¿Por qué el cielo de Marte parecería azul al amanecer y al anochecer, pero rojo durante la mitad del día (al revés de la Tierra)?

La imagen en miniatura a continuación desde aquí , originalmente de la NASA, de hecho muestra un efecto inverso de lo que vemos en la Tierra. Tenga en cuenta que el tono del Sol no se invierte; en lugar de que el Sol anaranjado o rojo en la Tierra se vuelva azul o verde en Marte, el Sol permanece blanco.

Cuando el Sol sale o se pone en la Tierra, la luz azul se dispersa en un rango más amplio que el rojo, pero el rango estrecho en el que se dispersa la luz roja tiene una luz roja más intensa. De ahí el cambio de azul a rojo cuando la línea de visión de uno se acerca al Sol. Marte presenta un efecto similar, pero con los colores en orden inverso.

El Sol mismo parece violar esta regla en Marte, apareciendo blanco en lugar de azul o verde. Esto se debe a que la luz directa del Sol supera localmente a la luz dispersa a su alrededor; en la delgada atmósfera marciana sólo se dispersa una pequeña luz de cualquier color. En la Tierra, se dispersa suficiente luz para colorear el Sol, pero sigue siendo mucho más blanco que el cielo enrojecido que lo rodea. Vemos esa diferencia cuando las condiciones ópticas resaltan los componentes contrastantes del espectro de la luz solar directa .

Fuente haga clic en la imagen para tamaño completo.

Llegué a esta pregunta interesante mientras discutía una relacionada: ¿los gases en la atmósfera de la Tierra afectan el color de un eclipse lunar? .

Después de pensar en la posible causa de este fenómeno "invertido" en comparación con la Tierra, llegué a identificar la direccionalidad de la dispersión de Mie como una posibilidad.

Excavando un poco más para encontrar material corroborativo, encontré este enlace que explica muy bien la situación en Marte, e incluye una comparación realmente hermosa de fotos de una puesta de sol roja en la Tierra y una puesta de sol azulada en Marte:

https://blog.briankoberlein.com/dos-mundos-un-sol/

Es especialmente agradable ya que primero revisa la difusión de Rayleigh que es dominante en nuestra atmósfera, lo que facilita la comprensión de la comparación con la óptica de la atmósfera de Marte. Además, después de explicar la respuesta actual, hace un punto relacionado con la pregunta que mencioné anteriormente. Así que incluso complementa mi respuesta a eso.

Para no limitarme a una respuesta de solo enlace, me gustaría enfatizar algunos puntos que facilitarán aún más la comprensión:

• mientras que la intensidad de la dispersión de Rayleigh es muy sensible a la longitud de onda, la dispersión de Mie normalmente es relativamente independiente de ella.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Mie_scattering

Sin embargo, tiene un carácter direccional, y particularmente cuando la partícula tiene propiedades magnéticas como las del polvo de magnetita presente en la atmósfera de Marte. En este caso, puede ocurrir una asimetría de dispersión hacia delante frente a hacia atrás notable, lo que da como resultado que las longitudes de onda más cortas se propaguen directamente en comparación con las más largas.

https://www.osapublishing.org/josa/abstract.cfm?uri=josa-73-6-765

... desafortunadamente, después de un muro de pago.

Esto es lo que causa la puesta de sol azul en Marte.

En aras de la precisión, el mediodía marciano tiene una cúpula de cielo más amarilla, luego el cielo se enrojece progresivamente hasta que llega la puesta del sol.

El punto aquí es ver correctamente la radiación directa como dispersa también , lo que semánticamente no es sencillo. El significado es que los fotones realmente interactúan con la partícula y luego se difunden en varias direcciones. Sucede que en este caso particular de Mie el predominante coincide o es una prolongación del incidente.

Como curiosidad, este enlace muestra un cielo marciano pero en los Alpes. Si bien la NASA explica el tinte azulado del sol en Marte por la dispersión frontal que mencioné anteriormente, no dice si el mecanismo es exactamente el mismo en el caso de los Alpes. Solo menciona la causa física dura, es decir, la arena del Sahara. https://apod.nasa.gov/apod/ap210218.html

• Siempre tratando con el color es importante recordar que no siempre estamos tratando con luz monocromática. En discusiones como esta debemos tener en cuenta que los colores que percibimos siempre se deben a una distribución espectral particular e incluso a una combinación de otros factores como el brillo y el contraste. En términos de número de fotones, el espectro solar recién salido de nuestra atmósfera, cualquiera que sea el nombre que le demos a su color, es este:

Flujo de fotones vs longitud de onda, AM0

Cualquiera que sea el color que percibimos, el espectro que incide en nuestra retina es siempre el resultado después de que el espectro fuente haya sido modificado por los diversos fenómenos que ocurren en el medio. Una proporción modificada a diferente longitud de onda puede ser suficiente para que percibamos diferentes colores. Los más interesados ​​pueden buscar el espacio de color CIE, por ejemplo

https://en.m.wikipedia.org/wiki/CIE_1931_color_space

Me disculpo, pero no tengo herramientas de edición de imágenes a bordo del pequeño teléfono que estoy usando en este momento.

Editar : el final de mi respuesta anterior cubre el aspecto del brillo y el contraste. Sin embargo, lo hace de una manera muy general ya que se aplica a todas las circunstancias. Una buena respuesta a la pregunta sería combinar la de arriba con la de Oscar Lanzi a continuación. La cantidad de los diversos efectos que contribuyen a los hechos observados permanece abierta, pero tenemos una idea de la inversión del color del atardecer.

La atmósfera marciana es demasiado delgada. Cuando el sol está alto en el cielo marciano, la delgada atmósfera y las partículas de polvo en suspensión hacen que el cielo se vuelva rojo. A medida que el sol se "pone", la luz debe penetrar más en la atmósfera y es entonces cuando se absorben todos los colores excepto el azul. De ahí un atardecer/amanecer azul.