Allons-nous toujours avoir des arcs-en-ciel si le soleil est remplacé par une autre étoile?

L'arc-en-ciel est une propriété de division de la lumière due à la molécule d'eau présente dans les nuages ​​et est lié à la lumière émise par notre soleil. Notre soleil est une étoile jaune. Maintenant, si nous remplaçons le soleil par une étoile géante bleue ou une étoile géante rouge, ou toute autre étoile de couleur différente, allons-nous toujours avoir des arcs-en-ciel? Si oui va-t-il encore composer de sept couleurs? Quel genre de changement possible se produira, le cas échéant?

Les arcs-en-ciel n'auraient pas le plus de bleu et un peu de vert pour les étoiles rouges. Pour une étoile bleue, la partie bleue de l'arc-en-ciel serait plus intense.

Pour les couleurs plus complexes, l'arc-en-ciel peut présenter des lacunes. Un arc-en-ciel est essentiellement un spectre de cette partie de lumière d'étoile, qui est visible à nos yeux, et à laquelle l'atmosphère est transparente.

La luminosité des étoiles varie. Un géant bleu serait grand et brillant, un nain rouge faible.

Les couleurs de l'arc-en-ciel seraient floues, donc plus proches du blanc, pour les grandes étoiles, et plus nettes, plus distinctes, pour les petites étoiles, selon la taille angulaire de la source de lumière respective.

... Tout cela suppose qu'il pleut encore. Avec de petites étoiles rouges, il ferait trop froid pour la pluie. Avec de grandes étoiles bleues, la Terre chaufferait trop. Pour ajuster ces effets, la distance à l'étoile devrait être modifiée. Et bien sûr, la durée d'une année et la vitesse orbitale peuvent changer. Cela pourrait alors provoquer des marées différentes, des changements de volcanisme, etc.

L'échange de l'étoile pourrait également entraîner divers autres effets, d'autres lumières polaires, des effets sur l'ionosphère, la couche d'ozone, l'érosion atmosphérique, etc.

Les couleurs que nous voyons dans les arcs-en-ciel ont à voir avec quelques choses. Tout d'abord, sa variabilité de l'indice de réfraction de l'eau en fonction de la longueur d'onde. Étant donné que l'indice de réfraction est différent à différentes longueurs d'onde, à mesure que la lumière se propage à travers l'eau, les différentes couleurs se séparent. Cela se produit sur une large gamme de longueurs d'onde en dehors de la plage visible comme indiqué ci-dessous (les données d' ici , j'ai édité l'intrigue parce qu'Excel a fait quelque chose d'étrange en étirant l'échelle des x)

$\sim 0.4\mu\text{m}-0.7\mu\text{m}$

Deuxièmement, l'arc-en-ciel que nous voyons dépend de la sensibilité de nos yeux à certaines longueurs d'onde. Il y a plus de couleurs dans l'arc-en-ciel que nous ne pouvons en percevoir au-delà du rouge et de la violence (d'où les noms infrarouge et ultraviolet). Dans le spectre visible, les bâtonnets et les cônes dans nos yeux ne peuvent distinguer entre tant de longueurs d'onde. De plus, le concept de couleurs «différentes» en dehors de notre gamme visible n'a pas beaucoup de sens non plus, car nous ne savons pas comment les distinguer.

Enfin, pour différentes étoiles, les couleurs que vous verriez dépendraient vraiment de la lumière qui vient des étoiles et de l'endroit où elles tombent sur cette courbe. Notre plage visible est fixe, donc si nous nous limitons à cela, les couleurs ne changeront pas beaucoup, mais la luminosité relative entre elles changera. Et comme la lumière des étoiles change de gamme de couleurs, certaines couleurs apparaîtront plus lumineuses que celles du soleil. D'autres peuvent être trop faibles pour percevoir. Si nous avions une gamme de sensibilité plus large, elle serait plus colorée que ce que nous pourrions imaginer dans certains cas.

Juste pour être complet, voici un autre angle:

Oui, comme l'ont démontré Joseph von Fraunhofer et bien d'autres personnes.

Il y a toute une discipline scientifique qui, pour simplifier les choses, consiste à fabriquer des arcs- en- ciel à partir de la lumière des étoiles à partir d'étoiles non-Sol et à voir à quoi elles ressemblent. C'est la spectroscopie optique stellaire. Alors oui, il y a déjà de tels arcs-en-ciel, et les gens savent en quoi ils diffèrent de ceux produits par la lumière de Sol.

Entrez dans les détails, bien sûr, et on apprend que "Sol est une étoile jaune" et "Il y a sept couleurs". sont des simplifications (brutes). Vous avez déjà vu dans d'autres réponses ici qu'il y a une multitude de complexités, y compris l'effet de l'étoile locale sur le temps et l'existence de la pluie d'eau liquide, des questions sur quelle atmosphère on a et à quelle heure il est, et comment beaucoup d'atmosphère (et en effet quelle pureté de l'eau) on regarde à travers. L'étude des arcs-en-ciel est en fait assez complexe.

Compte tenu de cela, il est assez difficile de répondre à de telles questions, parce que Sol n'est pas vraiment jaune, cela étant en grande partie un artefact de regarder une étoile qui émet toutes les couleurs à travers une certaine atmosphère d'une certaine manière; et il n'y a que "sept couleurs" si (a) on adopte certains préjugés culturels et linguistiques et (b) on ignore le reste du spectre électromagnétique, ce que les astronomes ne font certainement pas (la radio et la radioscopie stellaire sont également des disciplines scientifiques) ).

Pour s'en tenir à la lumière visible pour des raisons de simplicité, voici: Voici un ensemble d'arcs-en-ciel fabriqués à partir d'autres étoiles par le télescope Kitt Peak National Observatory 0.9m le 30 mai 2000 :

Les codes en bas à droite sont les numéros de catalogue stellaires astronomiques des étoiles individuelles dont la lumière a été utilisée pour créer chacune. Cela devrait vous donner les débuts d'une idée de ce à quoi ressembleraient des arcs-en-ciel fabriqués par différentes étoiles. Mais c'est une chose assez complexe. Regardez à quoi ressemble vraiment un arc-en-ciel solaire . Voici à quoi ressemble un arc-en-ciel solaire vu en détail ( par l'observatoire solaire de McMath-Pierce le 30 août 2000 ):

Ce n'est pas du jaune, et il y a beaucoup plus de sept couleurs. ☺

Un proxy serait Moonbows, Lunar rainbows. Je les ai créés quand j'étais enfant en pulvérisant simplement un brouillard d'eau d'un tuyau d'arrosage pendant une pleine lune. C'était beaucoup plus faible et plus bleu dans la nuit que sur la plupart des photos professionnelles à longue exposition que l' on peut en trouver .

La Lune ne reflète que des parties du spectre solaire et génère un type d'arc-en-ciel différent. Je parie que cela est également vrai pour différentes étoiles. Il y aura toujours une sorte d'arc, bien sûr, tant que vous pouvez voir l'étoile ou quoi que ce soit qui reflète suffisamment sa lumière.

On dit que l'image ci-dessous est naturelle comme on le voit à travers le jet d'eau des chutes Victoria. (J'espère que ce n'est pas causé par les lumières de la ville en arrière-plan! Qu'elles paraissent brillantes uniquement en raison de la longue exposition nécessaire pour capturer clairement les couleurs). Certains arcs de lune et étoiles peuvent être causés par des cristaux de glace atmosphérique ou des tempêtes de poussière.

Pour la plupart des étoiles (probablement toutes les étoiles), la réponse est oui. Les étoiles sont des émetteurs de corps noir, ce qui signifie que la lumière qu'elles émettent est basée sur leur température de surface. Un émetteur de corps noir émet toutes les fréquences de lumière inférieures à un certain seuil. Toute étoile avec une température de surface plus élevée que notre propre Soleil aurait une émission de crête de fréquence plus élevée (plus bleue). Cependant, ils émettent également plus de lumière à chaque fréquence inférieure à celle d'une étoile plus froide. Ainsi, les étoiles plus chaudes émettront plus de lumière rouge, plus de lumière bleue, plus de lumière verte, plus de lumière infrarouge, plus de lumière radio, etc.

Donc, notre seule préoccupation est les étoiles qui sont plus fraîches. Il s'avère que ce n'est que lorsque vous atteignez une température de surface effective d'environ 2500 K que vous commencez vraiment à avoir une énorme baisse dans la partie bleue et verte du spectre. Je ne connais pas d'étoiles aussi cool. L'extrémité inférieure du spectre de température a tendance à être d'environ 3500 K pour les étoiles très rouges. Toutes les couleurs de l'arc-en-ciel seraient plus faibles qu'elles ne le seraient avec notre étoile, mais elles devraient toujours être détectables.

Les différentes compositions d'étoiles entraînent certaines lignes noires (absence de lumière à cette fréquence) dans l'arc-en-ciel si vous regardez assez attentivement. Cependant, cela se produit même avec notre propre étoile, et nous ne pouvons pas la voir avant d'utiliser un spectromètre - les lignes ne sont tout simplement pas assez larges et l'arc-en-ciel est trop compressé pour que nous puissions le remarquer à l'œil nu.

Bien sûr, tout cela suppose que vous puissiez maintenir tout le reste de la Terre constant et éteindre les étoiles comme vous le feriez avec une ampoule. Le facteur le plus important dans la création d'arcs-en-ciel est la composition de l'atmosphère, la taille des gouttes de pluie et la capacité de créer réellement de la pluie. Tout cela commencerait à changer une fois notre étoile remplacée. Parfois très rapidement, comme dans le cas d'une étoile de classe O (ou une étoile qui va supernova d'être secouée trop fort pendant le transport vers notre système solaire).

Oui bien sûr. Le passage de la lumière à travers les gouttes de pluie (ou le jet de tuyau d'arrosage, les cascades, etc.) serait le même. Et votre ombre pointe toujours vers l'arc-en-ciel.