Könnte der Himmel auf einem Planeten theoretisch jede Farbe haben?

Dies ist eine äußerst schwierige Frage, die definitiv zu beantworten ist; Seine Antwort hängt stark von drei Dingen ab (1) der Zusammensetzung der betreffenden Atmosphäre (2) der Dichte der betreffenden Atmosphäre und (3) der Oberflächentemperatur und damit dem Spektrum des Ausgangslichts des betreffenden Sterns.

Wenn die Gase der Atmosphäre selbst gefärbt sind ( z $N\,O_2$), dann können solche Gase die Farbe einer Atmosphäre deutlich stark verändern. In Atmosphären mit geringer Dichte, wie der des Mars, dominieren Staub und Materie, die von der Oberfläche aufgewirbelt werden, was dem Himmel eine „Butterscotch“-Farbe verleiht. Wir müssen natürlich wissen, was herumschwirrt, also können wir zu Punkt (1) nicht viel mehr sagen, also werde ich jetzt in dieser Antwort davon ausgehen, dass die Gase in der Atmosphäre selbst ungefärbt sind.

In diesem Fall ist der dominante Effekt, der die Farbe festlegt, die Rayleigh-Streuung . Dies ist die Beugung von Licht an Inhomogenitäten kleiner als Wellenlängen in der Atmosphäre. Wenn Sie die Atmosphäre "sehen", sehen Sie gestreutes, nicht direktes Licht von der betreffenden Sonne, und die Rayleigh-Streuung tritt am stärksten bei kürzeren Wellenlängen auf. Es ist ein starker Effekt: In der kleinen Inhomogenitätsgrenze variiert er als umgekehrte vierte Potenz der Wellenlänge. Das Verfahren bevorzugt also immer kürzere Wellenlängen.

Das bedeutet, dass bei einer Sonne mit ähnlichem Spektrum wie der unseren und in einer atmosphärischen Dichte wie der unseren der Himmel blau sein wird wie bei uns oder bei Jupiter (in den oberen Schichten). Bei Atmosphären mit sehr hoher Dichte werden jedoch die kürzeren Wellenlängen des direkten Lichts, das die Oberfläche erreicht, durch Rayleigh-Streuung stark gedämpft, so dass nur längere Wellenlängen die Oberfläche erreichen. Aus diesem Grund deuten Bilder, die von russischen Venera-Landern auf der Venus aufgenommen wurden, darauf hin, dass der Himmel orange leuchtet .

Wenn der Planet einen Roten Riesen umkreist, würde dies wahrscheinlich einen grünlichen oder gelben Himmel für einen Planeten mit einer atmosphärischen Dichte wie unserem bedeuten, da das Spektrum des Lichts des Sterns nur längere Wellenlängen enthält als das von unserer Sonne. Die umgekehrte vierte Potenzabhängigkeit bedeutet jedoch, dass das Leuchten der atmosphärischen Gase selbst jetzt viel schwächer ist, sodass die Farbe des Himmels eher von Dingen wie Staub dominiert wird, wie im Fall des Mars.

Die häufigste Farbe für den Himmel auf der Erde ist ein weißer (oder eher grauer) Himmel. Wolken bedecken etwa 70 % der Erde, und die Natur, durch die sie kurzwellige Strahlung streuen, lässt sie weiß oder grau erscheinen. Dies liegt daran, dass Photonen, die von der Sonne kommen, wahrscheinlich mehrfach gestreut werden und dass die Abhängigkeit von der Wellenlänge nicht stark zu- oder abnimmt.

Weißer Himmel über Llyn Padarn. Quelle: Wikimedia Commons

Blauer Himmel ist auf der Erde besonders häufig:

Blauer Himmel. Quelle: Wikimedia Commons

Bei Sonnenuntergang haben wir oft roten Himmel:

Sonnenuntergangshimmel. Quelle: deviantart .

Das lässt eine Anzahl anderer Farben übrig. Sie erwähnen grün, schwarz, braun. Schwarzer Himmel tritt nachts auf oder wenn sich dichte, schwere Partikel in der Atmosphäre befinden, wie z. B. Rauch. Eine Möglichkeit, einen grünen Himmel zu erhalten, ist Aurora. Man könnte einen Planeten spekulieren, auf dem diese semipermanent sind.

Aurora. Quelle: Wikimedia Commons

Aurora kann übrigens auch rot oder gelb sein. Die Farben der Polarlichter sind jedoch durch Emissionslinien von Gasen der oberen Atmosphäre begrenzt, bei denen es sich normalerweise um relativ einfache Moleküle handelt. Und vielleicht durch Mischen dieser Farben. Aber sie können keine /beliebige/ Farbe haben.

Aber diese Effekte kombinieren? Wenn man eine Atmosphäre von Grund auf neu entwerfen kann, mit einer plausiblen Art und Weise, wie diese Atmosphäre irgendwo im Universum existiert, mit Wolken in einer bestimmten Dichte, Polarlichtern, die am Himmel tanzen, Aerosolen, die ständig präsent sind, kann man viele verschiedene Farben erzeugen . Der Himmel ist die Grenze ;-)

Hmm... Mars hat einen roten Himmel. Aber das liegt daran, dass der Eisengehalt im Boden andere Teile des sichtbaren Spektrums absorbiert und den roten Teil zurückwirft, sodass der Himmel rötlich aussieht.

Ich denke nicht, dass ein schwärzlicher Himmel zu weit hergeholt war, weil Kohlenstoff eher schwarz ist, Rauch ist schwärzlich grau. Die wahrgenommene Farbe hängt von verschiedenen Elementen ab, die verschiedene Teile des elektromagnetischen Spektrums absorbieren und den Rest des Spektrums zurückreflektieren. Die Farbe von irgendetwas hängt also davon ab, was zurückreflektiert wird.

Also, um Ihre Frage zu beantworten, die Farbe des Himmels eines jeden Planeten hängt von der chemischen Zusammensetzung seiner Atmosphäre, dem einfallenden Licht und anderen solchen Faktoren ab.