Jakiego koloru jest niebo na Marsie?
On 21 listopada, 2021 by adminMamy wiele zdjęć z Marsa, ale nie wszystkie są odpowiednie do odpowiedzi na to pytanie, ponieważ niektóre z nich są zbalansowane na biało, aby zapewnić lepszy kontrast dla ludzkiego wzroku. Na szczęście w literaturze można znaleźć kilka interesujących opracowań dotyczących chromatyczności marsjańskiego nieba i dostarczających solidnych fizycznych powodów dla jej aspektu.
Używając kamery panoramicznej (instrument Pancam) na pokładzie Mars Exploration Rovers Spirit i Opportunity, Bell III i współpracownicy określili kolor nieba z obrazów skalibrowanych radiometrycznie. Oznacza to, że wartości obrazu zostały przekształcone w wielkości fizyczne (tj. strumień lub radiancję) poprzez uwzględnienie odpowiedzi spektralnej kamery i filtrów, przychodzącego strumienia słonecznego na powierzchnię Marsa i innych czynników. Spirit i Opportunity odnotowały „niebiesko-czarne” lub „czarne” niebo w bezpyłowej atmosferze. Jednak przez większość czasu atmosfera Marsa jest obciążona dużą ilością pyłu, więc nie jest to powszechny aspekt nieba.
Kolor nieba zależy od tego, jak promieniowanie słoneczne jest rozpraszane z bezpośredniej wiązki światła oświetlającej ziemię, a także od tego, jak rozproszone i bezpośrednie wiązki są pochłaniane przez cząsteczki i cząsteczki w atmosferze. Na przykład, gdyby nie było atmosfery, jak to ma miejsce na Księżycu, mielibyśmy ciemne niebo i żółte Słońce. Na Ziemi niebieski kolor nieba powstaje w wyniku tzw. rozpraszania Rayleigha, w wyniku którego cząsteczki o promieniu mniejszym niż długość fali promieniowania (ok. 1/10) skuteczniej rozpraszają światło o krótszej długości fali, przy czym przekrój poprzeczny rozpraszania jest odwrotnie proporcjonalny do potęgi czwartej długości fali.
Chociaż atmosfera Marsa jest znacznie cieńsza i rozpraszanie molekularne jest przez to mniej wydajne. W zasadzie pył marsjański mógłby odgrywać rolę naszych ziemskich cząsteczek powietrza, rozpraszając krótsze fale bardziej efektywnie i w ten sposób ostatecznie produkując niebieskie niebo i czerwone zachody słońca, jak na Ziemi. Mogłoby tak być, gdyby takie cząsteczki działały jako idealne rozpraszacze, bez absorpcji. Jednakże pył marsjański jest bogaty w niebiesko pochłaniające tlenki żelaza, które dają właśnie odwrotny efekt, po prostu usuwając najkrótsze długości fal z wiązki promieniowania.
Kołowce donoszą o „ciemnożółtawo-brązowym” niebie (tj. „butterscotch”) dla powszechnych sytuacji, w których duża ilość pyłu pozostaje zawieszona w atmosferze Marsa, ale ponieważ pył może przyczynić się do tego, że niebo będzie postrzegane jako bardziej niebieskie (poprzez rozpraszanie) lub bardziej czerwone (poprzez pochłanianie), wymagane jest tutaj bardziej staranne wyjaśnienie. Kurt Ehlers i jego współpracownicy przeprowadzili pouczające badania, które doceni każdy, kto zna się na optyce atmosferycznej. Rozważyli oni złożony efekt mikronowych rozmiarów, niebieskiego, pochłaniającego, rozpraszającego kurz pyłu i wykazali, że czerwienienie jest nieco bardziej efektywne, co prowadzi do „maślanego” nieba w „zapylonych sytuacjach”. Co więcej, dłuższe fale (czerwone) i krótsze (niebieskie) są rozpraszane w bardzo różnych wzorach, tworząc kilka innych interesujących efektów, takich jak niebieska poświata, która podąża za Słońcem na jego drodze nad marsjańskim niebem.
Zgodnie z tym badaniem, wydaje się, że niebo jest masełkowate, a Słońce w niebieskawej poświacie, szczególnie zauważalne podczas zachodów słońca na Marsie. Ale sprawy są bardziej złożone z ludzką percepcją.
Ponieważ Mars znajduje się w odległości około 1,5 jednostki astronomicznej od Słońca, ilość światła na jego powierzchni jest o połowę mniejsza niż na naszej planecie. W warunkach słabego oświetlenia, nasze oczy przesuwają wrażliwość w kierunku niebieskiego, ponieważ zmieniamy się z używania wrażliwych na kolor komórek „stożkowych” do ślepych na kolor komórek „pręcikowych”. Jest to znane jako efekt Purkinjego. Stąd pierwszy astronauta lądujący na Marsie prawdopodobnie opisałby jego niebo jako jeszcze bardziej niebieskie, niż można by się spodziewać.
.
Dodaj komentarz