¿Cómo calculo el espectro de luz experimentado en la superficie de un planeta alienígena? Lo necesito para decidir de qué color será predominantemente la vida fotosintética local.
Depende de tu estrella y de las longitudes de onda que sean absorbidas por la atmósfera. Aquí hay un gráfico para la Tierra:
Los bits amarillos son la luz que llega del sol, los bits rojos son los que atraviesan la atmósfera. La luz entrante coincide bastante bien con un espectro de cuerpo negro. Las estrellas de diferente temperatura (color) cambiarán el pico en consecuencia, pero cualquier criatura nativa presumiblemente evolucionará para usar las longitudes de onda "más brillantes" equivalentes para su rango visible.
Como puede ver, aunque hay partes del espectro que son mayormente absorbidas, especialmente por el vapor de agua, tienden a estar principalmente en la parte infrarroja del espectro, y las bandas de longitud de onda con la energía más alta están en el visible y el infrarrojo cercano. .
La imagen es de Wikipedia, preparada por Robert A. Rohde como parte del proyecto Global Warming Art, con licencia Gnu Free Documentation v1.2 o posterior.
Si planea agregar otros gases/compuestos a su atmósfera, probablemente valga la pena buscar datos espectroscópicos para ver dónde están las bandas de absorción espectral.
El espectro de luz recibido por su planeta dependerá de dos factores: el resplandor espectral de la(s) estrella(s) madre(s) y la composición atmosférica del planeta. La temperatura de la estrella determina su espectro (visto desde el espacio). La composición atmosférica del planeta determinará qué longitudes de onda de luz se dispersan y absorben del espectro recibido por la(s) estrella(s) madre(s).
La radiación espectral de su estrella puede aproximarse mediante la Ley de Planck :
dónde es la constante de planck, es la velocidad de la luz en el vacío, y es la constante de Boltzmann y T es la temperatura de su estrella. Si aún no lo ha determinado, puede consultar los tipos espectrales estelares de Hiperfísica . Graficado contra producirá el gráfico espectral @JerryTheC al que se hace referencia en su respuesta. También puede calcular la longitud de onda en la que la intensidad por unidad de longitud de onda de la radiación es máxima, usando la Ley de Desplazamiento de Wien ( explicada aquí ):
donde b es la constante de desplazamiento de Wiens.
**Nota: La ley de desplazamiento de Wien ubica el máximo del espectro. Si el espectro es Gaussiano (en forma de campana), entonces el color será una mezcla de las longitudes de onda dentro de una desviación estándar de . Esa es la 'normalidad' de la gaussiana o el azul en esta curva .
La atmósfera de la Tierra está en capas. Dado que cada capa tiene una composición diferente, cada una de ellas dispersa diferentes longitudes de onda. La capa de ozono en la estratosfera dispersa la luz ultravioleta. El nitrógeno en la troposfera dispersa la luz azul mucho más que la luz verde, amarilla y roja ( ver esto ). A medida que la luz atraviesa más aire, la dispersión aumenta, cambiando así el color hacia longitudes de onda más pequeñas. Es por eso que el sol en su cenit es amarillo, pero rojo anaranjado al amanecer/atardecer.
Si la composición atmosférica dispersara la luz de manera diferente, espere resultados similares, pero en diferentes longitudes de onda. Desafortunadamente, no puedo proporcionar nada más útil aquí sin un conocimiento previo de su composición atmosférica, e incluso entonces, no soy un científico (exo)planetario.
AlexP
secespitus
mi ech