Warum ahmt der Himmel nach Sonnenuntergang das Schwarzkörperspektrum nach?

Es gibt mehrere Antworten auf dieser Seite und anderswo darüber, warum der Himmel blau und Sonnenuntergänge rötlich sind. Aber ich konnte nichts finden, was die Beziehung zwischen dem Schwarzkörperspektrum und dem Farbspektrum bespricht, das nach Sonnenuntergang über dem Horizont zu sehen ist.

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Insbesondere das „physikalische Spektrum“ (d. h. die am Himmel in zunehmender Höhe über dem Horizont sichtbaren Farben) sieht nach Sonnenuntergang identisch mit dem Schwarzkörperspektrum aus. Vielleicht hängt dies mit der Tatsache zusammen, dass Sonnenlicht zunächst ungefähr ein schwarzer Körper ist, aber ich kann keine Quelle finden, die dies erörtert. Betrachten Sie zum Beispiel die folgenden Fragen:

  1. Wenn das Sonnenlicht ein "gleichmäßiges" Spektrum im sichtbaren Bereich anstelle eines schwarzen Körpers hätte, würden Sonnenuntergänge dann erheblich anders aussehen? Würden sie aufhören, wie das Schwarzkörperspektrum auszusehen?

  2. Ist das Farbspektrum an jedem festen Ort am Himmel tatsächlich ein Schwarzkörperspektrum (dessen Farbtemperatur mit der Höhe variiert) oder nur ungefähr ein Schwarzkörperspektrum? (Nehmen Sie sogar an, dass die Sonne ein perfekter schwarzer Körper ist .)

  3. Da Sonnenlicht Schwarzkörper ist, ist es unvermeidlich, dass jede Art von Streuung eine Schwarzkörper-ähnliche Farbabstufung am Himmel erzeugen würde, dh nicht unbedingt Rayleigh-Streuung?

Kurz gesagt, warum ahmt das physikalische Farbspektrum, das nach Sonnenuntergang am Himmel zu sehen ist, das Schwarzkörperspektrum nach?

Das "Schwarzkörperspektrum", das Sie zuerst gezeigt haben, ist nur eine Darstellung der wahrgenommenen Farbe gegenüber der Temperatur des Schwarzkörpers. Kein tatsächliches Spektrum. Das ist alles nur ein Zufall ... (zum Beispiel liegt die Farbe der Sonne im ersten Bild zwischen 5500 und 6000 ... tatsächlich nahe an unserer Wahrnehmung von Weiß)
Ich stimme der ersten Aussage zu – vielleicht hätte ich den Begriff „Schwarzkörperspektrum“ vermeiden sollen, um auf eine Reihe von Farben zu verweisen. Aber die Aussage, dass dies ein Zufall ist, scheint nicht zu folgen (und ich kann es kaum glauben).
Warum nicht? Der Himmel ist aufgrund der Streuung blau, ebenso der rote Sonnenuntergang. Ein Sonnenuntergang auf dem Mars sieht aufgrund unterschiedlicher atmosphärischer Inhalte bläulich aus. Im ersten Bild geht es darum, ein ganzes Spektrum in eine einzige Farbe zu komprimieren, jede einzelne Schicht der Himmelsfarbe ist diese Farbe.
Aber warum? Ich könnte mir vorstellen, dass die Rayleigh-Streuung die Gesamtfarbe jedes Teils des Himmels so verschiebt, dass das Ergebnis nicht wie die Schwarzkörperfarben aussieht. Dies ist jedoch nicht der Fall.
Oder lassen Sie mich Ihre Fragen anders beantworten: Die Leistung der Sonne liegt im Bereich von 5500 bis 6000 K des ersten Bildes. 1. Ein gleichmäßiges Spektrum im VIS würde grün aussehen, Sonnenuntergang würde wahrscheinlich immer noch rot aussehen. 2.Nein. 3. nein.
Genau, Streuung hätte anders funktionieren können, es ist ein Zufall und hat nichts mit Schwarzkörperstrahlung am Himmel zu tun. Ich denke, Sie müssen verstehen, dass das erste Bild ein komprimiertes 2D-Diagramm ist, kein X mit zugehöriger Farbe.
Wenn der Himmel aus Olivenöl wäre, würde der Sonnenuntergang super seltsam aussehen und überhaupt nicht wie eine Abstufung, die beispielsweise mit einem Schwarzkörperspektrum verbunden ist. Die Streuung wäre völlig anders (ich frage mich, wie es wirklich aussehen würde, wenn Olivenöl orange fluoresziert, wenn es durch violettes / UV-Licht angeregt wird).
Ein weiteres Beispiel, bei 12000 ist die Farbdarstellung blau, da dies die Spitzenemission ist. Der Himmel hat nicht diese Farbe, weil er 12000 K hat oder weil er durch Streuung eine Schwarzkörperstrahlung eines 12000 K-Körpers imitiert. Im Gegenteil, der Himmel hat ein definierteres "Emissionsspektrum", das der Farbe ähnelt, die für 12000 K angegeben ist. Ihr Monitor zeigt auch diese Farben, und in beiden Fällen liegt es nicht daran, dass es sich um Schwarzkörperstrahler handelt.
Ich behaupte nicht, dass der Himmel bei Temperatur die Farbe eines schwarzen Körpers zu haben scheint T weil es tatsächlich bei dieser Temperatur ist . Es scheint nur, dass es einen Grund gibt, warum der Himmel all diese Farben zu haben scheint und keine der Farben außerhalb dieses Satzes. "Die meisten Farben" sind nicht die scheinbare Farbe eines Schwarzkörpers, wie Chromatizitätsdiagramme oft anzeigen.
Ich denke, es ist ein Zufall ... die Verteilung der Schwarzkörperstrahlung folgt nicht der Streuungs-"Stärke". Wie ich schon sagte, wenn wir unter Olivenöl leben würden, wäre die Streuung unglaublich anders und würde nicht die gleichen Farbschattierungen erzeugen. Oder unter Wasser. Natürlich befinden wir uns in diesen Fällen in einem Medium, das auch stark absorbiert. Alternativ können Sie die Skalierung der Variablen für Schwarzkörperstrahlung vs. Rayleigh-Streuung darstellen/überprüfen. Oder vergleichen Sie das Spektrum des blauen Himmels mit einem Schwarzkörperstrahler mit beispielsweise 8000k.
(versteh mich nicht komplett falsch, ich verstehe jetzt wo du hin willst, aber ich denke trotzdem, dass das alles nur Zufall ist. Der Himmel streut die jetzigen Farben, also würde er meistens blau aussehen, wenn Blau da ist (zur Tageshöchstleistung). ). Und bei Sonnenuntergang (falls vorhanden) rötlich aussehen, weil Blau weg ist. Ich versuche mir jetzt vorzustellen, was eine viel dichtere Atmosphäre bewirken würde ... oder eine andere Konstitution)

Antworten (1)

Rot/Orange, Weiß und Blau sind die Farben, die Sie sehen, wenn die Lichtintensität als Funktion der Frequenz (oder Wellenlänge) über den sichtbaren Bereich sehr grob linear ist. Um andere Farbtöne zu erhalten, benötigen Sie schmale Spitzen oder Täler im Spektrum, und Rayleigh-Streuung und schwarze Körper erzeugen solche Spektren aus anderen Gründen nicht.

Spektren von der Rayleigh-Streuung sind in der Frequenz monoton. Schwarzkörperspektren unterschiedlicher Temperaturen sind alle übersetzte Kopien einer einzelnen Form in einem Log-Diagramm, wie hier zu sehen:

Bei etwa 6000 K ist der sichtbare Teil ungefähr flach (weiß), bei niedrigeren Temperaturen ist er am roten Ende heller und bei höheren Temperaturen am violetten Ende heller (aber dort nicht scharf, sodass er blau und nicht violett erscheint).

Es ist also Zufall in dem Sinne, dass Rayleigh-Streuung und Schwarzkörperemission völlig unterschiedliche Prozesse sind, aber kein Zufall in dem Sinne, dass Sie ähnliche Farben von jedem physikalischen Prozess erwarten können, der keine schmalen Spitzen oder Täler im Spektrum erzeugt.

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