Warum erscheint die Sonne für unsere Augen nicht grün?

Das Spektrum der Sonne, wie es auf Meereshöhe zu sehen ist, kann unter https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solar_Spectrum.png eingesehen werden , sodass wir sehen können, dass Wellenlängen um Grün bis Gelb am stärksten vorhanden sind. Das menschliche Auge scheint empfindlicher für grüne Wellenlängen zu sein (um 555 nm, was einfach grün ist) im Vergleich zu anderen: siehe https://en.wikipedia.org/wiki/Color_vision#/media/File:Eyesensitivity.svg .

Allerdings erscheint die Sonne meist weiß/gelblich. Ich verstehe nicht warum. Die Empfindlichkeit des menschlichen Auges für Orange/Gelb/Blau ist geringer als für Grün. Viel geringer bei roter Wellenlänge. Also, obwohl das Spektrum ein Kontinuum all dieser Wellenlängen ist, warum wird das Auge in Richtung Weiß getäuscht?

Und warum eher zu gelb als zu grün?

Danke.

Wir können tatsächlich manchmal die Sonne in Grün gekleidet sehen. Überprüfen Sie en.wikipedia.org/wiki/Green_flash

Antworten (4)

Beachten Sie die vertikale Skala in den beiden von Ihnen angegebenen Diagrammen: Das Sonnenspektrum auf Meereshöhe wird als Intensität (Leistung pro Fläche) angegeben und ist über den größten Teil des Sichtbereichs nahezu flach. Die Augenempfindlichkeit wird in Prozent angegeben, was die Wikipedia-Seite, auf der sie verwendet wird, nicht erklärt, außer sie als "normalisiert" und "relative Helligkeitsempfindlichkeit" zu bezeichnen. Wenn dieser Prozentsatz einer Quanteneffizienz gleicht, der Wahrscheinlichkeit, dass ein Photon entdeckt wird, gibt es eine sehr natürliche mögliche Erklärung für diesen Effekt: Wenn wir anstelle einer leistungsbasierten Intensität eine auf der Photonenzahl basierende Intensität für das Sonnenspektrum verwenden, sein Maximum liegt bei niedrigeren Photonenenergien (rötere Farben), wo die gleiche Leistung mehr Photonen entspricht.

Wahrnehmungen sind immer schwierig: Weder unsere Augen noch unser Gehirn funktionieren in vielerlei Hinsicht so, wie man es naiv erwarten könnte. Daher hängt ein Großteil der vollständigen Erklärung möglicherweise überhaupt nicht von der (Photonen-) Physik ab.

Ich glaube nicht, dass der Prozentsatz mit der Quanteneffizienz vergleichbar ist. Die Tatsache, dass die Möglichkeit besteht, dass weitaus mehr "rote Photonen" als "grüne Photonen" unsere Netzhaut erreichen, bedeutet nicht, dass wir die gleiche Menge an Rot und sehen würden grün und damit ein weißes Licht von der Sonne. Der Grund, warum ich das nicht glaube, ist, dass grüne und rote Laser die gleiche Leistung haben. Der grüne Laser erscheint viel heller als rote Laser, selbst wenn ihre Leistung gleich ist, daher viel mehr "rote Photonen". Das Auge hat eine viel höhere Empfindlichkeit für grünes Licht. Also ich weiß immer noch keine Antwort auf meine Frage...
Hier gibt es keinen Widerspruch: Wenn Sie einen 670-nm-Rotlaser nehmen, hat das Auge gemäß dem von Ihnen verlinkten Diagramm der Augenempfindlichkeit nur 10% Empfindlichkeit für diese Wellenlänge (eine Verringerung um einen Faktor von 10), die die Photonen dominiert / Energieunterschied, der Ihnen etwa 1,2-mal so viele Photonen bei 670 nm im Vergleich zu 555 nm liefert. Für gelbes Licht, etwa bei 580 nm, hat das Auge noch fast 90 % seiner Spitzenempfindlichkeit gem. zu diesem Diagramm, und die Geschichte könnte durchaus anders sein. Der sensorische Gesamteindruck ist offensichtlich eine (möglicherweise nichtlineare) Kombination aller beitragenden Spektralbereiche.
Du hast Recht. Übrigens glaube ich, dass ich vielleicht die Antwort auf meine ursprüngliche Frage herausgefunden habe: Das Sonnenspektrum, wie es auf der Erdoberfläche zu sehen ist, hat laut dem ersten Link, den ich gepostet habe, viel weniger Violett und Blau als sowohl Grün als auch Rot. Das Mischen aller Farben sollte also etwas so sein, als würde man hauptsächlich Grün und Rot (und Gelb/Orange) mischen, anstatt Blau/Grün/Rot zu mischen, daher die gelbliche Farbe, die wir anstelle von Grün oder Weiß sehen.
Ja, das geht in die richtige Richtung und ist daher plausibel. Außerdem hat die Sonne im Vergleich zu einem Sonnenspektrum, das über den gesamten Himmel integriert werden kann, noch weniger Blau, wenn man den Beitrag des restlichen Himmels berücksichtigt.

Und warum eher zu gelb als zu grün?

Das menschliche Sehen und Wahrnehmen von Farben ist ein komplexer Prozess. Man kann mit Sicherheit sagen, dass Menschen nicht sehr gut darin sind, die tatsächliche spektrale Verteilung des Lichts zu bestimmen, das sie sehen. Das Sonnenlicht kann sehr wohl eine Frequenzverteilung haben, die ein Maximum im Grünen hat, und Menschen können es immer noch so sehen, als hätte es eine andere Färbung. Das liegt daran, dass die Frequenzverteilung das Quadrat der Fourier-Komponente des elektrischen Felds des Sonnenlichts charakterisiert und dies nicht unbedingt eine einfache Beziehung dazu haben muss, wie Menschen Farben für Licht wahrnehmen, das nicht monochromatisch ist, wie Sonnenlicht.

Die menschliche Farbwahrnehmung hängt auf nicht triviale Weise vom gesamten Lichtspektrum ab, nicht nur von dem Teil, in dem das Maximum liegt.

Ein bekanntes alltägliches Beispiel dafür ist die Wahrnehmung der Lichtfarbe, die von den RGB-Pixeln eines Fernseh-/Computermonitors ausgestrahlt wird. Wenn Sie auf den hellen Balken oben schauen, sehen Sie wahrscheinlich helles Gelb, aber tatsächlich hat die Fourier-Komponente des elektrischen Felds des Lichts, das von diesem Rechteck kommt, eine fast vernachlässigbare Komponente bei einer Frequenz, die gelbem monochromatischem Licht entspricht. Die Wahrnehmung von Gelb wird durch eine Kombination aus rotem, grünem und blauem Licht erreicht, die auf geeignete Intensitäten reguliert wird.

Ich verstehe. Aber die Wellenlängenverteilung ist ziemlich flach, obwohl sie ein Maximum in den grünen Wellenlängen zeigt, und fügt hinzu, dass unsere Augenempfindlichkeit für grünes Licht viel größer ist als für jede andere Farbe. Ich verstehe immer noch nicht, warum die Sonne nicht stattdessen grünlich erscheint gelblich. Eine Erklärung, die ich vermuten könnte, ist, dass es irgendwie viel weniger violettes / blaues Licht von der Sonne gibt als andere Farben (-> die Verteilung der Wellenlängen ist nicht so flach) und die Farbmischung daher eher grün / rot wäre (daher gelb) als blau/grün/rot (weiß). So weit meine Erklärung.
Es gibt keinen verlässlichen Grund, an der Idee festzuhalten, dass Menschen die Farbe der Wärmestrahlung mit spektraler Funktion registrieren sollten ρ ( λ ) als zu der Farbfamilie gehörend, basierend auf der Farbe, die für monochromatisches Licht mit einer Wellenlänge gleich der Position des Maximums registriert ist ρ . Die Spektralfunktion ist ein technischer Begriff, sie ist nicht eindeutig (z. B. entspricht die Position des Maximums der Wellenlängenverteilung nicht der Position des Maximums in der Frequenzverteilung, ist nicht identisch) und hat nichts mit dem menschlichen Sehen zu tun.
Die Tatsache, dass Wärmestrahlung eine flachere Spektralfunktion hat F als RGB-Elemente haben, gibt uns keinen ersichtlichen Grund zu erwarten, dass die Wärmestrahlung spektral leichter durch das menschliche Auge auszuwerten ist. In einem kontrollierten Experiment, in dem eine solche Empfindlichkeit gemessen wird, mag es empfindlicher für grünes Licht sein, aber das bedeutet nicht, dass wir spektral breites Sonnenlicht als grün sehen sollten. Das Integral von F λ ) über einen Wellenlängenbereich kann wichtiger sein als die Position seines Maximums.

Ich arbeite hauptsächlich an diesem Wikipedia-Artikel , daher sollten Informationen am besten weiter bestätigt werden.

Aus dem Artikel "Die Farbe Gelb wird zum Beispiel wahrgenommen, wenn die L-Zapfen etwas stärker stimuliert werden als die M-Zapfen ..." (Weitere Fragen hier werden wahrscheinlich am besten im Biology StackExchange gestellt) Ganz so, wie Ján Lalinský sagt , hat die Farbwahrnehmung beim Menschen viele nicht triviale Verhaltensweisen - die Reaktion auf eine einzelne Wellenlänge ist nicht auf eine Breitbandreaktion verallgemeinerbar.

Betrachtet man die normalisierten Empfindlichkeitsspektren, haben die L- und M-Kegel beide sehr breite Antworten, die sich über 100 nm in beide Richtungen erstrecken. L-Zellen scheinen auch eine breitere Reaktion zu haben, was dazu führen könnte, dass sie bei Licht mit gleichmäßiger Intensität und breitem Spektrum stärker aktiviert werden.

Abgesehen davon, basierend auf dem Spektrum des Sonnenlichts an der Erdoberfläche (an einem Punkt aufgenommen, sollte aber überall ungefähr ähnlich sein), gibt es zwar einen langsamen Abfall von Grün nach Rot, aber einen sehr scharfen Abfall von Cyan bis Lila. Da M-Zellen stärker auf blau-lila reagieren als L-Zellen, überwältigt dies wahrscheinlich den schwächeren Intensitätsabfall bei der Gesamtverschiebung des L-Zellen-Reaktionsbereichs in Richtung des roten Bereichs des Sonnenlichts.

Jeder Effekt oder vielleicht eine Kombination würde die etwas stärkere Stimulation von L-Zapfen als M-Zapfen hervorrufen, die notwendig ist, um die Empfindung von gelbem Licht hervorzurufen.

Ich schreibe nur um, was ich in einem Kommentar geschrieben habe, um es besser sichtbar zu machen, da ich glaube, die Antwort herausgefunden zu haben: Das Sonnenspektrum, wie es auf der Erdoberfläche zu sehen ist, hat laut dem ersten Link I viel weniger Violett und Blau als sowohl Grün als auch Rot Gesendet. Das Mischen aller Farben sollte also etwas so sein, als würde man hauptsächlich Grün und Rot (und Gelb/Orange) mischen, anstatt Blau/Grün/Rot zu mischen, daher die gelbliche Farbe, die wir anstelle von Grün oder Weiß sehen.

Wenn Sie im Weltraum schweben würden, würde die Sonne weiß erscheinen. Der Grund, warum es eher gelb als weiß aussieht, liegt in der Atmosphäre, die die blauen Wellenlängen viel effizienter streut als die roten. Aus diesem Grund wird die Sonne beim Untergang röter (da ihr Licht mehr Atmosphäre durchdringt) und auch der Himmel ist blau (da die blauen Photonen über den ganzen Himmel verstreut sind).
@pela Das finde ich nicht richtig. Die Sonne gilt als GELBER Stern, sie ist Klasse G. Weiße Sterne sind Klasse A.
@AmbroseSwasey: Die Sonne ist in der Tat weiß, aber Sie haben Recht, dass sie in den meisten HR-Diagrammen "an der Grenze" gelber Sterne liegt. Aber die Farbcodierung ist etwas locker definiert, als ob sie von menschlichen Rezeptoren abhängt. Wenn Sie zum Beispiel farblich codieren, wo sie das meiste Licht abgibt, ist die Sonne ein grüner Stern.
Warum erscheint die Sonne für unsere Augen nicht grün?
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