다른 행성에서는 무지개가 어떻게 나타날까요?


답변:


8

참고 1 : 적어도 111K의 온도에서 @JamesK의 대답 의 굴절률 1.27 (소스가 인용되지 않았기 때문에)을 확인했습니다. 추운 날 (90K)에는 지수가 올라가고 무지개는 지구의 크기에 가깝게 몇도 줄어들 것입니다.

메탄 공급원 :

물 공급원 :

이제 @CarlWitthoft 는 소스를 인용하지 않고 n 대해 매우 다른 값을 가진 두 개의 레이블이없는 플롯 을 보여줍니다 .

주 2 : CarlWitthoft의 @ unsourced 주장 메탄 공로없이 할 수있는 가시 광선이 나타납니다 물보다 훨씬 낮은 분산이 있는지 확인합니다. 같은 축에 두 재료를 모두 그려 넣었으며 비교할 수 있습니다. 무지개는 색이 약간 다르게 퍼지지 만 무지개가 실망하지는 않습니다!

여기에 이미지 설명을 입력하십시오


@JamesK의 답변 은 Titan이 액체 메탄 비에서 무지개를 볼 수 있다고 언급합니다.

1 , 2 , 3의 수학 사용 :

k=ndropletnatmosphere

α=arcsin⁡(r−k23)
β=arcsin⁡(sin⁡αk)
θ=2ϕ=4β−2arcsin⁡(ksin⁡β)

여기에 이미지 설명을 입력하십시오 여기에 이미지 설명을 입력하십시오

k=4/3≈1.33k=1.27

다른 모든 것들도 조금 더 밝을 것입니다. 낙하 뒤쪽의 입사각이 클수록 프레 넬 반사가 약간 더 강해집니다.

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

출처

# https://www.stewartcalculus.com/data/ESSENTIAL%20CALCULUS%202e/upfiles/instructor/eclt_wp_0301_inst.pdf
# https://www.physics.harvard.edu/uploads/files/undergrad/probweek/sol81.pdf
# nice math http://www.trishock.com/academic/rainbows.shtml

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

halfpi, pi, twopi = [f*np.pi for f in (0.5, 1, 2)]
degs, rads = 180/pi, pi/180

k = np.linspace(1.2, 1.5, 31)

alpha = np.arcsin(np.sqrt((4.-k**2)/3.))
beta  = np.arcsin(np.sin(alpha)/k)
phi   = 2*beta - np.arcsin(k*np.sin(beta))
theta = 2 * phi

things = (alpha, beta, theta)
names  = ('alpha', 'beta', 'theta = 2phi')
if True:
    plt.figure()
    for i, (thing, name) in enumerate(zip(things, names)):
        plt.subplot(3, 1, i+1)
        plt.plot(k, degs*thing)
        plt.title(name, fontsize=16)
        plt.plot(k[7],  degs*thing[7],  'ok')
        plt.plot(k[13], degs*thing[13], 'ok')
    plt.show()

nλ

@CarlWitthoft "... 메탄이 (분산되지 않은) 경우 ..."유전체가 아닌 하나의 유전체 이름을 지정할 수 있습니까? 가시 파장에서의 분산은 UV에서의 흡수에서 비롯되며 원자 집합의 매우 보편적 인 속성입니다. "당신은 물보다 실질적으로 덜 분산"을 의미한다고 생각합니다.
— uhoh

1
메탄의 굴절률에 관해서는, 이것이 이용 될 수있다 (PDF)
— antispinwards

@mistertribs 감사합니다; 나는 그것을 내 대답에 포함시켰다.
— uhoh

9

무지개는 햇빛이 비를 통해 비칠 때 발생합니다. 이것은 태양계에서는 드물다. 비 (황산)는 금성의 구름 아래에서 충분히 흔할 수 있지만 태양은 없습니다. 반대로 화성에는 태양이 많이 있지만 비는없고 매우 희귀 한 구름 만 있습니다.

Titan에는 비가 내립니다 : 메탄 비. 메탄은 물보다 굴절률이 낮으며 (1.33 대신 1.27) 무지개를 약간 크게 만듭니다 (42-> 52 정도는 아님). 그러나 타이탄의 대기는 흐릿하고 표면에 약간의 빛이 있지만 태양의 원반은 보이지 않습니다.

가스 거인의 일부 층에는 비가 있지만 태양이 보이는 외부 층에는 다시 비가 없습니다.

무지개가 흔한 현상 인 태양계에서 지구가 유일한 곳일 가능성이 높습니다.


어쩌면 그들은 거기에 있지만 우리는 그들을 볼 수 없습니다. 태양, 지구 궤도 외부의 행성 및 관측자는 대기의 태양으로부터 무지개를 생성하는 데 필요한 40도 각도를 결코 가지지 않기 때문입니다.
— 좋은 트롤을 뮤즈하십시오.

예. 무지개가 저속한 곳은 지구뿐입니다. 다른 천체는 또한 화학 물질의 안개 나 증기가 있고 충분한 햇빛이있는 무지개를지지 할 수 있어야하지만 그러한 기준은 거의 충족되지 않습니다.
— Max0815

n

@CarlWitthoft 분산이 낮거나 확산이 혼란 스러우면 여전히 무지개가 있지만 덜 화려합니다. 분산을 멈출 수는 있지만 굴절을 멈추지 않습니다 ! 참조 ? 실제로 '흰 무지개 "또는"안개 나비 "의 인식 색상을 줄이기 위해 어떻게됩니까
— uhoh

1

이 차트를 살펴보십시오. 메탄은 빠른 검색에서 가장 잘 찾을 수 있지만 가시 파장 대역에서의 분산은 물 값의 일부에 불과합니다.

굴절률

굴절률

무지개의 존재는 물질이 다른 파장을 다른 양으로 '구부리는'능력에 달려 있기 때문에 메탄은 적어도 만족스럽지 못한 무지개를 생성한다는 것을 알 수 있습니다. 그리고 그것은 심지어 당신이 프리즘 효과를 얻기 위해 적절한 크기의 메탄 방울을지지하는 분위기를 가지고 있다고 가정합니다.

대략적으로 말하면, 메탄 방울이 분산 비율에 따라 지구에 무지개를 생성하는 물방울보다 더 커지기를 원할 것입니다. 각도 출력 스프레드는 액 적을 통한 경로 길이에 부분적으로 의존하기 때문입니다.


무지개의 색상 범위에 차이가 있습니까? 비의 형태 만이 무지개를 만들 수 있다는 점을 명심하십시오. 목성과 다른 행성의 구름도 가능합니다.
— 좋은 트롤을 뮤즈하십시오.

1
@Muze 문제의 분자 (물, 메탄 또는 기타)가 극심한 흡수 가장자리를 가지지 않는 한, 색상 범위는 파장을 식별하는 망막 능력에 의해서만 제한됩니다.
— Carl Witthoft

예. 그러나 대부분의 투명한 액체는 빛을 굴절하지 않습니까?
— 좋은 트롤을 뮤즈하십시오.

@ Muze 여기에 종종 덩어리가되는 두 가지가 있으며, 그렇게해서는 안됩니다. 굴절 은 굽힘을 의미 하지만 분산 은 다른 색상을 다르게 굽히는 것을 의미합니다. 분산도 가 낮은 빗방울 (또는 프리즘) 이있는 경우 여전히 무지개가 표시되지만 흰색이됩니다. "? 무슨 일이 실제로 '흰 무지개"또는 "안개 활에 인식 색상을 줄이기 위해 어떻게 칼과 많은 다른 사람들이있을 수 있습니다"그것으로 "만족하지만 여전히, 좁고 더 집중 미만 다채로운 될 것입니다.
— uhoh를

1
@uhoh 네, 부분적으로 옳습니다. 각 출력 (번역뿐만 아니라)은 액적 크기보다 더 큰 입구 및 출구 각도에 따라 다릅니다.
— Carl Witthoft
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