Milyen színű az égbolt a Marson?
On november 21, 2021 by adminSok képünk van a Marsról, de nem mindegyik alkalmas arra, hogy megválaszoljuk ezt a kérdést, mivel némelyikük fehéregyensúlyozott, hogy az emberi látás számára jobb kontrasztot biztosítson. Szerencsére a szakirodalomban van néhány érdekes tanulmány, amely a marsi égbolt színvilágával foglalkozik, és megalapozott fizikai okokat ad az aspektusának.
A Spirit és az Opportunity Mars Exploration Rovers fedélzetén lévő panorámakamera (Pancam műszer) segítségével Bell III és munkatársai radiometrikusan kalibrált képekből határozták meg az égbolt színét. Ez azt jelenti, hogy a képi értékeket a kamera és a szűrők spektrális válaszának, a Mars felszínére beérkező napfényáramnak és egyéb tényezőknek a figyelembevételével fizikai mennyiségekké (pl. fluxus vagy sugárzássűrűség) alakították át. A Spirit és az Opportunity “kékesfekete” vagy “fekete” égboltot jelentett a pormentes légkörben. A legtöbbször azonban a Mars légkörét rengeteg por terheli, így az égboltnak nem ez az általános aspektusa.
Az égbolt színe attól függ, hogy a napsugárzás hogyan szóródik ki a földet megvilágító közvetlen fénysugárból, valamint hogy a szórt és közvetlen fénysugarakat hogyan nyelik el a légkörben lévő molekulák és részecskék. Ha például nem lenne légkör, mint a Holdon, akkor sötét égboltot és sárga Napot találnánk. A Földön a kék égbolt színét az úgynevezett Rayleigh-szórás okozza, amelynek során a sugárzás hullámhosszánál kisebb sugarú (kb. 1/10) molekulák a rövidebb hullámhosszúságú fényt hatékonyabban szórják, a szórási keresztmetszet pedig fordítottan arányos a hullámhossz négyes hatványával.
Bár a Mars légköre sokkal vékonyabb, így a molekuláris szórás kevésbé hatékony. Elvileg a marsi por játszhatta volna a mi földi levegőnk molekuláinak szerepét, hatékonyabban szórva a rövidebb hullámhosszakat, és így végső soron kék eget és vörös naplementéket produkálva, mint a Földön. Így lehetett volna, ha az ilyen részecskék tökéletes szóróként viselkedtek volna, abszorpció nélkül. A marsi por azonban gazdag kék elnyelő vasoxidokban, amelyek éppen ellenkező hatást váltanak ki, mivel egyszerűen eltávolítják a legrövidebb hullámhosszakat a sugárnyalábból.
A marsjárók “sötétsárgásbarna” égboltról (azaz “vajbarnáról”) számoltak be azokban a gyakori helyzetekben, amikor sok por marad lebeg a Mars légkörében, de mivel a por hozzájárulhat ahhoz, hogy az eget kékebbnek (a szórás révén) vagy pirosabbnak (az elnyelés révén) érzékeljük, itt alaposabb magyarázatra van szükség. Kurt Ehlers és munkatársai tanulságos tanulmányt készítettek, amelyet mindenki, aki ismeri a légköri optikát, értékelni fog. Figyelembe vették a mikroméretű, kéket elnyelő, előre szóró por összetett hatását, és kimutatták, hogy a vörösödés valamivel hatékonyabb, ami “poros helyzetek” esetén “vajszínű” égboltot eredményez. Ezenkívül a hosszabb hullámhosszú (vörös) és a rövidebb hullámhosszú (kék) sugárzások nagyon eltérő mintázatban szóródnak, ami néhány egyéb érdekes hatást eredményez, például azt a kék ragyogást, amely követi a Napot a Mars égboltja feletti útja során.
A tanulmány szerint úgy tűnik, hogy a Marson különösen a naplementék idején észrevehető a vajszínű égbolt és a Nap kékes ragyogása. Az emberi érzékeléssel azonban a dolgok bonyolultabbak.
Mivel a Mars nagyjából 1,5 csillagászati egységre van a Naptól, a felszínre érkező fény mennyisége körülbelül fele a mi bolygónkénak. Gyenge megvilágítási körülmények között a szemünk érzékenysége a kék felé tolódik el, mert a színérzékeny “kúp” sejtek helyett színvak “pálcika” sejteket használunk. Ezt Purkinje-effektusként ismerjük. Ezért az első űrhajós, aki leszállt a Marsra, valószínűleg még kékebbnek írná le az eget, mint azt várnánk.”
Vélemény, hozzászólás?