Avremo ancora arcobaleni se il sole viene sostituito da un'altra stella?

L'arcobaleno è una proprietà della scissione della luce dovuta alla molecola d'acqua presente nelle nuvole ed è correlata alla luce emessa dal nostro Sole. Il nostro sole è una stella gialla. Ora se sostituiamo il sole con una stella gigante blu o una stella gigante rossa, o qualsiasi altra stella di colore diverso, avremo ancora arcobaleni? Se sì, comporrà ancora sette colori? Che tipo di possibile cambiamento si verificherà, se presente?

Gli arcobaleni mancherebbero di più di blu e di verde per le stelle rosse. Per una stella blu, la parte blu dell'arcobaleno sarebbe più intensa.

Per colori più complessi, l'arcobaleno potrebbe presentare delle lacune. Un arcobaleno è essenzialmente uno spettro di quella porzione di luce stellare, che è visibile ai nostri occhi e a cui l'atmosfera è trasparente.

Le stelle variano in luminosità. Un gigante blu sarebbe grande e abbagliante, un debole nano rosso.

I colori dell'arcobaleno sarebbero sfocati, quindi più vicini al bianco, per le stelle grandi e più nitidi, più distinti, per le stelle piccole, in base alla dimensione angolare della rispettiva sorgente luminosa.

... Tutto questo presuppone che ci sia ancora pioggia. Con piccole stelle rosse, farebbe troppo freddo per la pioggia. Con grandi stelle blu, la Terra si surriscalderebbe troppo. Per regolare questi effetti, è necessario modificare la distanza dalla stella. E, naturalmente, la durata di un anno e la velocità orbitale possono cambiare. Ciò potrebbe quindi causare maree diverse, cambiamenti nel vulcanismo, ecc.

Lo scambio della stella potrebbe causare anche vari altri effetti, altre luci polari, effetti sulla ionosfera, strato di ozono, erosione atmosferica, altro ...

I colori che vediamo negli arcobaleni hanno a che fare con alcune cose. Innanzitutto, è la variabilità dell'indice di rifrazione dell'acqua in funzione della lunghezza d'onda. Poiché l'indice di rifrazione è diverso a diverse lunghezze d'onda, mentre la luce si propaga attraverso l'acqua, i diversi colori si dividono. Ciò accade su una vasta gamma di lunghezze d'onda al di fuori dell'intervallo visibile come mostrato di seguito (i dati da qui , ho modificato la trama perché Excel ha fatto qualcosa di strano allungando la scala x)

$\sim 0.4\mu\text{m}-0.7\mu\text{m}$

In secondo luogo, l'arcobaleno che vediamo dipende dalla sensibilità dei nostri occhi a determinate lunghezze d'onda. Ci sono più colori nell'arcobaleno di quanti ne possiamo percepire oltre il rosso e il violento (da cui i nomi infrarossi e ultravioletti). All'interno dello spettro visibile, le aste e i coni nei nostri occhi possono solo distinguere tra così tante lunghezze d'onda. Inoltre, anche il concetto di colori "diversi" al di fuori della nostra gamma visibile non ha molto significato, poiché non sappiamo come si distinguerebbero.

Infine, per diverse stelle, i colori che vedresti dipenderebbero davvero da quale luce proviene dalle stelle e da dove cadono su questa curva. La nostra gamma visibile è fissa, quindi se ci limitiamo a quello, i colori non cambieranno molto, ma la luminosità relativa tra loro cambierà. E quando la luce delle stelle cambia la gamma dei colori, alcuni colori appariranno più luminosi di quelli del sole. Altri potrebbero essere svenire per percepire. Se avessimo una gamma più ampia di sensibilità, sarebbe più colorato di quanto potremmo immaginare in alcuni casi.

Solo per completezza, ecco un altro angolo:

Sì, come hanno dimostrato Joseph von Fraunhofer e molte altre persone.

Esiste un'intera disciplina scientifica che, mettendo le cose in qualche modo semplicisticamente, comporta la creazione di arcobaleni dalla luce delle stelle da stelle non Sol e la loro visione. È la spettroscopia ottica stellare. Quindi sì, ci sono già tali arcobaleni e le persone sanno come differiscono da quelle fatte dalla luce da Sol.

Scoprilo in dettaglio, ovviamente, e si impara che "Sol è una stella gialla" e "Ci sono sette colori". sono semplificazioni (lorde). Hai già visto da altre risposte qui che c'è una ricchezza di complessità, tra cui l'effetto della stella locale sul tempo e l'esistenza della pioggia di acqua liquida, domande su quale atmosfera si ha e che ora del giorno è, e come molta atmosfera (e in effetti quale purezza dell'acqua) si sta guardando. Lo studio degli arcobaleni è in realtà abbastanza complesso.

Detto questo, è abbastanza difficile rispondere a tali domande, perché Sol non è proprio giallo, essendo in gran parte un artefatto di guardare una stella che emette tutti i colori attraverso una certa atmosfera in un certo modo; e ci sono solo "sette colori" se (a) si adottano determinati pregiudizi culturali e linguistici e (b) si ignora il resto dello spettro elettromagnetico, cosa che gli astronomi sicuramente non fanno (la spettroscopia stellare radio e radiografica essendo anche discipline scientifiche ).

Attenersi alla luce visibile per motivi di semplicità, quindi: Ecco una serie di "arcobaleni" realizzati da altre stelle dal Kitt Peak National Observatory 0.9m Telescope il 30 maggio 2000 :

I codici in basso a destra sono numeri astronomici stellari di catalogo delle singole stelle la cui luce è stata utilizzata per creare ciascuna. Questo dovrebbe darti l'inizio di un'idea di come sarebbero gli arcobaleni realizzati da stelle diverse. Ma è una cosa abbastanza complessa. Guarda come appare davvero un arcobaleno solare . Ecco come appare un arcobaleno solare visto in dettaglio ( dall'Osservatorio solare McMath-Pierce il 30 agosto 2000 ):

Non è giallo e ci sono molti più di sette colori. ☺

Un proxy sarebbe arcobaleni, arcobaleni lunari. Li ho creati da bambino semplicemente spruzzando una nebbia d'acqua da un tubo da giardino durante la luna piena. È stato molto più debole e più blu di notte rispetto a molte delle foto professionali a lunga esposizione che si possono trovare .

La Luna riflette solo parti dello spettro del Sole e genera un diverso tipo di arcobaleno. Scommetto che questo vale anche per stelle diverse. Ci sarà comunque una specie di arco, a patto che tu possa vedere la stella o qualunque cosa rifletta la sua luce abbastanza intensamente.

Si dice che l'immagine qui sotto sia naturale vista attraverso lo spruzzo d'acqua delle Cascate Vittoria. (Spero che non sia causato dalle luci della città sullo sfondo! Che sembrano luminose solo a causa della lunga esposizione necessaria per catturare chiaramente i colori). Alcuni fiocchi di luna e fiocchi di stelle possono essere causati da cristalli di ghiaccio atmosferici o tempeste di polvere.

Per la maggior parte delle stelle (probabilmente tutte le stelle) la risposta è sì. Le stelle sono emettitori di corpi neri, il che significa che la luce che emettono si basa sulla loro temperatura superficiale. Un emettitore di corpo nero emette tutte le frequenze di luce inferiori a un determinato valore soglia. Qualsiasi stella con una temperatura superficiale superiore al nostro Sole avrebbe un'emissione di picco di frequenza più alta (più blu). Tuttavia, emettono anche più luce ad ogni frequenza inferiore a quella di una stella più fredda. Quindi le stelle più calde emetteranno più luce rossa, più luce blu, più luce verde, più luce infrarossa, più luce radio, ecc.

Quindi la nostra unica preoccupazione sono le stelle più fredde. Si scopre che non è fino a quando non si raggiunge una temperatura superficiale effettiva di circa 2500K che si inizia davvero ad avere un enorme calo nella parte blu e verde dello spettro. Non ci sono stelle che conosco così belle. L'estremità inferiore dello spettro di temperatura tende a essere intorno ai 3500 K per stelle molto rosse. Tutti i colori dell'arcobaleno sarebbero più deboli di quanto farebbero con la nostra stella, ma dovrebbero comunque essere rilevabili.

Le diverse composizioni di stelle provocano determinate linee nere (assenza di luce a quella frequenza) nell'arcobaleno se guardi abbastanza da vicino. Tuttavia, questo accade anche con la nostra stella, e non possiamo vederlo finché non usiamo uno spettrometro: le linee semplicemente non sono abbastanza larghe e l'arcobaleno è troppo compresso per essere notato ad occhio nudo.

Ovviamente tutto questo presuppone che tu possa mantenere costante qualsiasi altra cosa sulla Terra e scambiare stelle come faresti con una lampadina. Il fattore più importante nella creazione di arcobaleni è la composizione dell'atmosfera, la dimensione delle gocce di pioggia e la capacità di creare effettivamente la pioggia. Tutti questi inizierebbero a cambiare una volta che la nostra stella verrà sostituita. A volte molto rapidamente, come nel caso di una stella di classe O (o di una stella che diventa supernova per essere stata scossa troppo duramente durante il trasporto verso il nostro sistema solare).

Sì, naturalmente. Il passaggio della luce attraverso le gocce di pioggia (o spray per tubo, cascate ecc.) Sarebbe lo stesso. E la tua ombra punta ancora verso l'arcobaleno.