Wie stark am Himmel ändert die Sonne ihre Farbe?

Hier ist eine Teilantwort:

Wie in den Kommentaren erwähnt, hängt die Übertragung der Atmosphäre sehr stark von lokalen Faktoren ab. Aber eine Übertragung gegeben$T_0(\lambda)$im Zenit die Transmission schräg$\theta$vom Zenit kann geschrieben werden

$$T(\lambda,\theta) = T_0(\lambda)\times X(\theta),$$ Wo$X$ist die Luftmasse .

Die Luftmasse kann angenähert werden als$X=\sec\theta$bis zu$\theta\simeq70^\circ$, aber je näher man dem Horizont kommt, desto modellabhängiger wird die Berechnung. Einen relativ einfachen Ausdruck gibt Pickering (2002) :

$$X(\theta) = \csc\left(90^\circ-\theta + \frac{244}{165+(90^\circ\!\!-\!\theta)^{1.1}} \right),$$ Wo$\theta$wird in Grad gemessen, und$\csc x\equiv 1/\!\sin x$. Dieses Modell berücksichtigt keine Brechung (die Raytracing erfordert) und kann daher um etwa ein halbes Grad abweichen, wenn die Sonne am Horizont steht.

Wenn$S_0(\lambda)$ist das nicht übertragene Sonnenspektrum, das beobachtete Spektrum ist dann

$$S_\mathrm{obs}(\lambda,\theta) = S_0(\lambda)\times T_0(\lambda)\times X(\theta).$$

Die Berechnung der Farbe, die das menschliche Auge bei einem Spektrum wahrnimmt, ist nicht trivial, aber ich habe kürzlich in dieser Antwort einen Ansatz skizziert .