Welke kleur heeft de hemel op Mars?
On november 21, 2021 by adminWe hebben veel beelden van Mars, maar die zijn niet allemaal geschikt om deze vraag te beantwoorden, omdat sommige wit gebalanceerd zijn om een beter contrast voor het menselijk oog te bieden. Gelukkig zijn er in de literatuur enkele interessante studies over de chromaticiteit van de Marshemel te vinden, waarin goede natuurkundige redenen voor het aspect worden gegeven.
Met behulp van de panoramacamera (Pancam-instrument) aan boord van de Mars Exploration Rovers Spirit en Opportunity, hebben Bell III en medewerkers de kleur van de hemel bepaald aan de hand van radiometrisch gekalibreerde beelden. Dit betekent dat beeldwaarden zijn omgezet in fysische grootheden (d.w.z. flux of radiantie) door rekening te houden met de spectrale respons van camera en filters, de inkomende zonneflux op het Marsoppervlak en andere factoren. Spirit en Opportunity rapporteerden “blauw-zwarte” of “zwarte” luchten in stofvrije atmosferen. Maar meestal is de atmosfeer van Mars geladen met veel stof, dus dit is niet het gebruikelijke aspect van de hemel.
De kleur van de hemel hangt af van hoe de zonnestraling wordt verstrooid uit de directe lichtbundel die de grond verlicht en ook hoe de verstrooide en directe stralen worden geabsorbeerd door moleculen en deeltjes in de atmosfeer. Als er bijvoorbeeld geen dampkring zou zijn, zoals op de Maan, zou de hemel donker zijn en de Zon geel. Op aarde wordt de blauwe kleur van de hemel veroorzaakt door de zogenaamde Rayleigh-verstrooiing, waarbij de moleculen, waarvan de straal kleiner is dan de golflengte van de straling (ongeveer 1/10), efficiënter zijn in het verstrooien van licht bij kortere golflengten, waarbij de verstrooiingsdoorsnede omgekeerd evenredig is met de macht vier van de golflengte.
Hoewel, de atmosfeer van Mars is veel dunner en moleculaire verstrooiing is dus minder efficiënt. In principe zou het Martiaanse stof de rol van onze aardse luchtmoleculen kunnen hebben gespeeld, door kortere golflengten efficiënter te verstrooien en zo uiteindelijk blauwe luchten en rode zonsondergangen te produceren zoals op aarde. Dat zou het geval kunnen zijn geweest als dergelijke deeltjes zich hadden gedragen als perfecte verstrooiers, zonder absorptie. Maar het stof op Mars is rijk aan blauw-absorberende ijzeroxiden die juist het tegenovergestelde effect hebben doordat ze eenvoudigweg de kortste golflengten uit de stralingsbundel verwijderen.
Rovers rapporteerden “donker geelbruine” luchten (d.w.z. “butterscotch”) voor de veel voorkomende situaties waarin veel stof in de atmosfeer van Mars blijft zweven, maar aangezien het stof ertoe zou kunnen bijdragen dat de hemel blauwer (door verstrooiing) of roder (door absorptie) wordt waargenomen, is hier een zorgvuldiger verklaring vereist. Kurt Ehlers en zijn medewerkers hebben een verhelderende studie gemaakt die iedereen die bekend is met atmosferische optica zal waarderen. Zij hielden rekening met het complexe effect van micron-groot, blauw-absorberend, naar voren verstrooiend stof en toonden aan dat roodkleuring iets efficiënter is, hetgeen leidt tot “butterscotch” luchten voor “stoffige situaties”. Bovendien worden de langere golflengten (rood) en de kortere golflengten (blauw) in zeer verschillende patronen verstrooid, waardoor enkele andere interessante effecten ontstaan, zoals de blauwe gloed die de zon volgt op haar pad over de Marshemel.
Volgens deze studie lijkt er sprake te zijn van een “butterscotch” hemel en de zon in een blauwachtige gloed, die vooral merkbaar is tijdens de zonsondergangen op Mars. Maar bij de menselijke waarneming liggen de zaken ingewikkelder.
Omdat Mars zich op ruwweg 1,5 astronomische eenheden van de Zon bevindt, is de hoeveelheid licht op het oppervlak ongeveer de helft van die op onze planeet. Bij weinig licht verschuift de gevoeligheid van onze ogen naar blauw, omdat we van kleurgevoelige kegelcellen overgaan op kleurenblinde staafcellen. Dit staat bekend als het Purkinje-effect. Vandaar dat de eerste astronaut die op Mars landde, de hemel waarschijnlijk nog blauwer zou beschrijven dan men zou verwachten.
Geef een antwoord