Jakiego koloru jest Słońce??
by Lou Mayo
wydaje się głupie pytanie; „Jakiego koloru jest słońce?”. Wszyscy wiedzą, że słońce jest żółte, prawda? Jest tam na niebie; wystarczy spojrzeć, aby to wiedzieć (OK, nie patrz na słońce…). Nie tak szybko. Okazuje się, że istnieje wiele absolutnie poprawnych i absolutnie różnych odpowiedzi na to pozornie proste pytanie.,
na nasze postrzeganie koloru wpływa oczywiście długość fali emitowanego światła, intensywność emitowanego światła (wyjaśnię to później), czynniki środowiskowe, zdolność i ograniczenia naszych oczu do zbierania światła, a wreszcie nasz mózg. Zacznijmy więc od długości fali światła.
jak w przypadku całej materii, słońce emituje „widmo ciała czarnego”, które jest określone przez temperaturę jego powierzchni., Widmo ciała czarnego jest kontinuum promieniowania o wielu różnych długościach fal, które jest emitowane przez dowolne ciało o temperaturze powyżej zera bezwzględnego. Dla naszego Słońca, ta czarna krzywa ciała lub „funkcja deski” jest gładką, prawie dzwonkowatą krzywą obejmującą promieniowanie elektromagnetyczne (EM) o wielu różnych długościach fal, od bardzo długiej podczerwieni do bardzo krótkich fal ultrafioletowych., Podczas bardzo gorących, wybuchowych, wysokoenergetycznych rozbłysków słonecznych, słońce emituje ogromne ilości promieniowania rentgenowskiego i gamma, do ponad 100 MeV energii i do 1032 erg energii w ciągu zaledwie kilku sekund lub kilkudziesięciu sekund! Te potężne rozbłyski słoneczne są ogromnymi eksplozjami w atmosferze Słońca spowodowanymi nagłym uwolnieniem energii pola magnetycznego i zwykle występują w pobliżu maksimum słonecznego. Rozbłyski przyspieszają również plazmy naładowanych cząstek do dużych prędkości, powodując emisję radiową. Tak więc, słońce faktycznie emituje energię na wszystkich długościach fal od radia do promieniowania gamma., Ale, jak widać na powyższym zdjęciu, emituje większość swojej energii około 500 nm, co jest bliskie niebiesko-zielonemu światłu. Można więc powiedzieć, że słońce jest niebiesko-zielone! Ta maksymalna częstotliwość promieniowania jest regulowana przez temperaturę powierzchni Słońca, około 5800 K. wyższa temperatura powierzchni spowodowałaby krótszą maksymalną długość fali, a nasze słońce może osiągnąć szczyt w niebieskiej lub fioletowej części widma (a nawet w ultrafiolecie!). Niższa temperatura powierzchni, a widmo naszego słońca może osiągnąć szczyt w żółtej, pomarańczowej lub nawet czerwonej części widma. Ale to fizyka, nie percepcja., Muszę tu zwrócić uwagę na inną sygnaturę widmową słońca, strumień fotonów. Jeśli użyjemy relacji znalezionej przez Maxa Plancka, E = hf (czyli energia = stała Plancka razy częstotliwość) i przekształcimy natężenie promieniowania słonecznego w liczbę fotonów, widmowa sygnatura na widzialnych długościach fal jest znacznie bardziej płaska, a słońce jest postrzegane jako bardziej żółte.
gdybyśmy byli nad atmosferą, powiedzmy na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej i patrzyli na słońce (przez naszą filtrowaną osłonę), słońce wyglądałoby na białe! Dlaczego?, Ponieważ choć słońce emituje najsilniej w zielonej części widma, emituje również silnie we wszystkich widzialnych kolorach-czerwonym przez niebieski (400nm do 600nm). Nasze oczy, które mają trzy kolorowe receptory komórek stożkowych, raportują do mózgu, że każdy receptor koloru jest całkowicie nasycony znaczącymi kolorami odbieranymi na wszystkich widzialnych długościach fal. Nasze mózgi następnie integrują te sygnały w postrzegany biały kolor.
tutaj na Ziemi atmosfera odgrywa rolę w kolorze słońca., Ponieważ niebieskie światło o krótszej długości fali jest rozpraszane bardziej efektywnie niż czerwone światło o dłuższej długości fali, tracimy trochę niebieskiego odcienia słońca, gdy światło słoneczne przechodzi przez atmosferę. Ponadto wszystkie długości fal światła widzialnego przechodzącego przez naszą atmosferę są tłumione tak, że światło, które dociera do naszych oczu, nie nasyca natychmiast receptorów stożkowych. Pozwala to mózgowi postrzegać kolor z obrazu z nieco mniej niebiesko-żółtym. Chociaż nie wpływa to na to, co widzą nasze oczy, całe promieniowanie rentgenowskie i gamma jest filtrowane, zanim zbliży się do ziemi., Większość UV jest absorbowana przez ozon stratosferyczny (powyżej 10 km), a większość IR jest absorbowana przez parę wodną i inne cząsteczki o niezerowych momentach dipolowych.
oczywiście, gdy światło słoneczne przechodzi przez dużo atmosfery, jak to ma miejsce w przypadku wschodów i zachodów słońca, jeszcze więcej niebieskiego światła jest rozproszone i znacznie większy procent najdłuższego światła (czerwonego) trafia do naszych oczu.
więc widzisz, nie ma prostej odpowiedzi na to pytanie, ale dobrą wiadomością jest to, że możesz obronić prawie każdą odpowiedź!