¿Por qué el cielo de Marte es rojo?

Question

Aquí hay algunas explicaciones estupendas de por qué vemos un cielo azul en la Tierra, por ejemplo aquí .

A saber: una combinación de (a) la mezcla de colores del Sol (por ejemplo, más verde que índigo), más (b) la dispersión Rayleigh de las moléculas de gas (que dispersa preferentemente las longitudes de onda más cortas, es decir, índigo/azul) más (c) la sensibilidad de nuestros ojos (vemos mejor el verde que el índigo).

Y, que cuando el Sol está bajo y la luz atraviesa ~2000km de atmósfera en lugar de ~10km, la dispersión Rayleigh hace que quede muy poca luz azul, por lo que el efecto final es un cielo rojizo. (Reconozco que esto siempre me ha confundido: un poco de dispersión = azul, pero mucha dispersión = NO azul... este parece una buena explicación sin embargo)

Mi pregunta es por qué el cielo es rojo en Marte .

He visto dos explicaciones, ambas dependientes del hecho de que el una atmósfera mucho más fina significa que el efecto de la dispersión Rayleigh de la luz por el gas está dominado por el efecto del polvo en el aire.

Explicación uno: el polvo en el aire dispersa toda la luz azul, de modo que el cielo que veríamos es rojizo por la misma razón que nuestro cielo del amanecer/atardecer es rojizo. (¿Porque hay mucho polvo?)

O, simplemente, que como el polvo es rojo (porque la superficie de Marte es roja -mucho óxido de hierro-), veríamos un cielo rojizo.

¿Puede alguien ayudar con esto?

Answer 1

Con gran agradecimiento al maravilloso Dra. Eriita Jones, de la Universidad de Australia del Sur ...

El cielo rojizo de Mar se debe a una combinación de:

• La cantidad de polvo suspendido en el aire (hay mucho, debido a la sequedad de la superficie marciana, al tamaño muy pequeño de los granos de polvo y a la menor gravedad del planeta).

• La delgadez de la atmósfera, que hace que haya menos dispersión de los fotones por parte de los gases atmosféricos (lo que significa menos dispersión de Rayleigh, aunque se produce).

Debido a que todo ese polvo en el aire es más similar en tamaño a los fotones visibles incidentes, más Dispersión de Mie ocurre que Dispersión Rayleigh .

El polvo de Marte es de unos 10-100 micrómetros, las longitudes de onda visibles son de aproximadamente 0,35-0,7 micrómetros ...ish) mientras que el $\rm{N}_2$ y $\rm{O}_2$ moléculas o nuestra atmósfera, o el $\rm{CO}_2$ moléculas de la atmósfera marciana, son de ~200-300 picómetros, es decir, mil veces más pequeñas.

Dispersión de Mie (que ocurre cuando el tamaño de las partículas se aproxima a la longitud de onda) dispersa preferentemente la luz de mayor longitud de onda (más roja), o más completamente el ángulo de dispersión Mie es más uniforme para las longitudes de onda más largas, mientras que las longitudes de onda más cortas (azules) tienden a dispersarse en ángulos leves. Esto significa que en la dispersión de Mie, la luz azul tiende a desviarse menos que la luz roja (gracias a Brian K para esta explicación).

A la inversa, Dispersión Rayleigh (cuando el tamaño de las partículas es mucho menor que la longitud de onda, por ejemplo, de las moléculas de gas), que predomina en nuestra propia atmósfera, dispersa preferentemente la luz de menor longitud de onda (más azul) (inversamente proporcional a $\lambda^4$ ).

Por lo tanto, la diferencia clave con la Tierra es que hay menos dispersión Rayleigh (debido a la delgada atmósfera de Marte) y más dispersión Mie (causada por las diminutas partículas de polvo de Marte), por lo que domina la dispersión Mie.