Czy nadal będziemy mieć tęcze, jeśli Słońce zastąpi inna gwiazda?

Tęcza jest właściwością rozszczepiania światła ze względu na cząsteczkę wody obecną w chmurach i jest związana ze światłem emitowanym przez nasze Słońce. Nasze słońce jest żółtą gwiazdą. Teraz, jeśli zastąpimy słońce niebieską gwiazdą olbrzyma, czerwoną gwiazdą olbrzyma lub inną gwiazdą innego koloru, czy nadal będziemy mieć tęcze? Jeśli tak, czy nadal będzie się składało z siedmiu kolorów? Jakiego rodzaju możliwa zmiana nastąpi, jeśli w ogóle?

Tęcze nie miałyby większości niebieskiego, a trochę zielonego dla czerwonych gwiazd. W przypadku niebieskiej gwiazdy niebieska część tęczy byłaby bardziej intensywna.

W przypadku bardziej złożonych kolorów tęcza może wykazywać luki. Tęcza jest zasadniczo spektrum tej części światła gwiazdy, która jest widoczna dla naszych oczu i dla której atmosfera jest przezroczysta.

Gwiazdy różnią się jasnością. Niebieski olbrzym byłby duży i rażący, czerwony karzeł zemdlał.

Kolory w tęczy byłyby rozmyte, a więc bliższe bieli, dla dużych gwiazd, i ostrzejsze, wyraźniejsze, dla małych gwiazd, zgodnie z rozmiarem kątowym odpowiedniego źródła światła.

... To wszystko zakłada, że ​​wciąż jest deszcz. Przy małych, czerwonych gwiazdach byłoby za zimno na deszcz. Przy dużych niebieskich gwiazdach Ziemia zbytnio by się nagrzała. Aby dostosować te efekty, należałoby zmodyfikować odległość do gwiazdy. Oczywiście długość roku i prędkość orbity mogą ulec zmianie. Może to spowodować różne pływy, zmiany wulkanizmu itp.

Wymiana gwiazdy może również wywoływać różne inne efekty, inne światła polarne, skutki dla jonosfery, warstwy ozonowej, erozji atmosferycznej, więcej ...

Kolory, które widzimy w tęczach, mają związek z kilkoma rzeczami. Po pierwsze, jego zmienność współczynnika załamania wody w funkcji długości fali. Ponieważ współczynnik załamania światła jest różny dla różnych długości fal, gdy światło rozchodzi się w wodzie, różne kolory się dzielą. Dzieje się tak w szerokim zakresie długości fal poza widzialnym zakresem, jak pokazano poniżej (dane stąd edytowałem wykres, ponieważ excel zrobił coś dziwnego rozciągając skalę X)

$\sim 0.4\mu\text{m}-0.7\mu\text{m}$

Po drugie, tęcza, którą widzimy, zależy od czułości naszych oczu przy określonych długościach fal. W tęczy jest więcej kolorów, niż możemy dostrzec poza czerwienią i gwałtownością (stąd nazwy podczerwień i ultrafiolet). W widmie widzialnym pręciki i stożki w naszych oczach mogą odróżniać tylko tyle długości fal. Także pojęcie „różnych” kolorów poza naszym zakresem widzialnym również nie ma większego znaczenia, ponieważ nie wiemy, jak je rozróżnić.

Wreszcie, dla różnych gwiazd, kolory, które zobaczysz, naprawdę zależą od tego, jakie światło dociera z gwiazd i gdzie padają na tę krzywą. Nasz widoczny zasięg jest stały, więc jeśli ograniczymy się do tego, kolory nie zmienią się zbytnio, ale względna jasność między nimi się zmieni. A gdy światło gwiazd zmienia zakres kolorów, niektóre kolory będą jaśniejsze niż ze słońca. Inni mogą zemdleć, aby dostrzec. Gdybyśmy mieli szerszy zakres czułości, byłby bardziej kolorowy, niż moglibyśmy sobie wyobrazić w niektórych przypadkach.

Dla kompletności, oto inny punkt widzenia:

Tak, jak pokazał Joseph von Fraunhofer i wiele innych osób.

Istnieje cała dyscyplina naukowa, która, mówiąc nieco prościej, polega na wytwarzaniu tęczy ze światła gwiazd z gwiazd innych niż Sol i patrzeniu, jak wyglądają. Jest to optyczna spektroskopia gwiezdna. Więc tak, już są takie tęcze, a ludzie wiedzą, czym różnią się od tych wykonanych przez światło z Sol.

Zajmij się tym szczegółowo, a jeden dowiaduje się, że „Sol jest żółtą gwiazdą” i „Jest siedem kolorów”. są (rażące) uproszczenia. Widziałeś już z innych odpowiedzi tutaj, że istnieje bogactwo złożoności, w tym wpływ lokalnej gwiazdy na pogodę i istnienie ciekłego deszczu wodnego, pytania o to, jaką atmosferę panuje i jaka jest pora dnia oraz w jaki sposób dużo atmosfery (a nawet jakiej czystości wody) patrzy się. Badanie tęcz jest w rzeczywistości dość skomplikowane.

Biorąc to pod uwagę, dość trudno jest odpowiedzieć na takie pytania, ponieważ Sol nie jest tak naprawdę żółty, co w dużej mierze jest artefaktem patrzenia na gwiazdę, która w określony sposób emituje wszystkie kolory przez określoną atmosferę; i istnieje tylko „siedem kolorów”, jeśli (a) przyjmie się pewne uprzedzenia kulturowe i językowe oraz (b) zignoruje resztę spektrum elektromagnetycznego, czego zdecydowanie nie robią astronomowie (spektroskopia gwiazdowa radiowa i rentgenowska również jest dyscyplinami naukowymi ).

Dlatego dla uproszczenia trzymamy się światła widzialnego: oto zestaw „tęcz” wykonanych z innych gwiazd przez teleskop Kitt Peak National Observatory 0,9 m 30 maja 2000 r . :

Kody po prawej stronie to astronomiczne gwiezdne numery katalogowe poszczególnych gwiazd, których światło wykorzystano do wytworzenia każdej z nich. To powinno dać początek wyobrażenia o tym, jak wyglądałyby tęcze wykonane przez różne gwiazdy. Ale to dość skomplikowana sprawa. Spójrz tylko, jak naprawdę wygląda tęcza słoneczna . Oto jak wygląda tęcza słoneczna, gdy jest oglądana bardzo szczegółowo ( przez Obserwatorium słoneczne McMath-Pierce 30 sierpnia 2000 r. ):

Nie jest żółty i jest o wiele więcej niż siedem kolorów. ☺

Pełnomocnikiem byłyby Moonbows, Księżycowe tęcze. Stworzyłem je jako dziecko, po prostu rozpylając mgiełkę wody z węża ogrodowego podczas pełni księżyca. W nocy było znacznie słabiej i niebiesko niż na wielu profesjonalnych zdjęciach z długim czasem naświetlania, jakie można znaleźć .

Księżyc odbija tylko części spektrum Słońca i generuje inny rodzaj tęczy. Założę się, że dotyczy to również różnych gwiazd. Na pewno będzie jeszcze jakiś łuk, o ile tylko zobaczysz gwiazdę lub cokolwiek, co odbije wystarczająco jasno jej światło.

Poniższy obraz jest naturalny, jak widać w strumieniu wody z wodospadów Wiktorii. (Mam nadzieję, że nie jest to spowodowane oświetleniem miasta w tle! Że wyglądają jasno tylko z powodu długiego naświetlania potrzebnego do wyraźnego uchwycenia kolorów). Niektóre moonbows i starbows mogą być spowodowane przez atmosferyczne kryształy lodu lub burze piaskowe.

W przypadku większości gwiazd (prawdopodobnie wszystkich gwiazd) odpowiedź brzmi „tak”. Gwiazdy są emiterami ciała czarnego, co oznacza, że ​​emitowane przez nich światło zależy od temperatury ich powierzchni. Emiter ciała czarnego emituje wszystkie częstotliwości światła niższe niż określony punkt odcięcia. Każda gwiazda o wyższej temperaturze powierzchni niż nasze własne Słońce miałaby szczytową emisję o wyższej częstotliwości (niebieskiej). Jednak emitują one także więcej światła przy każdej częstotliwości poniżej tej niż gwiazda chłodniejsza. Tak więc cieplejsze gwiazdy emitują więcej światła czerwonego, światła niebieskiego, światła zielonego, światła podczerwonego, światła radiowego itp.

Naszym jedynym zmartwieniem są chłodniejsze gwiazdy. Okazuje się, że dopiero po osiągnięciu efektywnej temperatury powierzchni około 2500 K naprawdę zaczniesz odczuwać ogromny spadek w niebieskiej i zielonej części widma. Nie ma żadnych znanych mi gwiazd, które byłyby tak fajne. Dolny koniec spektrum temperatur wynosi zwykle około 3500 K dla bardzo czerwonych gwiazd. Wszystkie kolory tęczy byłyby słabsze niż w przypadku naszej gwiazdy, ale nadal powinny być wykrywalne.

Różne kompozycje gwiazd skutkują pewnymi czarnymi liniami (brak światła przy tej częstotliwości) w tęczy, jeśli przyjrzysz się wystarczająco uważnie. Dzieje się tak jednak nawet w przypadku naszej własnej gwiazdy i nie możemy jej zobaczyć, dopóki nie użyjemy spektrometru - linie po prostu nie są wystarczająco szerokie, a tęcza jest zbyt ściśnięta, abyśmy mogli to zauważyć gołym okiem.

Oczywiście wszystko to zakłada, że ​​możesz utrzymać wszystko inne na Ziemi i zamienić gwiazdy jak żarówkę. Najważniejszym czynnikiem w tworzeniu tęczy jest skład atmosfery, wielkość kropel deszczu i zdolność do faktycznego tworzenia deszczu. Wszystko to zacznie się zmieniać po zastąpieniu naszej gwiazdy. Czasami bardzo szybko, jak w przypadku gwiazdy klasy O (lub gwiazdy, która przechodzi w supernową z powodu zbyt silnego wstrząsu podczas transportu do naszego Układu Słonecznego).

Tak oczywiście. Przepływ światła przez krople deszczu (lub spray do węża, wodospady itp.) Byłby taki sam. A twój cień wciąż wskazywałby na tęczę.