Warum sind Sonnenuntergänge nicht rot, wenn man sie aus der erdnahen Umlaufbahn betrachtet?

Also "Warum sind Sonnenuntergänge rot?" scheint eine ziemlich häufige Frage zu sein und hat mit Rayleigh-Streuung in der Atmosphäre zu tun. Ich folge einigen Spieleentwickler-Tutorials ( Beispielimplementierung ), wie dieser Effekt in Computergrafiken mit den relevanten Streugleichungen modelliert und simuliert wird.

Jedes Modell hat in der Nähe des Terminators einen starken Rotstich, besonders wenn man es von der Nachtseite der Erde aus betrachtet und in Richtung Sonne blickt, ähnlich wie Sonnenuntergänge vom Boden aus aussehen.

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Wenn ich mir jedoch verschiedene NASA-Bilder von der ISS anschaue, ist die rote Farbe kaum sichtbar!

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Dies ist das einzige Bild, das ich finden konnte, das auch nur eine Spur von roter Färbung enthält.

Alle atmosphärischen Streuimplementierungen, die ich gesehen habe, verwenden die Linienintegrale aus dem zuvor verlinkten nvidia- Artikel . Was fehlt ihnen?

In meiner Region ist ein stark "rosa" Sonnenuntergang nicht so wahrscheinlich, da es meist trocken ist (Griechenland). Das dritte und vierte Bild oben würden die "Rosa" darstellen, die wir vielleicht 5% der Zeit bekommen. Vielleicht verwenden die Modelle eine durchschnittliche Luftfeuchtigkeit, die viel Rot ergibt? während die Feuchtigkeit variabel und vorübergehend ist?

Antworten (3)

In der ISS dauert die Rotphase des Sonnenuntergangs, also der Abstieg der Sonne durch die Troposphäre, nur wenige Sekunden. Im Gegensatz dazu ist der blaue Halbmond der oberen Atmosphäre mehrere Minuten lang sichtbar. Daher fehlt die Rotphase auf vielen Sonnenuntergangsfotos von der ISS.

Sonnenaufgang auf der ISSSonnenaufgang auf der ISS. Quelle: NASA/Scott Kelly

Ähnliches Foto und Video

Wenn Sie sich die im OP angegebene Beispielimplementierung ansehen , werden Sie feststellen, dass der rote Ring immer vorhanden ist, wenn sich die simulierte Sonne hinter der Erde befindet. In dem verwendeten Modell dauert diese Phase also nicht ein paar Sekunden – die ganze Nacht. Daher erscheint diese Antwort falsch: Es ist nicht das schlechte Timing, das das Modell von der Realität abweicht, es muss etwas anderes sein.

Es gibt einige interessante Informationen in einem neueren Artikel zu diesem Thema: E. Bruneton und F. Neyret, Precomputed Atmospheric Scattering . Dieses Papier zitiert unter anderem O'Neils Papier und diskutiert einige seiner (und anderer Papiere) Mängel.

Auch wenn dieses neue Papier eine Verbesserung im Vergleich zu O'Neils Papier darstellt, hat es immer noch seine Einschränkungen, die die Autoren angemerkt haben:

Einschränkungen Eine Einschränkung unserer Methode besteht darin, dass die Aerosoleigenschaften nur in Abhängigkeit von der Höhe als konstant angenommen werden, während sie sich tatsächlich in Abhängigkeit von den atmosphärischen Bedingungen stark ändern können [Slo02]. Da unsere Vorausberechnungen sehr schnell sind, können wir diese Eigenschaften schnell ändern, aber sie bleiben einheitlich.

Dies könnte einer der Gründe sein, dh dass sie davon ausgehen, dass Aerosole überall eine bestimmte Höhenverteilung haben, obwohl diese stark variieren kann. Wenn die Aerosoldichte übertrieben ist, erhalten Sie die zu hohe rötliche Komponente.

Eines der guten Dinge an diesem Papier ist, dass seine Demo auf GitHub verfügbar ist , sodass Sie es herunterladen und mit Parametern (einschließlich Quellcodes) spielen können. Online-Demo ist jetzt auch verfügbar.

Der rote Sonnenuntergang ist auf Mie-Streuung zurückzuführen. Gustav Mie, ein nicht so bekannter Physiker, der frühe Ideen ähnlich der Eichtheorie hatte, arbeitete an der Lichtstreuung durch mikrometergroße Partikel. Die Physik ist für klassische EM ziemlich kompliziert. Das Ergebnis ist, dass die Intensität der gestreuten Strahlung der Wellenlänge λ durch sphärische Teilchen mit Radius r ein Abstand d vom Beobachter ist

ich   =   ich 0 2 d 2 d 6 λ 4 r 6 ( 1   +   c Ö s 2 θ ) .
Dies hat eine merkwürdige Konsequenz, insofern z θ klein die Streuung ist groß, aber auch der Fall passiert für θ nahe π oder 180 Ö . Wenn Sie das nächste Mal einen großartigen Sonnenuntergang sehen, schauen Sie nach Osten und Sie werden feststellen, dass dort auch ein roter Himmel ist. Dies ist die Mie-Rückstreuung.

Ich sehe nicht, wie dies die Frage beantwortet. Die Frage war, "was den verwendeten Modellen fehlt" (dh warum ihre Ergebnisse nicht mit den Beobachtungen übereinstimmen), nicht woher die rote Farbe im Allgemeinen kommt.
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