Cielos de exoplanetas terrestres: he creado un gráfico de cielo visual. ¿Es correcto?

Soy un artista y he estado tratando de encontrar un recurso completo que me ayude a identificar claramente los posibles colores del cielo para los exoplanetas que tienen atmósferas con una composición química similar a la de la Tierra. Es más complicado de lo que esperaba. Reuní varios recursos y construí lo que espero sea un gráfico decentemente preciso del color aparente del sol junto con el color del cielo.

¿Qué tan preciso es mi gráfico? ¿Es esta una buena representación del cielo/sol en mundos alienígenas con atmósferas muy ricas en nitrógeno/oxígeno? ¿De qué manera podría mejorarlo?

Nuevo gráfico del cielo

ACTUALIZAR: he actualizado el gráfico. Se basa en mi investigación más reciente e indica el color de referencia del cielo, el color de las nubes y el color aparente del sol para el mediodía y antes de la puesta del sol.

Últimas referencias científicas: Referencia A , Referencia B

El gráfico no está destinado a tener en cuenta cosas como el polvo, el aspecto del cielo al amanecer/atardecer u otros efectos atmosféricos. Esto está destinado a ser un modelo para el aspecto de referencia del cielo durante el día.

Aquí están las ideas clave que he brillado de mi lectura. Si me equivoco en alguno de estos puntos, ¡me encantaría saberlo! :)

  • Las atmósferas similares a la Tierra tenderían a ser de un azul claro a oscuro en el cenit, debido a la dispersión de la luz azul de baja longitud de onda. Si el sol del planeta estuviera muy caliente, el cielo se vería de un azul más intenso, mientras que las estrellas más frías le darían al cielo un azul más claro o un aspecto casi blanco. Cuando el sol llega a los 3000k o menos, el cielo comienza a tomar un tinte anaranjado/marrón.
  • Como en la tierra, el horizonte es el color más claro y el cenit el más profundo.
  • Las atmósferas más densas parecerían más brillantes (más descoloridas) y el color primario en el espectro más "puro" (no estoy seguro de qué significa exactamente el término "puro" cuando se trata de percepción óptica). Del mismo modo, las atmósferas más delgadas serían menos brillantes que las de la Tierra y los colores más "puros".
  • Con el aumento de la presión, el color del cielo en el cenit se vuelve cada vez más amarillo. En mi imagen, esto significa que un cielo similar al de la Tierra con una presión terrestre de 10x se vería azulado/verde cerca del cenit.
  • Supongo que el sol aparecería teñido por el color que figura en "temperatura de la estrella".
  • No sé cómo se verían afectadas las sombras, aunque supongo que cuando llegas a los soles de clase K y M, los alrededores del planeta adquirirían un tinte progresivamente más rojo debido a la prevalencia decreciente de la luz de longitud de onda azul.
  • ¿Sospecho que el gradiente de color desde el horizonte hasta el cenit será más pronunciado/suave en algunas atmósferas?

Me gustaría tener en cuenta cómo cambiaría el color cuando miras en la dirección inmediata del sol. ¿Aparecería la atmósfera que rodea al sol (como un "halo") teñida con el color de la estrella?

Referencia #1 , Referencia #2

Imagen original:

¡Bienvenido a WB:SE y gracias por una gran pregunta! Me gustaría señalar esa etiqueta de ciencia dura , que restringe las respuestas SOLO a aquellas que pueden respaldar la respuesta con matemáticas o fuentes autorizadas. No soy fanático de eso, ya que tiende a restringir en gran medida las respuestas. Vigilalo. Si en uno o dos días no ve respuestas que satisfagan sus necesidades, podría considerar eliminar la etiqueta para permitir una mayor amplitud de respuestas.
Si está buscando respuestas de la vida real basadas en investigaciones aprobadas por hechos, me temo que este no es el lugar preciso para hacer esta pregunta. No quiere decir que los miembros no investigarán para ayudar en esto, pero World Building, tal como se define en el alcance del género, es permitir a los miembros diseñar el mundo como ellos quieren que sea . Si cree (y es usted quien debe decidir) que su consulta es más relevante para la astronomía y las imágenes científicas (por ejemplo, desea saber cuáles serían los colores, en lugar de cómo quiere que sean), astronomy.stackexchange .com es el lugar donde desea hacer su pregunta.
@YoustayIgo ¡Gracias por el consejo! Dejé la etiqueta de ciencia dura y la reemplacé con "similar a la Tierra". :) Esa es una distinción interesante que mencionas. Tengo dos mundos plausibles en mente (uno es una supertierra bloqueada por mareas en una enana marrón que a su vez orbita una estrella K4), pero quiero que mi obra de arte refleje biología/física que sea plausible y precisa (dentro de lo razonable). No estoy tan interesado en elaborar los detalles como el color del cielo, ya que la ciencia me informa sobre cómo debería ser un detalle como ese, dadas mis limitaciones más amplias. ¡Espero que tenga sentido!
Busqué algunas páginas, pero no estoy lo suficientemente seguro de mi investigación como para escribir una respuesta completa para usted. Sin embargo, recomiendo leer estas páginas ya que contienen información relevante y (creo) valiosa para su tema: xenology.info/Xeno/5.4.2.htm en.wikipedia.org/wiki/Extraterrestrial_skies
Recuerde que lo que ve en su monitor es diferente de lo que veo en el mío y de lo que ven los demás usuarios. Solo las personas con monitores calibrados de la misma manera que los suyos y con un software que interpreta los perfiles de color de la misma manera que los suyos, pueden realmente juzgar la precisión de su gráfico presentado en forma gráfica. Además, por favor, una pregunta por pregunta.
Dado que cada tipo de pantalla representa los colores de manera diferente (a menos que esté calibrada como dice Molot), puede completar su gráfico agregando celdas con valores RGB de los diferentes colores/gradientes para un análisis más científico de otros usuarios.
@ user7308301 lamentablemente, RGB no está conectado con los colores de la vida real. Es por eso que Pantone gana mucho dinero con sus productos de estándares de color.
@Molot eso no es correcto. Pantone es un conjunto estándar de colores CMYK destinados a la impresión: diferentes mezclas de tintas cian, magenta, amarilla, K=negra en diferentes tipos de papel, por lo que Pantone es, de hecho, la forma incorrecta de representar los colores del cielo. De hecho, puede encontrar cientos de colores no imprimibles en una puesta de sol que nunca encontrará en los conjuntos de Pantone, pero definitivamente encontrará en RGB como la aproximación más cercana.
La imagen fue construida en Adobe Illustrator en modo RGB en una Mac. ¿Creo que la calibración RGB de la mayoría de las pantallas será similar? De todos modos, siempre que la representación RGB sea bastante similar, no es necesario que sea exacta. Estoy más interesado en los colores relativos que en obtener los colores absolutos 100% correctos. En otras palabras, si un cielo será más verde/azul/rojo o más claro/oscuro.
@ user7308301 pero RGB NO es una descripción de color universal. Si tiene dos dispositivos que muestran lo mismo #23a8f0de forma ligeramente diferente, ninguno estaría mal. RGB no es de ninguna manera absoluto. Es de 0 a 100 % del máximo para cualquier dispositivo dado, pero primero, el máximo puede ser diferente, segundo, algunos dispositivos pueden tener diferentes máximos para R, G y B, dándoles más "blanco" cálido o frío. E incluso con exactamente los mismos valores de R, G y B max, el espectro puede ser, y probablemente será, diferente.
@Mołot No creo que haya forma de evitar que nuestras pantallas representen RGB de manera diferente. Sin embargo, no creo que esto sea un gran problema para la gran mayoría de las personas que miran la imagen. En mi experiencia, la mayoría de las pantallas correctamente calibradas mostrarán los colores de manera tan similar que la diferencia de minutos no tiene consecuencias prácticas.
Una complicación que podría ser importante para algunas de sus preguntas: el balance de blancos. El ojo humano hace el balance de blancos todo el tiempo, automáticamente, sin que nos demos cuenta. Es posible que desee representar una escena con un color "incorrecto" que los ojos humanos perciban como "correcto".

Respuestas (2)

Creo que en realidad es una buena pieza de investigación artística básica (he tenido profesores que también lo han intentado).

Lamentablemente, no puedo darle una respuesta completa a su pregunta. A pesar de que trató de refinar su alcance, me temo que para obtener lo que está buscando, debe tener en cuenta las cosas en las que no quería meterse. Sé que voy a recibir un golpe por esto, pero necesitaba el espacio para ayudarlo, así que intentaré abordar algunos de los problemas que ha planteado.

(No estoy seguro de lo que significa el término "puro"

En luz, la luz blanca es en realidad una forma impura de luz de la misma manera que el negro/marrón es una forma impura de colores de pintura. Al igual que cuando mezclas un montón de pinturas para obtener un color marrón-negro, también si mezclas un montón de colores claros obtienes un color blanquecino. Entonces, "puro" en este contexto significa cercanía a un color identificable en el espectro.

¿Es esta una buena representación del cielo/sol en mundos alienígenas con atmósferas muy ricas en nitrógeno/oxígeno?

Es un comienzo; sin embargo:

  • La distancia a la estrella es tan importante como su producción solar, si no más.
  • La composición química (o etapa de la vida) de una estrella también puede tener un pequeño impacto.
  • Tal vez los colores sean precisos en el cenit; sin embargo, una vez que llegas a los horizontes, ingresas a un infierno de factores:

Una atmósfera no es una mezcla homogénea de gases; en realidad, tiene muchas capas con diferentes tipos y concentraciones de gases, especialmente cuando se tienen en cuenta los procesos orgánicos y volcánicos. Esto se manifiesta sobre todo en los horizontes, ya que la luz del sol tiene que viajar más lejos a través de esas capas más erráticas, las más cercanas al suelo.

(Ver también: enlace de por qué la luna aparece naranja )

Entonces, para su enfoque repetitivo, el espectro emitido por su atmósfera debería cambiar a rojo a medida que se acerca al horizonte desde el cenit. La magnitud de este cambio depende del tamaño del planeta/atmósfera, densidad atmosférica, etc.

¿Qué tan preciso es mi gráfico?

No puedo decirlo con certeza, pero esperaría ver más tonos rojizos en las atmósferas de menor energía.

Me gustaría tener en cuenta cómo cambiaría el color cuando miras en la dirección inmediata del sol.

Mirando al sol, los colores estarían más cerca de la luz aparente del sol (su salida blanquecina) y el color cenital del cielo (impuro, ya que vería que se emiten muchas longitudes de onda diferentes de luz).

¿Aparecería la atmósfera que rodea al sol (como un "halo") teñida con el color de la estrella?

Aparecen halos debido a la presencia de agua, de la misma manera que aparecen los arcoíris. Un halo aparecería teñido con el color de la estrella, pero no en un grado significativo para un observador humano.

Solo una lectura útil si aún no lo has hecho.

No sé cómo se verían afectadas las sombras, aunque supongo que cuando llegas a los soles de clase K y M, los alrededores del planeta adquirirían un tinte progresivamente más rojo debido a la prevalencia decreciente de la luz de longitud de onda azul.

Una sombra es una sombra, siendo la ausencia de luz. El color aquí depende mucho de la luz que recibe y emite el objeto.

Gracias por la respuesta. Estoy revisando tus enlaces. ¡Gracias! Una pregunta... ¿por qué es importante la distancia a la estrella? Me imagino que el único efecto que tiene la distancia es en la luminosidad del cielo. Los planetas más lejanos (en igualdad de condiciones) tendrían cielos más oscuros. Los planetas más cercanos tendrían cielos más brillantes. Ahora, la temperatura puede influir en la apariencia de la atmósfera, pero para los propósitos del gráfico, supongamos temperaturas terrestres estándar.
No estoy seguro acerca de un par de estas afirmaciones. ¿Por qué es importante la distancia a la estrella? ¿Por qué dices que las atmósferas tienen diferentes tipos y concentraciones de gases? En nuestra atmósfera eso no es realmente cierto. Son los cambios en la concentración de agua líquida los que tienen el mayor impacto en el color/visibilidad.
He añadido un gráfico actualizado y mejorado.
Sobre el tema de las puestas de sol, ¡el color es algo divertido! Eche un vistazo al aceite de semilla de calabaza como un ejemplo de lo que los gases traza podrían hacerle a su cielo.
@kingledion A medida que aumenta la distancia desde la fuente de luz, la cantidad de luz que recibe el planeta disminuirá. Esto oscurecerá lenta y gradualmente los cielos. Es probable que eso no tenga un impacto significativo en el color del cielo de la zona habitable, y ese factor no se tiene en cuenta en mis gráficos.
@Draco18s En la misma línea, consulta este artículo sobre Crepúsculo en Titán. El crepúsculo es más brillante que la luz del día. nature.com/articles/s41550-017-0114
@userLTK ¡Eso es genial!

Puede mejorarlo agregando todas las variaciones de elementos y compuestos en la atmósfera para agregar la asociación de color atmosférico a esos elementos/compuestos. Por ejemplo, un cielo con azufre se vería como..., el ozono con trazas altas de carbono se vería como...

Con 120 elementos en nuestra tabla periódica y un rango infinito de concentraciones y combinaciones posibles, esta sugerencia suena poco práctica.
No todos los 120 elementos son naturales, tenlo en cuenta. Aproximadamente hay alrededor de 10200 productos químicos, ahora las concentraciones son un factor. El número es realmente grande pero no infinito. Potencialmente, podría ejecutar algoritmos informáticos para cambiar el cielo en función de las concentraciones químicas y elementales presentes.
Tengo curiosidad de dónde encontraste ese número 10200 y si algún químico estaría de acuerdo con eso.
Estoy de acuerdo con ese número, lo que te dice que no soy químico, sería un Ph.D. en química calificar? Es un hecho bien conocido, sobre cuántas sustancias químicas se han descubierto hasta la fecha, luego súmelas todas juntas.
El número de registro CAS "identifica actualmente más de 143 millones de sustancias orgánicas e inorgánicas únicas y 67 millones de secuencias de proteínas y ADN", mucho más de 10200, luego
Cielos de exoplanetas terrestres: he creado un gráfico de cielo visual. ¿Es correcto?
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