अन्य ग्रहों पर इंद्रधनुष कैसे दिखाई देगा?

Question

क्या अन्य ग्रह इंद्रधनुष बनाने में सक्षम हैं? वे इंद्रधनुष कैसे दिखाई देंगे? क्या पानी के अलावा अन्य तत्वों से बारिश, बादल या बर्फ इंद्रधनुष पैदा कर सकते हैं?

संबंधित: /space/34357/rainbow-space-probe

Answer 1

नोट 1: मैंने @ जेम्सके का उत्तर 1.27 के अपवर्तन के सूचकांक को सत्यापित किया है (क्योंकि कोई स्रोत उद्धृत नहीं किया गया था), कम से कम 111K के तापमान के लिए, याय! एक ठंडा दिन पर, 90K कहते हैं, सूचकांक ऊपर चला जाता है और इंद्रधनुष पृथ्वी पर उस के आकार के करीब कुछ डिग्री सिकुड़ जाएगा।

मीथेन का स्रोत:

• https://refractiveindex.info/?shelf=organic&book=methane&page=Martonchik-liquid-111K जो आता है
• तरल और ठोस मीथेन जॉन वी। मार्टोन्निक और ग्लेन एस। ऑर्टन, एप्लाइड ऑप्टिक्स वॉल्यूम के ऑप्टिकल स्थिरांक । 33, अंक 36, पीपी। 8306-8317 (1994) https://doi.org/10.1364/AO.33.00.1306
• ResearchGate पर उपलब्ध है
• और नासा के माध्यम से @ mistertribs की टिप्पणी के लिए धन्यवाद

पानी के लिए स्रोत:

• https://www.osapublishing.org/ao/abstract.cfm?URI=ao-12-3-555
• 200-एनएम से 200-एमएम तरंग दैर्ध्य क्षेत्र में पानी की ऑप्टिकल स्थिरांक
• जॉर्ज एम। हेल और मार्विन आर। क्लेरी मार्च 1973 / वॉल्यूम। 12, नंबर 3 / APPLIED ऑप्टिक्स 555

अब @CarlWitthoft दो अनलेबेल्ड प्लॉट दिखाती है जिसमें कोई स्रोत नहीं दिया गया है और लिए बहुत भिन्न मान हैं ।$n$

नोट 2: @ कार्लविट्ठॉफ्ट के इस दावे का दावा है कि मीथेन में दृश्य प्रकाश के बिना पानी की तुलना में काफी कम फैलाव होता है। मैंने दोनों सामग्रियों को एक ही धुरी पर लगाया है और वे तुलनीय हैं। इंद्रधनुष में रंगों का थोड़ा अलग प्रसार होगा, लेकिन मुझे नहीं लगता कि इंद्रधनुष निराश करेगा!

---

@ जेम्सके के जवाब में उल्लेख किया गया है कि टाइटन तरल मीथेन बारिश से इंद्रधनुष देख सकता है।

1 , 2 , 3 से गणित का उपयोग करना :

$$k = \frac{n_{droplet}}{n_{atmosphere}}$$

$$\alpha = \arcsin\left(\sqrt{ \frac{r-k^2}{3} } \right)$$ $$\beta = \arcsin\left( \frac{\sin\alpha}{k} \right)$$ $$\theta = 2\phi = 4\beta - 2\arcsin(k \sin \beta)$$

दरअसल, निचला सूचकांक इंद्रधनुष को बड़ा बनाता है । याद रखें कि लाल बाहर की तरफ है । साथ इंद्रधनुष ~ 42 पर °, के लिए है इसे ~ 52 को चल रही °।$k=4/3\approx1.33$$k=1.27$

बाकी सभी समान यह थोड़ा उज्ज्वल होगा; ड्रॉप के पीछे एक बड़ी घटना कोण के साथ, फ्रेस्नेल प्रतिबिंब थोड़ा मजबूत होगा।

स्रोत

# https://www.stewartcalculus.com/data/ESSENTIAL%20CALCULUS%202e/upfiles/instructor/eclt_wp_0301_inst.pdf
# https://www.physics.harvard.edu/uploads/files/undergrad/probweek/sol81.pdf
# nice math http://www.trishock.com/academic/rainbows.shtml

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

halfpi, pi, twopi = [f*np.pi for f in (0.5, 1, 2)]
degs, rads = 180/pi, pi/180

k = np.linspace(1.2, 1.5, 31)

alpha = np.arcsin(np.sqrt((4.-k**2)/3.))
beta  = np.arcsin(np.sin(alpha)/k)
phi   = 2*beta - np.arcsin(k*np.sin(beta))
theta = 2 * phi

things = (alpha, beta, theta)
names  = ('alpha', 'beta', 'theta = 2phi')
if True:
    plt.figure()
    for i, (thing, name) in enumerate(zip(things, names)):
        plt.subplot(3, 1, i+1)
        plt.plot(k, degs*thing)
        plt.title(name, fontsize=16)
        plt.plot(k[7],  degs*thing[7],  'ok')
        plt.plot(k[13], degs*thing[13], 'ok')
    plt.show()

Comments

मैं नहीं बता सकता, लेकिन मुझे लगता है कि आपने महत्वपूर्ण भाग को याद किया है: पानी फैलाने वाला है (डेल्टा साथ ; यदि मीथेन नहीं है, तो सभी तरंगदैर्ध्य एक ही कोण पर प्रवेश करते हैं और बाहर निकलते हैं, और कोई इंद्रधनुष नहीं।$n$$\lambda$

— कार्ल विट्ठल

@CarlWitthoft "... अगर मीथेन नहीं है (फैलाव) ..." क्या आप एक भी ढांकता हुआ नाम रख सकते हैं? दृश्यमान तरंग दैर्ध्य में फैलाव यूवी में अवशोषण से आता है और परमाणुओं के संग्रह की एक सुंदर सार्वभौमिक विशेषता है। मुझे लगता है कि आपका मतलब है "पानी की तुलना में बहुत कम फैलाव"

— उहोह

मीथेन के अपवर्तक सूचकांक के संबंध में, यह उपयोग (पीडीएफ) का हो सकता है

— एंटीस्पिनवर्ड

@mistertribs आपका बहुत-बहुत धन्यवाद; मैंने उसे अपने उत्तर में शामिल कर लिया है।

— ऊह

Answer 2

वर्षा होने पर धूप खिलती है। यह सौर मंडल में दुर्लभ है। शुक्र के बादलों के नीचे वर्षा (सल्फ्यूरिक एसिड की) पर्याप्त हो सकती है, लेकिन सूरज नहीं है। इसके विपरीत, मंगल में बहुत सूरज है, लेकिन कोई बारिश नहीं, और केवल बहुत ही दुर्लभ बादल।

टाइटन पर बारिश होती है: मीथेन बारिश। मीथेन में पानी की तुलना में कम अपवर्तक सूचकांक होता है (1.33 के बजाय 1.27), जो इंद्रधनुष को थोड़ा बड़ा बना देगा (हालांकि ज्यादा 42-> 52 नहीं)। हालांकि टाइटन का वातावरण धुंधला है, और सतह पर कुछ प्रकाश है, लेकिन सूरज की डिस्क दिखाई नहीं दे रही है।

गैस दिग्गजों की कुछ परतों में बारिश होती है, लेकिन फिर से बाहरी परतों पर नहीं जहां सूरज दिखाई देता है।

यह संभावना है कि पृथ्वी सौर प्रणाली का एकमात्र स्थान है जहां इंद्रधनुष एक सामान्य घटना है।

Comments

हो सकता है कि वे वहां मौजूद हों, लेकिन हम उन्हें नहीं देख सकते क्योंकि सूर्य, पृथ्वी की कक्षा और पर्यवेक्षक के बाहर के ग्रह उस 40degree कोण के आसपास कभी नहीं होते हैं जो वायुमंडल के सूर्य से एक इंद्रधनुष बनाने की आवश्यकता होती है।

— मुजे द ट्रोल।

हाँ। पृथ्वी एकमात्र ऐसी जगह होनी चाहिए जहाँ इंद्रधनुष इंद्रधनुषी हों। अन्य खगोलीय पिंड भी इंद्रधनुष का समर्थन करने में सक्षम होना चाहिए जहां कुछ रसायन की धुंध या वाष्प और पर्याप्त धूप होती है, लेकिन वे मानदंड शायद ही कभी मिलते हैं।

— मैक्स ०१५

$n$

@CarlWitthoft जब फैलाव कम होता है (या फैलाना अन्यथा सीमित होता है) तब भी एक इंद्रधनुष होगा, लेकिन यह कम रंगीन होगा; यह फैलाना बंद कर सकता है लेकिन यह अपवर्तन को रोक नहीं सकता है ! देखें कि वास्तव में एक 'सफेद इंद्रधनुष' या "कोहरे-धनुष" में कथित रंग को कम करने के लिए क्या होता है?

— uhoh

Answer 3

इन चार्ट पर एक नज़र डालें। मीथेन एक सबसे अच्छा मैं एक त्वरित खोज पर पा सकता है, लेकिन यह सुझाव देता है कि दृश्यमान तरंग दैर्ध्य बैंड पर फैलाव पानी के लिए मूल्य का एक अंश है।

चूंकि एक इंद्रधनुष का अस्तित्व अलग-अलग तरंग दैर्ध्य को अलग-अलग मात्रा में 'मोड़' करने की क्षमता पर निर्भर करता है, आप देख सकते हैं कि मीथेन, कम से कम, एक असंतुष्ट इंद्रधनुष का उत्पादन करेगा। और यहां तक ​​कि माना जाता है कि आपके पास एक ऐसा वातावरण था जो एक प्रिज्मीय प्रभाव को प्राप्त करने के लिए एक उपयुक्त आकार की मीथेन बूंदों का समर्थन करता था।

मोटे तौर पर, आप चाहते हैं कि मीथेन की बूंदें पानी की उन बूंदों से बड़ी हों जो उनके फैलाव के अनुपात से पृथ्वी पर इंद्रधनुष बनाती हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि कोणीय आउटपुट फैलता है, जो बूंदों के रास्ते की लंबाई पर निर्भर करता है।

Comments

इंद्रधनुष में रंग की सीमा में कोई अंतर? ध्यान रखें कि न केवल बारिश का रूप इंद्रधनुष पैदा कर सकता है। बृहस्पति और अन्य ग्रहों के बादल भी हो सकते हैं।

— मुजे द ट्रोल।

@ जब तक प्रश्न (पानी, मीथेन या अन्य) में अणु एक गंभीर रूप से तेज अवशोषण धार नहीं है, रंग रेंज केवल हमारी रेटिना द्वारा तरंग दैर्ध्य में भेदभाव करने की क्षमता तक सीमित है।

— कार्ल विट्ठॉफ्ट

हां, लेकिन अधिकांश पारदर्शी तरल प्रकाश को अपवर्तित नहीं करते हैं?

— मुजे द ट्रोल।

@Muze यहाँ दो चीजें हैं जो अक्सर एक साथ मिलती हैं, और वे नहीं होनी चाहिए। जबकि अपवर्तन का अर्थ है झुकना, फैलाव का अर्थ है अलग-अलग रंगों को अलग-अलग मोड़ना। यदि आपके पास कम फैलाव के साथ बारिश की बूंदें (या प्रिज्म) थीं, तो आपको अभी भी इंद्रधनुष मिलेगा, लेकिन यह सफेद होगा। वास्तव में एक 'सफेद इंद्रधनुष' या "कोहरे-धनुष" में कथित रंग को कम करने के लिए क्या होता है? कार्ल और कई अन्य लोग इसके द्वारा "असंतुष्ट" हो सकते हैं, लेकिन यह अभी भी वहाँ होगा, संकीर्ण और अधिक केंद्रित लेकिन कम रंगीन।

— uhoh

@ ओह, आप आंशिक रूप से सही हैं - कोणीय आउटपुट (केवल अनुवाद नहीं) ड्रॉपलेट के आकार से अधिक प्रवेश और निकास कोण पर निर्भर करता है।

— कार्ल विट्ठॉफ्ट