Jak vypadá nebe na Marsu?

5. 07. 2018 8:00:16
Naše nebe je přes den modré a během západu Slunce zlátne a červená. Na sousední planetě Marsu je to přesně naopak. (délka blogu 5 min.)

Na vině je, jak jinak - fyzika. Za barvu nebe může hra slunečního světla s atmosférou - hra, jejíž pravidla jsou určována fyzikálními zákony. To, že je naše nebe modré, tedy rozhodně není náhoda. Proč ale vypadá nebe na Marsu tak odlišně?

Trocha teorie - tři různé druhy rozptylu světla

Světlo (sluneční paprsky) a částice v atmosféře spolu hrají komplikovanou hru. Její pravidla jsou závislá na vlnové délce dopadajícího světla a na velikosti částic.

Nejjednodušší a neselektivní rozptyl se koná tehdy, když je vlnová délka světla zhruba desetkrát menší než průměr částice. Částice je tedy relativně velká a světlo se od ní víceméně jednoduše odrazí. Tento jev se pozoruje například u oblaků. S ohledem na vlnovou délku světla jsou kapičky vody v oblaku skuteční obři. Všechny vlnové délky se od nich odráží stejnou měrou - a výsledný oblak má barvu dopadajícího světla - tedy většinou bílou barvu.

Pokud mají částice, které reagují se světelnými paprsky, takovou velikost, která zhruba odpovídá vlnové délce zmiňovaného světla, je rozptyl daleko komplikovanější. Jev dostal název Mieův rozptyl.

Třetí druh rozptylu se týká velice malých částic, jejichž průměr je daleko menší než vlnová délka světla. Tento jev dostal název Rayleighův rozptyl. Je to typický rozptyl na molekulách vzduchu v atmosféře.

Modré nebe - Rayleighův rozptyl v pozemské atmosféře

Pozemská atmosféra je poměrně hustá. Sluneční paprsky se při průchodu atmosférou naší planety tedy nevyhnou interakcím s molekulami vzduchu.

Jejich rozměry se pohybují v řádu nanometrů (miliontin milimetru), zatímco vlná délka viditelných složek slunečního světla se pohybuje v řádu stovek nanometrů. Molekuly, které obsahuje naše atmosféra, jsou tedy řádově stokrát menší než vlnová délka dopadajícího světla. To ovlivňuje způsob, jakým se světlo na částicích rozptyluje.

Ke slovu přichází Rayleighův mechanismus. Různé vlnové délky světla jsou rozptylovány s různou intenzitou.

V praxi to znamená, že se více rozptýlí ta část slunečního světla, která odpovídá modré barvě. Ta pak při pohledu ze Země barví naše nebe na modro.

Červené nebe a červené Slunce

Stejný jev kupodivu způsobuje úplně jinou barvu při západu a východu Slunce.

Situace se liší tím, že v pravé poledne je dráha, kterou musí v atmosféře Země urazit sluneční světlo, daleko kratší než během západu nebo východu Slunce. Delší dráha odpovídá samozřejmě také většímu množství molekul vzduchu, které se potkají se slunečními paprsky při jeho cestě naší atmosférou.

Rozptyl, ke kterému dochází, je tak intenzivní, že ze slunečních paprsků odfiltruje značnou část těch vlnových délek, které jsou blízké modrému konci spektra.

Výsledné světlo pak má oranžovou nebo načervenalou barvu. Pokud je během západu Slunce osvětlen oblak, není jeho barva už bílá (tak jako za poledne), ale oranžová nebo dokonce načervenalá. Relativně velké kapičky vody v oblaku totiž odrážejí světlo neselektivně - všechny vlnové délky se odrážejí s přibližně stejnou intenzitou.

“Logické...” pomyslíte si jistě na tomto místě. Proč má ale marsovské nebe přesně opačnou barvu? Nefungují snad na Marsu fyzikální zákony?

Exotika marsovského nebe - modrý západ Slunce

Proč je na Marsu barva nebe opačná? Proč je na Marsu běžné polední nebe naoranžovělé a západ Slunce se dá pozorovat v modré barvě? Vždyť marsovská atmosféra by měla rozptylovat sluneční paprsky podobně, jako ta pozemská.

I tady je na vině - fyzika. Na Marsu samozřejmě fungují stejné fyzikální zákony jako na Zemi. Ale za rozptyl světla v jeho atmosféře může jiný jev.

Atmosféra Marsu je velice řídká. (Skládá se mimochodem převážně z molekul CO2 a dusíku - vody nebo kyslíku je v ní jen minimum.) Rayleighovým jevem tedy marsovská atmosféra moc světla nerozptýlí.

Zato se tu uplatní jiný jev - tzv. Mieův rozptyl, který funguje nejlépe u částic, které mají velikost srovnatelnou s vlnovou délkou světla. Je daleko komplikovanější. Zjednodušeně řečeno - má zhruba opačné účinky než ten, který pozorujeme na Zemi. Lépe se díky němu rozptylují vlnové délky blízké červenému konci spektra.

Odkud se berou částice, které umožňují mieův rozptyl?

Na Marsu se na rozdíl od Země v atmosféře nachází značné množství velice jemného prachu. Je to důsledek extrémního sucha, které na planetě panuje (viz výše zmíněný nedostatek vody).

V pozemské atmosféře na jemném prachu kondenzují kapičky vody, které pak tvoří oblaka. Prach pak z atmosféry doslova vyprší. V atmosféře Marsu to není možné, a tak se v ní prachu udrží daleko déle než na Zemi. Napomáhá tomu také nižší gravitace naší sousední planety.

Právě tyto jemné částice jsou zodpovědné za odlišné barvy marsovského nebe.

Světelný paprsek, který dopadá na Mars v poledne, musí (podobně jako je tomu na Zemi) v atmosféře urazit jen relativně krátkou dráhu. Přitom se částečně rozptýlí načervenalá část světla. To má za následek, že při pohledu z Marsu vypadá nebe načervenale.

Při západu Slunce musí sluneční paprsek proletět marsovskou atmosférou po daleko delší dráze. Rozptyl je znatelnější, takže ve spektru slunečních paprsků zůstanou jen ty vlnové délky, které jsou blíže modrému konci viditelného spektra. Západ Slunce tedy barví marsovské nebe modře.


Autor: Dana Tenzler | čtvrtek 5.7.2018 8:00 | karma článku: 26.09 | přečteno: 1542x

Další články blogera

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (3) - přírodní červená

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)

28.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 13.13 | Přečteno: 122 | Diskuse

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (2) - průmyslová žlutá

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)

25.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 14.44 | Přečteno: 189 | Diskuse

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (1) - přírodní žlutá

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? První díl seriálu o barvách.

21.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 18.12 | Přečteno: 293 | Diskuse

Dana Tenzler

Čokoládoví velikonoční zajíčci

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, odkud se vlastně vzali velikonoční zajíčci a vajíčka z čokolády, kterých jsou před velikonocemi plné obchody? (délka blogu 3 min.)

18.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 22.20 | Přečteno: 391 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (3) - přírodní červená

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)

28.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 13.13 | Přečteno: 122 | Diskuse

Zdenek Slanina

Problém co začal už Arrhenius: Kysličník uhličitý a doba ledová - a teď i sopečné aktivity

Už S. Arrhenius řešil vztah obsahu CO2 v atmosféře i k době ledové. Tehdy hlavně ukázal, že jeho navyšování v atmosféře povede k nárůstu její teploty. Nyní výzkumy z univerzity v Sydney ukazují na roli sopek v nástupu ochlazování.

26.3.2024 v 5:22 | Karma článku: 24.19 | Přečteno: 514 |

Martin Tuma

Berte Viagru, dokud si na to vzpomenete

Rozsáhlá studie odhalila významné snížení výskytu Alzheimerovi nemoci u pravidelkných uživatelů Viagry

25.3.2024 v 14:17 | Karma článku: 13.60 | Přečteno: 303 | Diskuse

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (2) - průmyslová žlutá

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)

25.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 14.44 | Přečteno: 189 | Diskuse

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (1) - přírodní žlutá

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? První díl seriálu o barvách.

21.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 18.12 | Přečteno: 293 | Diskuse
Počet článků 962 Celková karma 19.70 Průměrná čtenost 1288

Zajímám se o přírodní vědy. Píšu o tom, co mě zaujalo při toulkách internetem. Vzhledem k občastým dotazům - ano, skutečně mám vzdělání. Ne, nebudu tu vypisovat všechny svoje tituly, knihy a vědecké práce. Tenhle blog provozuji ve svém volném čase pro radost. 

Pokud vás blog pobaví nebo se v něm dočtete něco zajímavého - je jeho účel splněn. Přijďte si popovídat do diskuze, často je ještě zajímavější než blog sám, díky milým a znalým návštěvníkům. 

Smoljak nechtěl Sobotu v Jáchymovi. Zničil jsi nám film, řekl mu

Příběh naivního vesnického mladíka Františka, který získá v Praze díky kondiciogramu nejen pracovní místo, ale i...

Rejžo, jdu do naha! Balzerová vzpomínala na nahou scénu v Zlatých úhořích

Eliška Balzerová (74) v 7 pádech Honzy Dědka přiznala, že dodnes neví, ve který den se narodila. Kromě toho, že...

Pliveme vám do piva. Centrum Málagy zaplavily nenávistné vzkazy turistům

Mezi turisticky oblíbené destinace se dlouhá léta řadí i španělská Málaga. Přístavní město na jihu země láká na...

Kam pro filmy bez Ulož.to? Přinášíme další várku streamovacích služeb do TV

S vhodnou aplikací na vás mohou v televizoru na stisk tlačítka čekat tisíce filmů, seriálů nebo divadelních...

Stále víc hráčů dobrovolně opouští Survivor. Je znamením doby zhýčkanost?

Letošní ročník reality show Survivor je zatím nejkritizovanějším v celé historii soutěže. Může za to fakt, že už...