¿Por qué el cielo púrpura no?

Question

Me doy cuenta de la pregunta de por qué el cielo es azul se considera a menudo por aquí, de una manera o de otra. Usted puede tomar el conocimiento como algo dado. Lo que me pregunto es, dado que el espectro de dispersión de Rayleigh va como $\omega^4$, ¿por qué el cielo púrpura no, en vez de azul?

Creo que esta es una pregunta razonable, porque la vemos de color púrpura (o, estrictamente, el violeta o el índigo) en el arco iris, así que ¿por qué no a través de todo el cielo si esa es la parte más fuerte del espectro?

Hay dos posibles líneas de argumentación que he visto en otros lugares y no estoy seguro de que (no se si tanto) es correcta. En primer lugar, la solar térmica picos de emisión en el rango visible, por lo que en realidad reciben menos violeta que azul. En segundo lugar, el receptor está en nuestros ojos están equilibrados, de modo que somos más sensibles a (aproximadamente) la mitad del espectro visible. Nuestros ojos son simplemente menos sensibles a la luz púrpura de el azul.

Answer 1

Esta es la de la Física FAQ artículo que escribí hace 15 años:

Si longitudes de onda más cortas se encuentran dispersos con más fuerza, entonces no es un juego de rompecabezas de por qué el cielo no aparece violeta, el color con el menor visible de longitud de onda. El espectro de emisión de la luz del sol no es constante en todas las longitudes de onda, y además es absorbida por las capas altas de la atmósfera, por lo que hay menos violeta en la luz. Nuestros ojos también son menos sensibles a la violeta. Que es parte de la respuesta; sin embargo, un arco iris muestra que existe una significativa cantidad de luz visible de color índigo y violeta, más allá de la azul. El resto de la respuesta a este enigma se encuentra en la forma en que nuestra visión de las obras. Tenemos tres tipos de receptores de color, o conos, en nuestra retina. Se llaman rojo, azul y verde, ya que responden más fuertemente a la luz en esas longitudes de onda. Como son estimulados en diferentes proporciones, nuestro sistema visual de las construcciones de los colores que vemos.

Cuando miramos hacia el cielo, el rojo de los conos responden a la pequeña cantidad de dispersión de la luz roja, pero también menos fuertemente el naranja y el amarillo longitudes de onda. Los conos verdes responder a amarillo y el más fuertemente dispersos verde y verde-azul longitudes de onda. Los conos azules son estimulados por los colores cerca de longitudes de onda azules, que son muy dispersos. Si no existiera el añil y el violeta en el espectro, el cielo parece azul con un ligero tono verdoso. Sin embargo, las que más se dispersa añil y violeta longitudes de onda estimular los conos rojos ligeramente así como la azul, que es la razón por la que estos colores aparecen en azul con un toque de rojo. El efecto neto es que los conos rojos y verdes son estimulados de forma igualmente por la luz del cielo, mientras que el azul es estimulada con más fuerza. Esta combinación de cuentas para el pálido cielo de color azul. Puede que no sea una coincidencia que nuestra visión es ajustado a ver el cielo como un tono puro. Hemos evolucionado para encajar con nuestro medio ambiente; y la capacidad para separar los colores naturales más claramente es probablemente una ventaja de supervivencia.

Answer 2

La respuesta a esta pregunta es complicada, y una manera de ver que no puede ser simple es que el cielo no es de un solo color. Es más azul cerca del cenit y más blanca, cerca del horizonte. Es de color gris en un brumoso día. Es de color rojo cerca de la puesta del sol.

La figura de abajo (Bohren, Óptica Atmosférica, http://homepages.wmich.edu/%7Ekorista/atmospheric_optics.pdf ) a continuación se muestra el resultado de multiplicar el espectro solar por la $1/f^4$ de Rayliegh de dispersión. Esto nos da un espectro que está fuertemente alcanzó su punto máximo en la violeta, pero que todavía tiene un poco de luz throughouth el resto del espectro.

Todo esto es suponiendo que solo dispersión. La dispersión múltiple también se produce, y es más común cerca del horizonte. La dispersión múltiple ilumina la luz y ecualiza las intensidades de las diferentes longitudes de onda.

También tenemos la neblina y posiblemente otras formas de partículas en suspensión como el smog. Esto produce dispersión de Mie. Mie dispersión de una nube de partículas con una gama de tamaños produce más uniforme dispersión como una función de la longitud de onda de dispersión de Rayleigh.

El resultado neto de la dispersión múltiple y de dispersión de Mie es para blanquear el color del cielo considerablemente.

Usted puede tener partículas en la atmósfera que son en realidad de color. Este no es un gran efecto en la tierra, pero es el principal factor responsable del color del cielo Marciano.

A continuación nos golpear los conos del ojo, que contienen pigmentos que actúan como filtros para tres franjas superpuestas. Philip Gibbs respuesta muestra las curvas para estos filtros. También existe el efecto Purkinje aquí, que desplaza la respuesta espectral del ojo dependiendo del nivel de luz, la cual afecta el color del cielo al atardecer en comparación con su color al mediodía.

Finalmente llegamos a una capa adicional de procesamiento por el sistema nervioso, como se describe por el rival de procesamiento de la teoría de Hering, Hurvich y Jameson. Esto probablemente tiene un efecto significativo en el color del cielo. En estos gráficos, se puede ver que (1) el rojo-verde función tiene un sorprendente aumento de cerca de la corta longitud de onda del espectro electromagnético (que creo que no se puede explicar, sólo se basa en el pequeño secundaria bache en la red a las células de la función de filtrado), y (2) percibimos un color azul cuando el rojo-verde función está cerca de cero. Examinar el espectro en el gráfico Bohren, y, a continuación, considerando el efecto que resultaría de la dispersión de Mie y la dispersión múltiple, se ve como el último paso de pasar a través de la red-función de green posiblemente produciría una neto resultado negativo, lo que haría que el cielo tienden a aparecer de color azul o cian -- como podemos observar. Por el cielo para aparecer violeta, tendría que tener un neto positivo valor de la rojo-verde de la función, y que parece imposible con este espectro.

Un buen artículo en línea con enlaces a otras, más detallada de Pdf aquí: http://www.orionsarm.com/xcms.php?r=oa-page&page=gen_skyonalienworlds

Answer 3

Toda la luz se Rayleigh dispersos, es sólo que la corta longitud de onda de la luz se dispersa más. Los más luz que podemos ver tiene una longitud de onda de alrededor de 400 nm, mientras que las más rojas tiene una longitud de onda de alrededor de 700 nm, por lo que hay más o menos un factor de diez aumento en la dispersión que va desde el rojo hasta el extremo azul del espectro.

Así que la luz que vemos en el cielo no es una longitud de onda pura, es una mezcla de todos los colores, pero inclinado hacia el extremo azul del espectro. Por el cielo para ser púrpura, tendríamos la dispersión de la luz púrpura a ser mucho más fuerte que la luz roja, no sólo un factor de diez.