążąca wokół brązowego karła lub świecącego poniżej średniej czerwonego karła w odległości nadającej się do zamieszkania. czy kosmos? A może jego atmosfera będzie bardziej pomarańczowo-czerwona?
Odpowiedzi
Jeśli weźmiemy 1 atmosferę głębokości optycznej jako patrzenie przez atmosferę ziemską w zenicie, to głębokość optyczna do rozproszenia jest niewielka - prawdopodobnie rzędu 0,3 dla światła niebieskiego i znacznie mniejsza (zgodnie z $\lambda^{-4}$) dla światła czerwonego.
Oznacza to, że gdy Słońce jest w zenicie, większość światła dociera do ziemi, ale część niebieskiego światła jest rozpraszana poza linią wzroku.
Jeśli spojrzymy na inne linie wzroku, wówczas głębokość optyczna wzrośnie mniej więcej tak, jak $\sec z$, gdzie $z$to kąt zenitu ( dostępne są bardziej skomplikowane funkcje ). Kiedy patrzymy w tych kierunkach, widzimy głównie rozproszone (niebieskie) światło. Jeśli spojrzymy w kierunku Słońca w ogóle$z$ (nie patrz na Słońce) wtedy optyczna głębokość rozpraszania jest znacznie większa, a niebieskie światło jest rozpraszane poza linią widzenia, pozostawiając czerwone światło, które dociera do nas.
Ilość niebieskiego światła, które widzimy na niebie, zależy wtedy od wewnętrznego widma Słońca i kąta między linią widzenia a Słońcem.
Karły typu M, a zwłaszcza brązowe karły, mają bardzo mało niebieskiego światła w swoich widmach. Typowy$B-R$kolor dla karła M miałby około 3 magnitudo, podczas gdy dla Słońca około 1. Oznacza to, że stosunek strumienia światła czerwonego do niebieskiego jest o 6,3 razy większy w przypadku karła M. Stosunek przekroju poprzecznego rozpraszania światła czerwonego do niebieskiego wynosi około$(400/700)^4 = 0.1$, co prawie zrekompensowałoby.
Więc myślę, że najlepsze, co możesz uzyskać, to coś w rodzaju żółtego światła rozproszonego pod dużymi kątami od kierunku karła-M, z powodu rozpraszania Rayleigha.
Jednak to ignoruje składnik rozpraszania Mie . Przekrój dla rozpraszania Mie jest prawie płaski lub nieznacznie wznosi się w kierunku czerwonych długości fal. Jest to spowodowane aerozolami i większymi cząsteczkami w atmosferze; i ma tendencję do wypłukiwania koloru i upodabniania go do widma oświetlenia. Z tego punktu widzenia i w zależności od zawartości aerozolu, myślę, że żółtawe niebo z powodu rozpraszania Rayleigha będzie bardziej łososiowo różowe z powodu rozpraszania Mie.
To jest widok z ziemi. Nie jestem pewien, co masz na myśli, mówiąc o oglądaniu go z kosmosu. Atmosfera ziemska jest prawie przezroczysta, z wyjątkiem miejsc, w których występują chmury. Wydaje mi się, że jeśli spojrzysz prosto na konar Ziemi, zobaczysz rozproszone wstecznie światło Rayleigha; w takim przypadku moja odpowiedź byłaby „żółtą” odpowiedzią, którą podałem powyżej, ponieważ rozpraszanie Mie jest dość odchylone w kierunku rozpraszania do przodu.
Brązowe karły naprawdę nie mają prawie żadnego niebieskiego światła w swoim widmie. Jest całkowicie absorbowany przez cząsteczki w ich atmosferach i ponownie wypromieniowywany w zakresie fal podczerwonych. Liczy się jednak, jak sądzę, stosunek światła czerwonego do niebieskiego i chociaż jest bardzo mały, wątpię, czy można powiedzieć, że wynosi zero. Więc to pominę - nie jestem pewien. Ale dla ludzkiego oka będzie bardzo ciemno (zakładając, że twoja planeta jest oświetlona przez 1,4 kW na metr kwadratowy światła podczerwonego).