Цвет неба на других планетах (дискуссия к теме наука-фантастике, факты)

[Татьяна Леус]

Тема-рассуждение к теме Наука-фантастике, факты
 
У нас небо голубое. Почему? Какого цвета может быть небо на других планетах при атмосфере, аналогичной нашей? При другом составе атмосферы?
 
Солнце планеты - красный карлик. Переношу обсуждения из темы об инопланетных пейзажах:

Вот пока тут присутствуют физики, уточню. Если солнце планеты красный карлик, правильно ли я посчитала, что поскольку спектр излучениея звезды сдвигается в красную сторону, и синих волн будет меньше, то небо на планете будет зелёным, поскольку в данном случае зелёный будет самым коротковолновым?

 

Падающая Звезда, насколько хватает моих знаний физики, тут дело обстоит следующим образом. Во-первых, цвет неба определяется не максимумом излучения Солнца. Если бы это было так, то у нас бы небо было зеленым Цвет определяется атмосферой, ее составом, плотностью и теми частицами (песка, пыли, парами газов) которые там есть. От того, куда приходится максимум излучения, зависит лишь интенсивность окраски: например, если максимум спертра лежит в том же ИК-диапазоне, то цвет неба не поменяется, просто станет намного более тусклым. Во-вторых, спектр излучения абсолютно черного тела (не пугайтесь названия, "черный" здесь обозначает не цвет, а то, что излучение тепловое и равновесное) - непрерывный. То есть несмотря на то, что его максимум может смещаться, в нем присутствуют все частоты (длины волн). Поэтому

поскольку в данном случае зелёный будет самым коротковолновым?

не верно. В оптическом диапазоне самым коротковолновым все равно будет фиолетовый, а если рассматривать весь спектр, то ограничений вообще нет. Вклад их будет другой, да. Но в конечном счете все равно все зависит от функции пропускания атмосферы (или окон прозрачности, как их называют - то есть какие именно участки спектра пропускаются, а какие нет). Capt. Paparazzi, от расстояния цвет, конечно, зависит - достаточно вспомнить хотя бы эффект Доплера. Но это сказывается на очень больших расстояниях, намного превышающих размеры солнечной системы. Что же касается зеленого неба, то это вполне реально, и не из-за того, что красный гигант, а из-за определенного состава атмосферы. Даже у нас иногда бывает. Не знаю, правда, какие именно частицы вызывают интенсивное рассеяние именно зеленого цвета...

И вот если солнце будет совсем-совсем красное, ну то есть, с самого краю спектра, то какое оно будет на закате, если мы инфра-красный не видим? Чёрным? Тёмно-тёмно-красным?

Просто закат будет темнее. Как если бы смотреть на все через темное стекло...

 

Integral писал(а)

В оптическом диапазоне самым коротковолновым все равно будет фиолетовый
 
Я знаю! Я просто сократила рассуждения.
Пишу полный вариант.
Я читала (если враньё - вопросы не ко мне!), что наше небо голубое, потому что в атмосфере рассеивается коротковолновой спектр. Так, вот, у нас (опять-таки так было написано) в атмосфере рассеян фиолетовый, синий и зелёный, но больше всего синего (фиолетового наше солнце излучает мало, а зелёный уже хуже растворяется в атмосфере), потому небо синее.
Дальше следуют мои рассуждения. В случае с красным карликом становится мало не только фиолетового, но и синего. Следующий за синим - зелёный, его в излучаемом спектре будет больше, чем синего и фиолетового, и пусть он в атмосфере растворяется хуже, зато его больше. Вот потому у меня и полуичлось небо зелёное.
 
добавлено через 10 минут
Кстати, в этом контексте меня также интересует, какого цвета будет вода в толще.

 

Падающая Звезда писал(а)

растворяется в атмосфере
 
Как это - растворяется? Поглощается? Тогда бы мы его вообще не видели. Да, небо действительно светит рассеянным светом, но оно голубое не из-за спектра солнца, а из-за того, как и сквовь что проходят лучи. А вот то, что фиолетового Солнце излучает мало - это совсем неправда. Меньше, чем зеленого, допустим, но совсем не намного, и это не влият почти ни на что. Возможно, я и ошибаюсь, но вроде так.
 
 
Падающая Звезда писал(а)
В случае с красным карликом становится мало не только фиолетового, но и синего.
 
У звезды не может быть такой узкий спектр, чтобы на 6400 ангстрем был максимум, а на 4800 уже почти ничего. Скорее всего, это объясняется тем, что разные слои Солнца нагреты по-разному, а разная температура - разный максимум спектра. Конечно, все это потом накладывается и находится среднее (как желто-зеленый для нашего Солнца), но этот спектр, и максимум на нем, не узкий. Можно продифференцировать формулу Планка и найти примерный наклон кривой, если интересно, могу сделать, это не проблема
 
 
Падающая Звезда писал(а)
Кстати, в этом контексте меня также интересует, какого цвета будет вода в толще.
 
Вот на этом примере очень ясно видно, что цвет зависит куда больше от воды, чем от спектра падающего света. Потому что в океане вода может быть и зеленой, и темно-синей, и зелено-коричневой, и небесно-голубой... С глубиной она, конечно, темнеет - из-за поглощения.

добавлено через 5 минут

У звезды не может быть такой узкий спектр, чтобы на 6400 ангстрем был максимум, а на 4800 уже почти ничего.

Ну кто ж говорит, что ничего? Просто меньше по сравнению с Солнцем.
 
Хорошо, давайте начнём сначала. Почему наше небо голубое? За счёт чего?

С глубиной она, конечно, темнеет - из-за поглощения.

Вот о глубине я и спрашиваю.

[Даша]

Почему наше небо голубое? За счёт чего?

Как я понимаю, из-за того, что в нашей атмосфере благодаря рассеянию Рэлея, наиболее интенсивно рассеивается голубой цвет. И еще, оно ведь не всегда голубое, даже в одно и то же время дня. Допустим, если на нем есть облака, то в них происходит рассеяние не только голубого, но и всех остальных цветов, и, складываясь, они дают белый.
Максимум в спектре Солнца тут как-то влияет, конечно, но больше не на сам цвет, а на то, насколько он темный/светлый.

Вот о глубине я и спрашиваю.

Если состав воды не изменяется (хотя это вовсе не так на самом деле) то цвет не сильно будет меняться. Но будет. Уже не из-за рассеяния, а из-за поглощения: какая-то часть спектра поглотится быстрее.

[Татьяна Леус]

наиболее интенсивно рассеивается голубой цвет

В смысле, коротковолновый, так?

еще, оно ведь не всегда голубое, даже в одно и то же время дня. Допустим, если на нем есть облака, то в них происходит рассеяние не только голубого, но и всех остальных цветов, и, складываясь, они дают белый.

Не, давайте с облаками пока отложим. Начнём с чистого неба и состава атмосферы. аналогичного нашему, идёт?
 
добавлено через 53 секунды

какая-то часть спектра поглотится быстрее.

Ага. И какова закономерность поглощения?
 
добавлено через 1 минуту
Вот где-то я видела диаграммы спектров излучения нашего солнца и одного красного карлика. Вот ежели я их нарою... повешу сюда.
 
добавлено через 16 минут
Integral, ну вот,кстати, уже и нашла. Правда, немного не такую, какую хотела, но в первом сообщении научной темы есть такая штука:
 
Спектр, получаемый планетой от звезды в зависимости от типа звезды. Провалы отмечают линии поглощения.
 

[Даша]

В смысле, коротковолновый, так?

Именно так. И фиолетовый тоже. Просто фиолетовый поглощается атмосферой значительно сильнее синего.

Начнём с чистого неба и состава атмосферы. аналогичного нашему, идёт?

Идет. Потому пока могу привести один слайд из нашей лекции по геофизике в прошлом семестре. А именно, спектр поглощения атмосферы.

оффтоп

Скрыть

И какова закономерность поглощения?

Это от воды зависит... А вода бывает разная.

Спектр, получаемый планетой от звезды в зависимости от типа звезды.

Что-то я не очень его поняла... Разный цвет линий - это для разных типов звезд? И причем тут поглощение? Оно зависит от планеты, а не от типа звезды. "Спектр, получаемый планетой" - какой планетой?

[Татьяна Леус]

Спектр, получаемый планетой" - какой планетой?

Ну как это какой? Той, которая вокруг этой звезды вращается.
 
Разный цвет линий - там в углу написано, какая линий для какого спектрального класса характерна.
 
добавлено через 9 минут

Потому пока могу привести один слайд из нашей лекции по геофизике в прошлом семестре. А именно, спектр поглощения атмосферы.

Желательно пояснить, ибо я ничего не поняла.

Именно так. И фиолетовый тоже. Просто фиолетовый поглощается атмосферой значительно сильнее синего.

Так. Но при этом. если я правильно улавливаю суть, синий поглощается сильнее зелёного, а зелёный - сильнее жёлтого и так далее. И всё же небо в условиях, о которых мы говорим, не красное. Так почему оно именно синее?

А вода бывает разная

В каком смысле?
 
 
Собственно, что касается приведённой мною диаграммы. меня больше всего интересует по понятным причинам видимый спектр, а его там чуть-чуть. и из диаграммы видно, что от зведы уже F-класса поступает гораздо больше синего и фиолетового, а от звезды М-класса - в основном красный спектр. Собственно, могу сказать, что диаграмма излучения звезды (только она была дана только для видимого спектра) выглядела очень похоже на то, что нарисовано для видимого спектра здесь.
 
добавлено через 18 минут
Вообще, глядя на эту диаграмму, я вот что подумала. Я подумала о связи цвета звезды с излучаемым ею видимым спектром (в дальнейшем слово "видимый" я буду опускать - понятно, что речь пойдёт о нём). Вот если посмотреть на спектр звезды F-класса, то мы видим, что там примерно в равных количествах все волны присутствуют - вот мы и имеем белый цвет. А звезда М-класса излучаеткрасного больше, чем других, и она у нас красная. Значит, самые горячие звёзды излучают очень много синего и фиолетового

[Даша]

Разный цвет линий - там в углу написано, какая линий для какого спектрального класса характерна.

К сожалению, в спектральных классах звезд я разбираюсь плохо...

Ну как это какой? Той, которая вокруг этой звезды вращается.

С какой атмосферой?

Желательно пояснить, ибо я ничего не поняла.

Тут все просто и по-русски. Можно узнать, какие длины волн поглощаются земной атмосферой. Видно, что там в районе ультрафиолета довольно сильный скос (там, где 0,4 мкм) поэтому он пропускается значительно хуже. Там по вертикальной оси отложено пропускание в процентах, то есть, на сколько процентов сохраняется интенсивность света.

если я правильно улавливаю суть, синий поглощается сильнее зелёного, а зелёный - сильнее жёлтого и так далее. И всё же небо в условиях, о которых мы говорим, не красное. Так почему оно именно синее?

Не совсем так. Существуют 2 явления в атмосфере.
1 - рассеяние. Рассеивается лучше коротковолновая часть видимого диапазона (лучше, чем красный, желтый и зеленый). Небо светит рассеянным светом. Соответсвенно, по идее оно должно быть фиолетово-синим. Но.
2 - поглощение. Это другое явление, с первым напрямую не связанное. Что при этом поглощается и что пропускается земной атмосферой, можно увидеть на моем графике. А именно, фиолетовый поглощается больше, чем синий (а значит, меньше доходит до поверхности Земли). Поэтому, найдя компромисс между этими двумя обстоятельствами, мы получаем - синий
Кстати, после красного там тоже сильно поглощается (уходит на нагрев атмосферы).

В каком смысле?

По составу. От этого поглощение зависит. От тех веществ, которые в среде находятся. Даже на Вашем графике для разных веществ разные длины волн поглощаются. Вода ведь в океане не дистиллированная..

от зведы уже F-класса поступает гораздо больше синего и фиолетового, а от звезды М-класса - в основном красный спектр.

Эти цвета - они излучаются звездой? Или это то, что доходит до поверхности планеты? Просто это совсем разные вещи. Если первое зависит от звезды, то второе в основном от планеты.
 
На самом деле мне кажется, что на этом графике изображен некий гибрид излучение звезды + поглощение планетой. Если подойти к вопросу научно, то следует сделать не так. Нужно примерно рассчитать среднюю температуру звезды. Для нее рассчитать спектр теплового излучения (аппроксимация там очень хорошая!). Он будет гладким, с одним максимумом, по формуле Планка. Далее, на этот спектр наложить функцию пропускания данной конкретной атмосферы (вроде того, что я привела для Земли). И, перемножив их, получить то, что нужно.

Вот если посмотреть на спектр звезды F-класса, то мы видим, что там примерно в равных количествах все волны присутствуют - вот мы и имеем белый цвет. А звезда М-класса излучаеткрасного больше, чем других, и она у нас красная. Значит, самые горячие звёзды излучают очень много синего и фиолетового

Опять же, я не астроном, но там есть некоторые детали... Такие, как, например, движется ли эта звезда к нам или от нас, от этого меняется цвет. Ну а сам цвет звезды (так, как мы ее с Земли в небе видим) это скорее всего не максимум в спектре. Может быть, смещенный максимум. Может быть, он же, смещенный и преобразованный атмосферой. Честно, не знаю...

[Татьяна Леус]

Тут все просто и по-русски

Ну вы же всё-таки учитывайте, что не все здесь физики Я вот. например, вижу на видимом спектре практически плато. Какой из этого я должна сделать вывод?

К сожалению, в спектральных классах звезд я разбираюсь плохо...

Там в научной темке в самом начале диаграмма Герцшпрунга-Рассела. Квадратная такая.

оффтоп

http://www.trekker.ru/forum/showpost.php?p=123769&postcount=5

Скрыть

Эти цвета - они излучаются звездой? Или это то, что доходит до поверхности планеты? Просто это совсем разные вещи. Если первое зависит от звезды, то второе в основном от планеты.

Я думаю, что переменную атмосферы мы не учитываем, иначе вообще невозможно было бы какой-то график составить. На основании этого я полагаю. что то, что мы наблюдаем, зависит именно от звезды. По поводу гибрида тут, видимо, из гибридного даны провалы. Но ведь на видимом спектре их всё равно почти нет.

Такие, как, например, движется ли эта звезда к нам или от нас, от этого меняется цвет.

Ну вот это будут опять-таки переменные, которые мы учитывать не будем. Я говорила о самом цвете звезды. Если брать все переменные сразу, то вообще невозможно будет найти закономерность.
 
добавлено через 5 минут

Существуют 2 явления в атмосфере.

1 - рассеяние. Рассеивается лучше коротковолновая часть видимого диапазона (лучше, чем красный, желтый и зеленый). Небо светит рассеянным светом. Соответсвенно, по идее оно должно быть фиолетово-синим. Но.
2 - поглощение. Это другое явление, с первым напрямую не связанное. Что при этом поглощается и что пропускается земной атмосферой, можно увидеть на моем графике. А именно, фиолетовый поглощается больше, чем синий (а значит, меньше доходит до поверхности Земли). Поэтому, найдя компромисс между этими двумя обстоятельствами, мы получаем - синий

Так. Замечательно. Вот от этого теперь я буду плясать. Возьмём гипотетическукю ситуацию. Положим, у нас есть источник света, выполняющий роль зведзы, который излучает только красные волны. Какого цвета при этом должно быть небо?

[Даша]

Я вот. например, вижу на видимом спектре практически плато. Какой из этого я должна сделать вывод?

Не совсем плато, и наклон там в фиолеторую сторону все-таки есть. То есть его меньше проходит через атмосферу, чем синего.

Там в научной темке в самом начале диаграмма Герцшпрунга-Рассела. Квадратная такая.

Изучу, спасибо.

Я думаю, что переменную атмосферы мы не учитываем

Тогда вообще говорить не о чем... Мы обсуждаем, как будет выглядеть звезда, если посмотреть на нее из космоса? Если нет, то переменную атмосферы просто нельзя не учитывать.
 
И еще - мы выясняем, какого цвета будет небо, или какого цвета будет звезда? А то я уже начинаю путаться... Это разные вещи, совсем разные.

Положим, у нас есть источник света, выполняющий роль зведзы, который излучает только красные волны. Какого цвета при этом должно быть небо?

О, где же найти такой источник... Нам бы такой в лабораторию
Ладно. Предположим. Модель можно какую угодно построить, не проблема. Пусть имеется монохроматический источник 0,65 мкм. Небо какое берем? Земное?
 
добавлено через 4 минуты

Небо какое берем? Земное?

Хотя в данном случае это даже не важно. Какого оно еще может быть цвета, кроме красного?
Другое дело, что если атмосфера этой планеты не пропускает красный цвет, небо будет очень темным...

[Татьяна Леус]

Небо берём земное, понятное дело. Мы ж договорились для начала плясать от этого - от земного неба без облаков.

Тогда вообще говорить не о чем... Мы обсуждаем, как будет выглядеть звезда, если посмотреть на нее из космоса? Если нет, то переменную атмосферы просто нельзя не учитывать.

И еще - мы выясняем, какого цвета будет небо, или какого цвета будет звезда? А то я уже начинаю путаться... Это разные вещи, совсем разные.

Да нет, говорить есть о чём. Понятно, что небо светится в атмосфере. Но звезда ведь излучает спектр независимо от атмосферы планеты - это раз. И во-вторых, как нам только что показала модель с красным источником света, цвет неба всё-таки будет зависеть от спектра звезды.
Да, я не спорю, что от состава атмосферы он будет зависеть тоже, но поскольку мы берём атмосферу какую-то одну, стандартную, в данном случае земную, то эта переменная изменяться не будет, а значит, её мы не учитываем.
И собственно, к чему я веду. Вот у нас есть земное солнце (звезда G-класса), есть при прочих равных условиях звезда М-класса, в спектре излучения которой преобладают красные волны, и звезда F-класса, которая излучает синих и фиолетовых волн больше, чем Солнце. Вот у меня и получается, что цвет неба при звезде М-класса будет сдвинут в более длинноволновую сторону (насколько сильно, это уже второй вопрос), а на звезде F-класса - в коротковолновую сторону.
И насколько я понимаю, если мы, допустим, имеем звезду, которая излучает ну очень много фиолетового (какая-то очень горячая, наверное, O-класса), то небо вполне может быть фиолетовым, несмотря на его сильное рассеяние, за счёт того, что его очень много.

[Даша]

И во-вторых, как нам только что показала модель с красным источником света, цвет неба всё-таки будет зависеть от спектра звезды.

Конечно будет. Я имела в виду только то, что при двух изменяющихся параметрах - звезда и атмосфера - последнее влиять будет больше. Но допустим, мы ее взяли определенную, и будем смотреть, как влияет спектр излучения звезды.

значит, её мы не учитываем.

Математически не верно... (прошу прощения за брюзжание..) Мы ее уже учли.

Вот у меня и получается, что цвет неба при звезде М-класса будет сдвинут в более длинноволновую сторону (насколько сильно, это уже второй вопрос), а на звезде F-класса - в коротковолновую сторону.

Вполне возможно. Хотя при составе атмосферы, как у Земли, вряд ли небо может быть сильно зеленым. Просто ширина видимого спектра довольно узкая, поэтому то, на какую длину волны приходится максимум, не сильно меняет дело - на соседние длины волн приходится чуть меньше, но ненамного меньше. А вот насчет фиолетового (смещения в коротковолновую часть) можно задуматься... Лично мне кажется, что оно все равно останется синим, так как фиолетовый интенсивно поглощаться будет, а намного больше, чем синего, у нормальной звезды (не у модели) его не будет.

имеем звезду, которая излучает ну очень много фиолетового (какая-то очень горячая, наверное, O-класса)

Если звезда очень горячая, то ее максимум интенсивности сдвинется в рентген, и фиолетового, как и остального видимого света, там будет уже немного. При атмосфере, как у Земли, рентген будет успешно поглощяться, в то всемя как в видимом диапазоне мы будем иметь примерно то же самое, что сейчас, только темнее и тусклее.
 
А вообще, у меня такой вопрос. Если нужно в каком-то фантастическом произведении сделать определенный цыет неба, то почему бы не "подогнать под него" атмосферу? Разумеется, красный гигант останется красным гигантом, но плюс к этому можно сделать, например, какую-нибудь пыль или газ в верхних слоях атмосферы, который бы интенсивно рассеивал фиолетовый до того, как низние слои ("земные") его поглотят. Тогда он внесет свой вклад. Это как один из вариантов, таких можно много придумать...

[Татьяна Леус]

Математически не верно... (прошу прощения за брюзжание..) Мы ее уже учли.

Хорошо! Мы не рассматриваем её как фактор, влияющий на изменения цвета неба. Теперь я выразилась понятно?

оффтоп

Может быть, не стоит всё понимать черезчур буквально? Неужели до такой степени непонятно, что я имею в виду?

Скрыть

Лично мне кажется, что оно все равно останется синим, так как фиолетовый интенсивно поглощаться будет, а намного больше, чем синего, у нормальной звезды (не у модели) его не будет.

Собственно, вглядываясь в наше небо, я бы как раз в этом усомнилась, потому что лично я наблюдаю в нём фиолетоватые оттенки. Ну то есть, понятно, что они идут в смеси с голубыми, но этот синий - не тот синий, который ближе к зелёному, а тот, который ближе к фиолетовому.

[Даша]

Теперь я выразилась понятно?

Вполне.

оффтоп

Конечно, это хорошо - понимать все с полуслова Но просто часто (среди физиков и математиков) из-за этого потом получаются обидные недоразумения... У одного одна терминология, у другого другая..
Только не обижайтесь, пожалуйста. Это все мое вулканское..

Скрыть

[Татьяна Леус]

Так. Ну вот теперь, когда мы друг друга поняли, вернёмся к нашей неучтённой переменной. Хотелось бы вторым пунктом выяснить, как изменения состава атмосферы будут влиять на изменения цвета неба. Какая здесь будет закономерность?
 
За точку отсчёта предлагаю брать опять-таки нашу земную атмосферу без облаков и пр.
 
добавлено через 5 минут

Если нужно в каком-то фантастическом произведении сделать определенный цыет неба, то почему бы не "подогнать под него" атмосферу?

Ну, я не знаю, у кого как, а вот лично у меня наоборот: я выясняю, какого цвета небо в зависимости от того, что за планета и что за всезда. Ну и потом не всегда ведь атмосферу можно подогнать, это зависит от того, что это за планета. если она вроде земли и живут на ней такие, как мы, то подогнать, мне кажется, будет проблематично.

Разумеется, красный гигант останется красным гигантом, но плюс к этому можно сделать, например, какую-нибудь пыль или газ в верхних слоях атмосферы, который бы интенсивно рассеивал фиолетовый до того, как низние слои ("земные") его поглотят. Тогда он внесет свой вклад. Это как один из вариантов, таких можно много придумать...

И это небо будет фиолетовым? И что там можно в верхних слоях распылить? Или это без разницы?

[Даша]

Хотелось бы вторым пунктом выяснить, как изменения состава атмосферы будут влиять на изменения цвета неба. Какая здесь будет закономерность?

Формулы здесь нет. Здесь есть спектры поглощения различных химических элементов. Их можно найти в разных справочниках.

Ну, я не знаю, у кого как, а вот лично у меня наоборот: я выясняю, какого цвета небо в зависимости от того, что за планета и что за всезда.

Это, конечно, правильно, но мало ли, допустим, очень хочется сделать желтое небо... Или красное, как на Марсе

если она вроде земли и живут на ней такие, как мы, то подогнать, мне кажется, будет проблематично.

С чисто научной точки зрения - скорее всего да. Но если это научная фантастика, то почему бы и нет. Новое, неизвестное нам соединение гелия с чем-нибудь...

И это небо будет фиолетовым? И что там можно в верхних слоях распылить?

Сейчас посмотрела в интернете... Теоретически подходит гелий - у него есть линии поглощения во всех участках, кроме фиолетового. То есть он его будет пропускать. Далее, проблему составляет азот, которого много у нас в атмосфере и который, увы, фиолетовый поглощает. Но если, допустим, максимум звезды приходится как раз на фиолетовый, а азот сосредоточен в небольшом слое атмосферы и в чуть меньшей, чем на Земле, концентрации, а в верхних слоях его нет. Зато там коротковолновая часть спектра, в том числе и интересующий нас фиолетовый, активно рассеивается и создает фиолетовый цвет неба.
Например, так

[Татьяна Леус]

Новое, неизвестное нам соединение гелия с чем-нибудь...

Не-не-не, сначала надо знать, с чем!

Теоретически подходит гелий - у него есть линии поглощения во всех участках, кроме фиолетового. То есть он его будет пропускать. Далее, проблему составляет азот, которого много у нас в атмосфере и который, увы, фиолетовый поглощает. Но если, допустим, максимум звезды приходится как раз на фиолетовый, а азот сосредоточен в небольшом слое атмосферы и в чуть меньшей, чем на Земле, концентрации, а в верхних слоях его нет. Зато там коротковолновая часть спектра, в том числе и интересующий нас фиолетовый, активно рассеивается и создает фиолетовый цвет неба.

Например, так

А жить на такой планете людям можно?

Формулы здесь нет. Здесь есть спектры поглощения различных химических элементов. Их можно найти в разных справочниках.

Справочник - это хорошо, когда знаешь, что искать. Но вот лично я уже пыталась выяснить для себя этот вопрос и нашла пшик. Поэтому можно для начала для примера несколько элементов или веществ? А потом я ещё вопросов накидаю по ходу дела.
 
 
Так, моя настырность вознаграждена. Я нашла-таки сравнительную характеристику излучений, хотя тоже не совсем в том виде, который ожидала, но по-моему, вполне. Оказывается, она есть в статье про цвет растений на других планетах...
 
Я, пожалуй, все картинки копировать не буду - спускайтесь в конец статьи, там есть смектры для двух М-звёзд, нашего Солнца и одной F-звезды. Кстати. насколько я теперь поняла, те провалы в графике, были провалами поглощения в атмосфере самой звезды, так что атмосфера планеты действительно была неучтена.
http://bio.fizteh.ru/student/biotech/2009/color_rasteniy_23022009.html

[Даша]

Не-не-не, сначала надо знать, с чем!

Это было своего рода шуткой... В том смысле, что гелий вообще почти ни с чем не соединяется. Но ведь варп-двигателя тоже нет. А кто нам мешает его придумать, в фантастике-то?
На самом деле Вселенная так неизучена, в ней столько всего неоткрытого, и химическая спектроскопия - вообще один из передовых экспериментальных разделов. Так что вполне можно, и даже физически оправдано, придумать что-то новое..
 
Вот, кстати, нашла один ресурс. Туда можно вводить формулу вещества, или какой-то входящий в него элемент - и показывается его спектр. Насколько я поняла, там в основном ограника, что подходит для обитаемой планеты.
http://www.chem.ucla.edu/~webspectra/search.html

А жить на такой планете людям можно?

Если около поверхности воздух пригоден для дыхания - то почему нет? Ну и совсем ультрафиолет тоже, конечно, пропускать нежелательно - он на людей плохо действует.

там есть смектры для двух М-звёзд, нашего Солнца и одной F-звезды. Кстати. насколько я теперь поняла, те провалы в графике, были провалами поглощения в атмосфере самой звезды, так что атмосфера планеты действительно была неучтена.

Да, хорошая информация. Надеюсь, научная, а то мало ли что бывает... А поглощения в атмосфере звезды я не учла, да, хотя это вполне логично.

[Татьяна Леус]

Нет, ну давайте рассмотрим хотя бы самые простые и распространённые вещи. Я, например, не очень хорошо понимаю, что именно мне делать со спектром элемента, даже если у меня этот спектр есть. Его что надо, вычитать из спектра излучения звезды?
И да, кстати о гелии. Едва ли это удачный вариант, потому что солгасно принципу формирования планет гелий в атмосфере планеты земного типа едва ли возможен.
Давайте рассмотрим пыль и камушки для начала?

Да, хорошая информация. Надеюсь, научная, а то мало ли что бывает...

Как сказано в статье,

Автор статьи - Нэнси Цзян (Nancy Y. Kiang), биометеоролог из Годдардовского института космических исследований NASA в Нью-Йорке. Она специализируется в компьютерном моделировании взаимодействия экосистем с атмосферой, которое помогает управлять климатом. Кроме того, как член Виртуальной планетной лаборатории, входящей в Институт астробиологии NASA, она изучает возможности обнаружения жизни на других планетах. А еще она снимает кино: ее короткометражный фильм «Единство» показывали на фестивале.

Да и ссылки на источники вполне себе научые, насколько я могу судить.

[Даша]

Его что надо, вычитать из спектра излучения звезды?

Именно! По крайней мере мне кажется, что так. Обычно в спектре это одна тонкая линия. Но во-первых, из-за разных изотопов она становится шире, и потом, возможны разные соединения этого вещества...
 
Вот, кстати, еще нашла сайт, там он даже график строит в нужном диапазоне:
http://savi.weber.edu/hi_plot/index.html

Давайте рассмотрим пыль и камушки для начала?

Пыль и камушки - это уже скорее не поглощение, а тот, второй фактор. Рассеяние. И кстати, очень неплохой вариант. Вот на Марсе почему небо красное? Именно из-за этого. Потому что активно рассеивается красный свет из-за пыли разных оксидов.. Что будет, если к этому прибавить кислород и азот для дыхания? Теоретически (если эта пыль там останется) ничего существенного не произойдет, так как мы уже знаем, что в спектре поглощения в видимом свете у нас "плато". А вот рассеяние по-прежнему будет происхдить на этих частицах и небо окрасится в красный цвет.
Другой вопрос, что при наличии земной атмосферы эта марсианская пыль может осесть, сконденсироваться, улетучиться, или мало ли там что... Но может и нет, кто знает.

Да и ссылки на источники вполне себе научые, насколько я могу судить.

Поверим.

[Татьяна Леус]

Вот кстати, вы не могли бы пояснить графики, относящиеся к воде?
 


Вода пропускает голубой свет и поглощает красный и инфракрасный свет. Здесь показаны графики для глубин 5 и 60 см (случай звезды класса М и планетной атмосферы, в которой мало кислорода)
 
добавлено через 2 минуты
То есть, при наличии пыли и камушков в атмосфере, подобной земной, небо у нас будет красным?

[Даша]

Ну как я поняла, проходя через толщу воды, в спектре уменьшается интенсивность длинноволновой части и остается синий и фиолетовый. Причем синего больше, так как его изначально было больше. А лучше всего поглощается ИК, поэтому вода должна быть теплой у поверхности, и затем довольно быстро становиться холодной с глубиной. Так и есть на самом деле, и эта глубина - несколько сот метров - называется термоклином.

То есть, при наличии пыли и камушков в атмосфере, подобной земной, небо у нас будет красным?

При наличии марсианской пыли и земной атмосферы (если возможно такое сочетание) теоретически я не вижу причин для того, чтобы небо не имело красный оттенок. 100 % гарантии дать не могу.. Но думаю, что так.

[Татьяна Леус]

При наличии марсианской пыли

То есть, играет роль вид пыли? А чем марсианская отличается от какой-то другой?
 
По поводу воды. Насчёт температуры я поняла. А как это перевести на язык цвета? И потом, в сравнении. Вода на планете у М-звезды будет теплее, чем у G и F?

[Даша]

То есть, играет роль вид пыли? А чем марсианская отличается от какой-то другой?

Конечно, это важно: размер пылинок, их концентрация и вещество, из которого они состоят. На Марсе это в основном оксиды железа (ржавчина) - то, чего в почве много..

А как это перевести на язык цвета?

По поводу цвета - вряд ли будут какие-то изменения, кроме того, что у звезды класса F окраска будет самая интенсивная. Для нашего Солнца - немного меньше, а для класса М вообще темно будет, так как там видимого света мало. Ну и то, что для звезды класса F максимум более острый, свидетельствует о том, что там будет выделяться именно данный - синий - цвет, тогда как для G максимум шире, и там будет, конечно, преобладать синий, но другие тоже присутствовать будут. Хотя в общем случае это зависит от состава воды, солености и примесей.

Вода на планете у М-звезды будет теплее, чем у G и F

Вот это уже сильно зависит от расстояния до планеты. Однако, если взять на равном расстоянии планеты с одинаковой атмосферой около трех таких звезд, то думаю, что да, у М теплее будет, так как максимум все-таки на ИК приходится.

[Татьяна Леус]

Конечно, это важно: размер пылинок, их концентрация и вещество, из которого они состоят. На Марсе это в основном оксиды железа (ржавчина) - то, чего в почве много..

То есть, красный цвет даёт не сама по себе пыль, а именно ржавчина? А если бы это была каменная пыль?

[Даша]

То есть, красный цвет даёт не сама по себе пыль, а именно ржавчина?

По-моему, да.

А если бы это была каменная пыль?

Наверно, какого-нибудь серого... И смотря из какого камня, они тоже разные бывают. Если известковую пыль раздуть, то белый будет. Можно и желтый камень найти и растолкать, а потом распылить.

[Татьяна Леус]

Integral, значит, в случае с пылью цвет неба определяется цветом самой пыли? А как же рассеяние?