04. Asteroider & kometer

Himlen på främmande planeter

2009-02-24 10:35 #0 av: Farwuq

Har du någon gång funderat över hur himlen skulle se ut på andra beboliga planeter? Eller har du läst fiction böcker eller sett filmer där himlen på den främmande planeten t.ex. är grön? Visste du att detta är fullt möjligt! Läs här i artikeln så får du lite inblick i vad som ”färgar” himmeln.
 Fritt översatt från webben.

Läs Farwuq första spännade artikel på astronomi om färger

Bild_1_skies.jpg

Ovan: Exempel på fyra olika himmelsfärger beroende på olika grad av Rayleigh och Mie spridning i i respektive atmosfär, med tilltagande täthet; från vänster:

1: Himlen på en Marsliknade planet med en tunn atmosfär och med ett atmosfärstryck på mindre än 0,01 bar; graden av Rayleigh pridning är i detta fall minimal, men fria partiklar i atmosfären ger himlen färg genom Mie spridning och genom selektiv absorption.

2: En Jordliknade planet med en atmosfär med ett tryck på 1 bar; här dominerar himmelsblått, detta på grund av Rayleigh spridning, färgen blir allt blekare mot horisonten.

3: Detta föreställer en planet med en - från partiklar fri - atmosfär och med ett tryck på 10 bar; himmelsfärgen är här cyan, med tydligt bleknad vid horisonten.

4: En planet med en - från partiklar fri - atmosfär med ett tryck på 40 bar; himmelsfärgen är här blekt gul och med en i det närmsta vit horisont.

 

Tvärt om mot, av en del tror och även säger, så är det inte alls så att färgen på en främmande planets himmel är självskriven och helt självklart given en gång för alla. Det finns tre olika skäl för detta.

Ett av skälen till detta är otillräcklig kunskap om det mänskliga ögats funktion och dess sätt att uppfatta färg. Ett annat skäl är att det finns ett stort antal möjliga egenskaper och sammansättningar av främmande atmosfärer och slutgiltligen, för det tredje, brist på erfarenhet.

Fast än de grundläggande principerna och villkoren är välkända, så är deras praktiska tillämpning mindre klar. Som exempel så har vi den rosa himlen på Mars, den var en överraskning då den sågs för första gången.

Hur ögats funktion påverkar på vilket sätt vi uppfattar himmelns färg. Himmelen utseende beror mycket på den utrustning som används för att granska den. Vi börjar med att ta ett för oss människor nära liggande exempel.

Det mänskliga ögat uppfattar strålning i våglängdsområdet 380 nm till 760 nm, detta område omfattar färgerna, blåaktigt lila och fortsätter sedan vidare till blått, grönt, gult, orange och slutar vid rödaktigt lila. Inom detta område varierar ögat känslighet, det är inte lika känsligt för alla färger. Vi människor har tre sorters synreceptorer: en med känslighets maxima inom rött, en med maxima inom blått och en tredje med maxima inom grönt. Andra färger får vi genom blandning och interpolation av dessa tre. Som exempel så avger en bildskärm till en dator aldrig gult ljus, den behöver inte detta därför den mänskliga hjärnan uppfattar det gula ljuset genom en blandning av grönt och rött. På motsvarande sätt så uppfattar vi färgerna i utkanten av det synliga spektrat som lila, den färgen uppstår i vårt färgseende när inte någon av det tre färgreceptorerna dominerar. På ett liknande sätt uppfattar vi färgen brunt, den färgen är bara en tankekonstruktion i vår hjärna.

Andra arter ser ljus inom ungefär samma våglängdsområde som människan. Kortare våglängder än 300 nm och de våglängder som är längre än 800 nm, kan inte kan detekteras med ett fotokemiskt synorgan. Detta då kortare våglängder förstör ögat materiellt och längre våglängder inte är kraftiga nog att påverka organet. Detta betyder emellertid inte att djur ser färger på samma sätt som människor gör. De flesta däggdjur har endast en eller två olika sorters färgreceptorer och de uppfattar troligen färre färger än vad människan gör. Däremot så har många fåglar och fiskar en bättre färgdefinition än vi, detta därför att de har fyra eller fler slags färgreceptorer.

Fåglar har en extra synreceptor i det ultravioletta området, detta ger fåglar möjlighet att se ett helt annat spektrum av färger än det som människor är medvetna om. Många insekter har tre receptorer precis som människan, men en av de tre är istället känslig för ultraviolett.

Vad dessa organismer ser när de ser på himlen, kan vi bara spekulera om. Några insekter märker huruvida ljuset är polariserat eller inte, och även i vilken riktning, vilket innebär att delar av himmeln ser annorlunda ut beroende på var solen befinner sig. Detta låter dem uppfatta vilken riktning de rör sig i om de vet vilken tid på dygnet det är, givet är att de kan se en bit klar himmel. Om vi hade detta sinne, så skulle himmeln se helt annorlunda ut för våra ögon.

 

Rayleigh spridning.
Den enligt mänskliga ögon turkosblå jordiska himmelen, får i huvudsak sin färg på grund av Rayleigh spridning. Om en atmosfär normalt är genomskinlig, så sprider de partiklar som är i storleksordningen av en luftmolekyl, de kortare våglängderna bäst och sprider de länge våglängderna sämre. Skillnaden i spridningen mellan två olika våglängder kan förutsägas direkt från förhållandet mellan deras våglängder. Blått ljus sprids mer än rött ljus, så under förutsättningen att vi har ett tryck på en atmosfär, så kommer himlen att bli blå som på jorden. Om nu människans ögon vore lika känsliga för alla våglängder, så skulle troligen himlen anta en violett/ultraviolett ton eftersom det är detta ljus som sprids mest. Men, eftersom vår sol strålar starkare i det blå-gröna området än vad den gör i det violetta och eftersom våra ögon är mer känsliga för blått och för grönt ljus än för violett, så får vår himmel sin turkosa färg.

Absorptions effekter.
Inom det för mänskliga ögon synliga spektrat, så är nästan alla troliga atmosfäriska gaser genomskinliga. Det viktiga undantaget är metangas. Metangas absorberar rött ljus och därför uppfattar det mänskliga ögat himlen som blå-grön. Detta gäller även om det endast finns några få procent metan i atmosfären och om ljuset från solen är av "standardtyp". Detta förklarar planeterna Uranus och Neptunus utseende i vårt solsystem och antyder även att jorden, under dess "ungdom", hade en himmel med grönaktig dragning. Om metan utsätts för solljus så bildas en rödaktig smogliknade dimma, detta gäller om det finns en stor andel metan i atmosfären, som exempelvis på Saturnus månen Titan. Under dessa förutsättningar så blir himlen istället disig och rödaktig. Detta fenomen skulle troligen inte inträffa i en för människor andningsbar atmosfär, som är baserad på gaserna syre och kväve. Detta eftersom metangas troligen inte skulle kunna överskrida några enstaka procent. Detta på grund av att i närvaron av syre så oxideras metangas till koldioxid och vatten.

 

Atmosfärens tjocklek.
En annan avgörande faktor som jag vill belysa, det är atmosfärens tjocklek. Om det inte finns någon luft överhuvudtaget, då blir himlen svart, precis som det rådande förhållandet är på Månen, detta på grund av att inget ljus då skulle kunna spridas. Vi kan även se detta här på jorden, färgen mörknar allt mer med stigande höjd, för att slutligen försvinna.

Om vi nu i stället blickar i den motsatta riktningen och börjar att funderar över vad som händer om vi ökar tjockleken på atmosfären. Ett första exempel på vad som händer om atmosfären görs tjockare, det kan du se vid soluppgång  och vid solnedgång. Det som händer då är att solljuset får gå igenom mer luft för att nå oss. Då blir det blå och det gröna ljuset så pass utspritt att vi kan börja se det röda och det gula ljuset. Himlen får då en gulaktig eller rosa ton och slutligen en röd.

Grön himmelsfärg ses normalt inte på jorden, om nu inte det finns moln som filtrerar precis i de rätta proportionerna. Detta kan ibland uppstå under stormar, när solen står lågt. Då kan delar av himlen nära horisonten färgas grön.

 

Atmosfärens renhet och himmelsfärg.
Teoretiska studier av himlens färg, utförda av C.F. Bohren, och av Bohren och A.B. Fraser. Har studerat effekten av det atmosfäriska tryckets påverkan på himlens färg och på renheten av färgen. Märk att graferna nedan är applicerbara endas under förutsättningen att vi laborerar med en klar och partikelfri molekylär atmosfär, med gaser såsom kväve, syre eller väte. Partiklar, dimmor, ångor eller färgade gaser, påverkar den observerade himmelsfärgen i väsentlig grad.

 

Renhet och ljusstyrka hos himlen som en funktion av vinkeln från zenit i en optiskt transparent molekylär atmosfär.

Fig_1_skycolor1.png

Figur 1; Visar att i en jordliknade atmosfär under ett tyck på ett bar, så är himmelsfärgen renast vid zenit, men sjunker vartefter mot horisonten.

(enligt Bohren and Fraser 1985)

 

Renhet och ljusstyrka vid zenit i en molekylär atmosfär som en funktion av trycket vid havets nivå.

Fig_2_skycolor2.png

Figur 2; Visar att med ökande atmosfärstryck, så minskar atmosfärens färg även vid zenit och övergår I vitt; vid 100 bars tryck så är himmelsfärgen nästan helt vit.

(Bohren and Fraser 1985)

Himmelsfärgens spektrum för en molekylär atmosfär vid 1 bar (blå), 10 bar (cyan) och vid 40 bar (gul).

Fig_3_skycolor3.png

Figur 3: Visar att med ökande tryck så förändras himlens färg vid zenit mot en allt mer gul nyans. Det blir en generell ökning av den totala ljusstyrkan, men en fortskridande minskning av färgens renhet (se även figur 2). (från "Atmospheric Optics, C. F. Bøhren)

 

I en mycket tät och ren molekylär atmosfär så skulle himmelsfärgens spektrum ha sin topp i den röda delen av spektrat men kurvan skulle vara mycket flack och färgens renhet obetydlig, så färgen skulle vara blek. Rena och täta molekylära atmosfärer är sällsynta på jordliknade planeter, de flesta av dem skulle ha partiklar, töcken eller moln, vilka skulle kunna ge en betydande rödfägning.

Jordliknade planeter skulle därför troligen ha en cyan-, grön-, gul- eller rödfärgad himmel i stället för en blå. Detta skulle gälla även om dess sol var av samma typ som vår sol.

Jorden befinner sig på den inre kanten av den beboeliga zonen i solsystemet. En planet liknade jorden skulle kunna behålla det flytande vatten på sin yta under en viss sträcka längre ut i zonen men resultatet av denna förflyttning, skulle bli en atmosfär mycket rikare på koldioxid: upptill en eller flera bars tryck. Oskyddade eller omodifierade jordiska varelser, t.ex. människor, skulle inte ha en chans att observera denna effekt direkt, eftersom vi inte skulle kunna leva när så stora delar av atmosfärstycket utgörs av koldioxid.

 

Svävande stoft eller droppar.
Damm eller droppar i luften har en helt annan effekt. Om de är mer eller mindre transparenta såsom vattendroppar, eller om de har någon särskild färg själva, då sprider de helt enkelt alla våglängder av ljus likvärdigt. Detta kallas Mies spridning, och detta är orsaken till att en himmel som är full av fina vattendroppar har en blekare blå nyans än en torr himmel. I extremfallet blir himlen är vit eller grå t.ex. vid molnigt väder. Om dammet eller vätskan är färgad, så kommer himlen att anta på denna färg. Det är därför som det finns en rosa himmel på dammiga platser, t.ex. som på planeten Mars.

 

Planetens gravitation och atmosfären.
Även planetens gravitation har en effekt. Atomsfärens tryck faller långsammare mot höjden på en planet med låg gravitation och det behövs mer luft "på toppen" för att åstad komma en atmosfär med jordiskt tryck vid ytan. Så därför kan vi anta att en planet med lägre gravitation skulle få en rödaktig himmel. Å andra sidan så skulle atmosfären kunna innehålla mer stoft och partiklar, detta skulle ge en vitare himmel. I ett sådant fall skulle en vit himmel vara fullt möjlig. Det är troligt att om man utrustade Månen eller Mars med en hydrosfär och en klar andningsbar atmosfär med ett bars tryck, så skulle atmosfären bli pärlaktigt vit. De sällsynta jordliknade planeter med högre gravitation skulle kunna ha en mer jordliknade himmel, men med tanke på att de då också skulle ha samlat på sig en tjockare atmosfär så skulle de troligen ha en gul eller röd himmel.

 

Stjärnans spektraltyp och solljusets beskaffenhet.
Byter vi belysningen på himlen så förändrar vi åter himlens färg ännu en gång. Om vi tar om en typ G-stjärna, liknande solen så har den sin topp i det grön/blå ljuset, en typ M-stjärna har sin topp i rött, en K-stjärna har sin topp i orange, en F-stjärna är ljusstarkast i blått och A-stjärnor och högre de är ljusstarkast i det ultravioletta.

Eftersom K och M-stjärnor avger mindre mängd blått och grönt ljus för spridning, så är det mest sannolika resultatet av detta, att en jordliknande planet som cirklar runt sådana stjärnor får en lila-svart himmel. Detta förutsatt att vi tänker oss en jordliknade atmosfär med ett tryck på ett bar. Vid högre atmosfäriskt tryck, eftersom det blå komponenten i ljuset inte är så starka, så kommer de andra färgerna i regnbågen, färgerna grön, gul, orange eller rött, att visa upp sig allt mer. Under dessa förhållanden så kommer färgbalansen troligen att göra så att himlen ser vit ut.

Det är troligt att de ljusare G-typ och i början av typ F-typ stjärnorna, inte skulle ändra himlen färg avsevärt.

De sällsynta världarna, nästan helt säkert "terraformade", (detta eftersom jordliknande världar inte skulle ha haft tid på sig att på egenhand utvecklas) runt en stjärna med spektraltyp från slutet av F till O och B, kan ha tänkas ha en lila-blå himmel. De kortare våglängderna skulle sannolikt då vara så dominerande att det mänskliga ögats inneboende tendens att favorisera blått och grönts ljus övervinns.

 

Bild_2_Toulh_sunrise.jpg

Himlen på den fiktiva planeten To'ul'h förefaller grön, detta delvis beroende på atmosfärens täthet, men huvudsakligen beroende på gröna partiklar som utgörs av luftburna phytoplankton innehållande klorofyll och xanthofyll.

Text: Farwuq

Länk till källan

 

Corruptissima re publica plurimae leges.
Värd för Astrologi iFokus. Medarb. Astronomi, Existens, Filosofi och Finland.

Ge mig snabelat NU!

Anmäl
2009-02-24 11:48 #1 av: Luddesmatte

Bra artikel och visst är det fullt möjligt. Något jag lärt mig är att inget är omöjligt i livet. Glad

Anmäl
2009-02-24 12:24 #2 av: Farwuq

Visst, allt är möjligt!

Flört

 

Corruptissima re publica plurimae leges.
Värd för Astrologi iFokus. Medarb. Astronomi, Existens, Filosofi och Finland.

Ge mig snabelat NU!

Anmäl
2009-02-24 18:09 #3 av: Buuc

Precis vad jag funderade på för några veckor sen, och tänkte fråga här! Eller har jag kanske gjort det? Har för mig att jag har frågat! Jag har grubblat på hur himlen ser ut från olika planeter och så. Vilken bra artikel!

Anmäl
2009-02-24 20:26 #4 av: medde

Tack Farwaq Denna är ju så bra! Tar och scollar upp igen för att åter läsa den.

♥ Cogito, ergo sum ♥ May the force be with you ♥ 



Anmäl
2009-02-24 20:43 #5 av: Farwuq

Var så god!

Flört

Corruptissima re publica plurimae leges.
Värd för Astrologi iFokus. Medarb. Astronomi, Existens, Filosofi och Finland.

Ge mig snabelat NU!

Anmäl
2009-02-25 22:07 #6 av: nera

Ja här fanns mycket matnyttigt att läsa. Ska återkomma till denna intressanat artikel när jag känner mig piggare i skallen.

Anmäl
2009-04-03 18:57 #7 av: BrightGloria

Väldigt intressant!

Anmäl
2009-04-03 21:42 #8 av: medde

#7 Nu kanske du förstår varför jag älskar hela universum

♥ Cogito, ergo sum ♥ May the force be with you ♥ 



Anmäl
2009-04-03 21:43 #9 av: BrightGloria

#8 Verkligen! Det har man många skäl till. ;)

Anmäl
2009-04-03 21:46 #10 av: medde

#8 Visst är det så, Jättekul att se dig härinne igen, hoppas du kommer att få det till en vana! Lika glad varje gång jag ser dig härinne.

♥ Cogito, ergo sum ♥ May the force be with you ♥ 



Anmäl
2009-04-03 23:02 #11 av: nera

Här har ni en till som fullkomligt älskar universum! Skrattande Är helfascinnerad..Tungan uteFoten i munnen

 

# 9 Håller med medde BrightGloria. Jättekul att du är härinne.Skrattande

Anmäl
2009-04-03 23:54 #12 av: medde

Är vi freak, du och jag eller...

♥ Cogito, ergo sum ♥ May the force be with you ♥ 



Anmäl
2009-04-04 00:06 #13 av: nera

Säkerligen Foten i munnen

Anmäl
2009-04-04 00:07 #14 av: medde

Men det tar jag med all heder, så oändligt vackert

♥ Cogito, ergo sum ♥ May the force be with you ♥ 



Anmäl
2009-04-04 00:09 #15 av: nera

Finns inga ord som kan beskriva universum egentligen. Måste upplevas, om så än genom hubbleteleskopet. Alla kan ju inte bli astrounater...Foten i munnen

Anmäl
2009-04-04 00:16 #16 av: medde

Oj där sa du sanningen ord nera,men glöm nu inte att under helgen har många ställen öppet extra just för 100 timmar astronomi. Observatoriet har öppet vet jag till kl 22 under helgen, just för man ska kunna se genom deras teleskop . Kolla runt kan vara värt besväret.

♥ Cogito, ergo sum ♥ May the force be with you ♥ 



Anmäl
2009-04-04 00:18 #17 av: nera

Oh ja! Ska kolla.

Anmäl
2009-04-04 00:20 #18 av: medde

Gör det, nu säger jag god natt , batteriet börjar rasa nu, så jag hinner nog inte säga det något mera för i kväll

♥ Cogito, ergo sum ♥ May the force be with you ♥ 



Anmäl
2009-04-04 00:21 #19 av: nera

Natti natti! Hörs imorrn

Anmäl
2009-04-04 00:23 #20 av: medde

Naii nati hörs i morgon.

Hälsa man och son från oss.

♥ Cogito, ergo sum ♥ May the force be with you ♥ 



Anmäl
2009-04-04 00:24 #21 av: nera

OK! Hälsa tösen du med

Anmäl
2009-04-04 11:59 #22 av: medde

Tack! Det har jag jort nu, hon hälsar åter till dig och sonen!

♥ Cogito, ergo sum ♥ May the force be with you ♥ 



Anmäl
2009-04-04 12:43 #23 av: BrightGloria

Tack så mycket för att ni vill ha mig här. :)

Anmäl
2009-04-04 12:48 #24 av: medde

Klart vi vill.

♥ Cogito, ergo sum ♥ May the force be with you ♥ 



Anmäl
2009-04-04 13:25 #25 av: nera

# 23 Självklart vill vi ha dig här BG! Skrattande 

Hoppas du inte misstycker att jag förkortar ditt nick till BG? Var lite lat att skriva ut hela ditt namn. Men annars låter jag bli hädanefter om du inte vill att jag gör så. Flört

Anmäl
2009-04-04 14:40 #26 av: BrightGloria

#25 Inga problem. Tycker själv att det är jobbigt att skriva ut långa namn. :)

Anmäl
2009-04-04 21:34 #27 av: medde

#26 Kan jag också få låna det ibland.BG!?

♥ Cogito, ergo sum ♥ May the force be with you ♥ 



Anmäl
2009-04-05 22:43 #28 av: nera

Toppen BG! Låter lite häftigt tycker jag. Flört

Anmäl
2009-04-05 22:47 #29 av: medde

Så från och med nu. Är det BG

♥ Cogito, ergo sum ♥ May the force be with you ♥ 



Anmäl
2014-01-28 17:22 #30 av: Farwuq

Läs gärna denna gamla artikeln igen.

Tummen upp

Corruptissima re publica plurimae leges.
Värd för Astrologi iFokus. Medarb. Astronomi, Existens, Filosofi och Finland.

Ge mig snabelat NU!

Anmäl
2014-02-02 14:04 #31 av: [Forummedlemmen]

Mycket intressant artikel

Anmäl

Det finns en till kommentar till den här diskussionen. Den är bara synlig för medlemmar på iFokus. För att läsa kommentaren, logga in eller registrera dig på iFokus.