Почему солнце желтое? Основные причины

Казалось бы, вопрос цвета Луны и Солнца из космоса для современной науки настолько простой, что в нашем веке совсем не должно возникать проблем с ответом. Речь идёт о цветах при наблюдении именно из космоса, т. к. атмосфера приводит к изменению цвета из-за рэлеевского рассеяния света. «Наверняка где-нибудь в энциклопедии об этом подробно, в числах уже давно написано» – скажете вы. Хорошо, прямо сейчас попробуйте поискать в Интернете об этом информацию. Получилось? Скорее всего, нет. Максимум, что вы найдёте – это пара слов о том, что Луна имеет буроватый оттенок, а Солнце – красноватый. Но вы не найдёте информацию о том, видны ли эти оттенки для человеческого глаза или нет, уж тем более значения цветов в RGB или хотя бы цветовые температуры. Зато вы найдёте кучу фотографий и видео, где Луна из космоса изображена абсолютно серой, в основном на фотографиях американской программы «Аполлон», и где Солнце из космоса изображено белым и даже голубым. Сугубо моё личное мнение – это не что иное, как следствие вмешательства политики в науку. Ведь цвета Луны и Солнца из космоса непосредственно касаются полётов американцев на Луну.

Я перерыл множество научных статей и книг в поисках информации о цвете Луны и Солнца из космоса. К счастью, оказалось, что хоть в них нет прямого ответа в RGB, но есть полная информация о спектральной плотности излучения Солнца и отражательной способности Луны по спектру. Этого вполне достаточно, чтобы получить точные цвета в значениях RGB. Надо всего лишь аккуратно посчитать, что, собственно, я и сделал. В этой статье я с вами поделюсь результатами расчётов и, естественно, подробно расскажу о самих расчётах. И вы увидите Луну и Солнце из космоса в настоящих цветах! Расчёты я проводил в программе Mathcad и, соответственно, фрагменты кода будут на встроенном языке программирования, который вполне годится в качестве понятного для всех псевдокода.

Заодно подробно расскажу, что же такое цветовая модель RGB, с которой, я думаю, вы все знакомы. Этот вопрос на самом деле тоже не совсем простой. К примеру, попробуйте ответить на следующие два вопроса. Пусть задан цвет rgb(120,80,100). 1) Какие значения RGB имеет цвет, который в 2 раза темнее заданного? 2) Какие значения RGB у серого цвета такой же яркости, как у заданного? Казалось бы, что тут думать, поделить на 2 в первом случае, т. е. rgb(60,40,50) и усреднить во втором случае, т. е. rgb(100,100,100). Увы, правильные ответы: 1) rgb(86,56,71); 2) rgb(92,92,92). Вы узнаете, почему ответы именно такие.

Также расскажу о цветовой температуре и как её вычислить.

Цветовое пространство XYZ

XYZ — это эталонная цветовая модель, заданная в строгом математическом смысле организацией CIE (International Commission on Illumination — Международная комиссия по освещению) в 1931 году. Модель CIE XYZ является мастер-моделью практически всех остальных цветовых моделей, используемых в технических областях. Цвет XYZ задаётся следующим образом: где — спектральная плотность какой-либо энергетической фотометрической величины (например потока излучения, энергетической яркости и т. п., в абсолютном или относительном выражении) на диапазоне длин волн от 390 до 830 нм (это по данным 2006 года, в 1931 году диапазон был от 380 до 780 нм); , , — функции цветового соответствия. Причём, что для нас важно, координата Y соответствует визуальной яркости сигнала.
Данные функций цветового соответствия я скачал отсюда: []. Там функции цветового соответствия определены для 2-градусного и 10-градусного поля зрения. Я решил провести расчёты для обоих случаев, сравнить результаты и убедиться, что, как и следует ожидать, цветовые координаты отличаются незначительно. Я, естественно, использовал данные функций с максимальным разрешением из предоставленных, т. е. с шагом 0.1 нм. Графики функций цветового соответствия выглядят следующим образом:

Из графиков видно, что выше 710 нм функции становятся пренебрежимо малыми в том смысле, что при наблюдении цвета близкого к белому, спектральная плотность на диапазоне выше 710 нм практически не вносит никакого вклада. Хотя мы знаем, что видимый свет лежит на диапазоне до 780 нм, но надо понимать, что это при монохроматическом излучении. Я всё это к тому, что в расчётах мне пришлось в некоторых случаях экстраполировать недостающие данные отражательной способности Луны как раз на тот диапазон, где функции цветового соответствия существенно малы. Поэтому возможная ошибка экстраполяции не приводит к заметной ошибке в вычисленных цветах.

Указанные интегралы я вычисляю методом трапеций:

где c – номер координаты цветового пространства (1, 2, 3 для X, Y, Z соответственно); cw – таблица функций цветового соответствия; f – спектральная плотность; M

=(830-390)/0.1=4400 – количество шагов сетки.

Правильные функции цветового соответствия обладают тем свойством, что площадь под всеми тремя кривыми одинакова:

Это делается для того чтобы равномерный спектр имел одинаковые значения координат XYZ. Проверим, выполняется ли это свойство:

где one – массив из 1; cmf2_ и cmf10_ – таблицы функций цветового соответствия для 2-градусного и 10-градусного поля зрения соответственно. Как видим, свойство выполняется примерно с точностью 0.01%, что весьма неплохо. Но всё же, перенормируем функции для верности:

Нормировка по яркости

Рассмотрим работу цифрового фотоаппарата. Основным элементом цифрового фотоаппарата является матрица, которая состоит из фотосенсоров. При проецировании изображения на матрицу, в каждом её фотосенсоре накапливается электрический заряд, пропорциональный энергии облучения фотосенсора. Фотосенсоры фиксируют яркость элемента изображения, не неся никакой информации о его цвете. Для получения информации о цвете матрицу фотосенсоров сверху накрывают матрицей миниатюрных светофильтров. Эти светофильтры выполняют роль функций цветового соответствия. Каждый пиксель состоит из нескольких фотосенсоров, на которые в сумме наложены всевозможные светофильтры.
Таким образом, в качестве функции нам следует брать спектральную плотность энергии облучения одного пикселя. Такую спектральную плотность можно представить в виде

где
illumination
–
спектральная плотность излучения
источника света;
albedo
–
отражательная способность
поверхности фотографируемого объекта;
coef
– некоторый постоянный коэффициент, который определяется временем экспозиции, диафрагмой, расстоянием от источника света до фотографируемого объекта и другими факторами. Под отражательной способностью подразумевается
видимое альбедо
, которое определяется как отношение яркости плоского элемента поверхности, освещенного параллельным пучком лучей, к яркости абсолютно белой поверхности, расположенной перпендикулярно к лучам.

Теперь представим, что мы выполняем работу фотоэкспонометра, с помощью которого фотограф устанавливает выдержку и диафрагму на фотоаппарате. Другими словами, нам нужно подобрать значение coef

такое, чтобы снимок получился нормальным по яркости, не слишком тёмным, не слишком ярким. Представим, что за фотографируемым объектом расположен абсолютно белый экран. Отражательная способность
albedo
такого экрана по определению равна 1 на всех длинах волны. Зададим значение
coef
таким, чтобы визуальная яркость Y этого экрана на снимке была равна 1. Почему 1? Потому что в цветовой модели RGB максимально возможно значение яркости равно 1, которое достигается при rgb(255,255,255), т. е. при белом цвете. Об этом я чуть позже расскажу. Поскольку обычные тела по цвету темнее абсолютно белого экрана, изображения будут получаться нормальными по яркости. Из указанных соображений мы получаем следующее выражение для
coef
:
Следует отметить, что такая нормировка не гарантирует, что значение каждой координаты RGB будет меньше или равно 255. К примеру, если снять абсолютно белый экран при красном источнике света, то цвет RGB зашкалит.
Итак, значения координат цветового пространства XYZ я вычисляю следующим образом:

Нам необходимо как-то выразить цвет Солнца. Фотографировать его напрямую мы не можем, да и в нашей математической модели мы такой экстремальный случай не предусмотрели. Очевидно, нам нужно сфотографировать освещённую Солнцем поверхность белого цвета. Поскольку Солнце из космоса имеет красноватый оттенок, то, как я уже говорил, цвет абсолютно белого экрана при этом зашкаливает. Поэтому надо брать поверхность потемнее. Я опытным путём установил, что надо брать белую бумагу с альбедо 0.91. Больше альбедо брать нельзя, начинает зашкаливать. Таким образом, чтобы получить цвет Солнца, я просто в вышеуказанной формуле устанавливаю значение albedo

равным 0.91 на всех длинах волны:

Какого цвета Солнце? — Глядя в небо

Рубрика: Астрономия для начинающих

Опубликовано 25.03.2018 · Комментарии: 0

· На чтение: 3 мин · Просмотры:

Post Views: 611

Кажется, сама постановка вопроса глупа: какого цвета Солнце? Опыт подсказывает нам, что Солнце желтого цвета. Утром и вечером, когда наше дневное светило находится не высоко над горизонтом и не слепит глаза, оно отчетливо желтое. Днем солнечные лучи, освещающие землю и асфальт, кроны деревьев и дома, — желтые! На фотографиях пейзажей Солнце желтое. Даже дети знают, что Солнце желтого цвета — просто послушайте, какого цвета карандаш они просят, чтобы нарисовать солнышко!

Но так ли это на самом деле? Не обманываем ли мы себя?

Если бы цвет Солнца действительно состоял только из желтого, что произошло бы с солнечными лучами после их прохождения через стеклянную призму? Они бы просто не разложились в спектр!

Но солнечные лучи всегда раскладываются на спектр — на фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый и красный цвета! Это значит, что свет, приходящий к нам от Солнца, содержит все эти цвета, просто они перемешаны друг с другом А в сумме это дает… белый цвет!

А как выглядит наша звезда из космоса? На многочисленных фотографиях Земли, сделанных космонавтами и астронавтами с борта Международной космической станции, Солнце попадается довольно часто. Вы удивитесь: на всех этих фотографиях Солнце — белое.

На снимках, сделанных из космоса, Солнце белого цвета. Фото: NASA

Но не могут же наши глаза обманывать нас? Мы же каждый ясный день наблюдаем желтое Солнце!

Действительно, Солнце кажется нам желтым! Причина тому — земная атмосфера. Воздух рассеивает фотоны голубого, синего и фиолетового цвета сильнее, чем красные, оранжевые и желтые.

Когда Солнце находится низко над горизонтом, его лучи проходят через бо́льшую толщу атмосферы, чем в тот момент, когда оно располагается почти в зените. Здесь разница в цвете Солнца становится очевидна! Летом в полдень Солнце ослепительно яркое и почти белое, на него невозможно смотреть (более того, нельзя!). А вечером, на закате, может быть желтым, оранжевым или даже красным. Степень покраснения звезды зависит от условий в атмосфере, а также от количества пыли или дыма в воздухе, которые хорошо рассеивают весь свет, кроме красного.

На закате Солнце может быть отчетливо желтого цвета или даже красного. Но это не настоящий цвет нашей звезды, а искаженный земной атмосферой! Фото: Trine Christensen/Flickr.com

Итак, раз свет, который испускает Солнце, белый, то каких фотонов излучается больше — красных или, может быть, голубых? Или всех поровну?

Вы удивитесь, но Солнце излучает больше всего фотонов в зеленой области спектра! Но, смешиваясь с другими фотонами, зеленый цвет нашего светила растворяется в белом сиянии.

Post Views: 611

skygazer.ru

Цветовое пространство sRGB

Наиболее распространённое цветовое пространство с использованием модели RGB — sRGB. Поэтому, когда говорят про RGB без уточнений, подразумевают именно цветовое пространство sRGB, которое является стандартом представления цветового спектра с использованием модели RGB. Данный стандарт был создан Международным консорциумом по цвету (англ. International Color Consortium, ICC) в 1996 году для унификации использования модели RGB в мониторах, принтерах и Интернет-сайтах. Давайте разберём этот стандарт, описание которого доступно по адресу [].
Преобразование XYZ в sRGB происходит в три этапа. Сначала координаты XYZ преобразуются в линейные координаты RGB, затем линейные координаты преобразуются в нелинейные координаты RGB, и в конце нелинейные координаты преобразуются в 8-битные координаты RGB, которые, собственно, являются координатами цветового пространства sRGB.

Преобразование координат XYZ в линейные координаты RGB происходит следующим образом:

а обратное – так:

Интересно, откуда же взялись эти странные числа в квадратных матрицах? А взялись они из рекомендации ITU-R BT.709 []. Обозначим первую квадратную матрицу через XYZ_to_RGB

, а вторую – через
RGB_to_XYZ
. Очевидно, они взаимно обратны. В рекомендации ITU-R BT.709 заданы требования, которые должны выполняться для второй матрицы. Из этих требований можно однозначно вычислить вторую матрицу, а первая равна обратной матрице второй.

Введём следующие функции:

Тогда требования рекомендации ITU-R BT.709 принимают следующий вид: Имеем 8 уравнений, когда у нас 9 неизвестных элементов матрицы
RGB_to_XYZ
, т. е. не хватает ещё одного уравнения. А не хватающее уравнение задано неявно, мне пришлось самому догадаться до него. Суть этого уравнения состоит в том, что для белого цвета визуальная яркость Y должна быть равна 1: Я нашёл точное решение этих уравнений в рациональных числах:

Если округлить числа в моём результате до четырёх знаков после запятой, то получатся как раз те самые странные числа в стандарте Международного консорциума по цвету. Я же в своих расчётах использую не округлённые матрицы, а вышеуказанные точные (насколько позволяют числа с плавающей запятой двойной точности).

Итак, линейные координаты RGB на основе таблицы функций цветового соответствия (cmf), спектральной плотности излучения (illumination) и отражательной способности (albedo) я вычисляю следующим образом:

Также я применяю линейные координаты RGB, усреднённые по 2-градусному и 10-градусному полю зрения:

Из линейных координат RGB визуальная яркость Y вычисляется по такой формуле (по умолчанию массивы Mathcad нумеруются с нулевого элемента):

Продолжаем разбирать стандарт. Каждая линейная координата RGB преобразуется в нелинейную с помощью нелинейной функции lin2bit, а обратно – bit2lin, которые определены следующим образом:

Графики этих функций выглядят так:

Обратите внимание, 0 преобразуется в 0, 1 в 1.

В конце нелинейные координаты RGB преобразуются в 8-битные умножением на 255 с последующим округлением до целых чисел.

Таким образом, я определил следующие функции для преобразования линейных координат RGB в 8-битные и обратно:

Пусть задан цвет rgb(120,80,100). 1) Какие значения RGB имеет цвет, который в 2 раза темнее заданного? 2) Какие значения RGB у серого цвета такой же яркости, как у заданного?

Решение:

Почему солнце желтое? Когда оно бывает другого цвета?

«Я в этот мир пришел,

Чтоб видеть Солнце и синий кругозор.

Я в этот мир пришел,

Чтоб видеть Солнце и выси гор».

Наша планета и земные жители не могут существовать без привычного, теплого солнечного шара. Человеку грустно при пасмурной погоде, а когда солнышко весело переливается на небе – огненное светило вселяет надежду и уверенность, что все будет хорошо. А почему Солнце желтое? Вы задумывались об этом?

Что такое Солнце

Солнечная звезда – раскаленный шар из газа, центральная фигура солнечной системы. Центр скопления планет, небесных тел, состоящих из тяжелых элементов. Водород в составе Солнца сжат под воздействием сил притяжения. Внутри светила непрерывно протекает термоядерная реакция, создающая из водорода гелий.

Солнечная звезда возникла после серии взрывов сверхновых пять миллиардов лет назад. Благодаря идеальному расположению к Солнцу на третьей планете зародилась жизнь. Это Земля.

Гелий просачивается и излучается сквозь фотосферу (тонкий поверхностный слой звезды) в космическое пространство. У звезды есть пограничная атмосфера – солнечная корона, сливающаяся с межзвездной средой. Мы не видим корону, так как газ сильно разрежен. Она становится видимой при затмениях.

У главного светила солнечной системы 11-ний цикл активности. В этот период увеличивается/уменьшается численность солнечных пятен (затемненные зоны фотосферы), вспышек (ослепительные свечения хромосферы), протуберанцев (водородные облака, конденсируемые в короне).

Хромосфера – слой-граница между фотосферой и короной. Человек видит его при солнечных затмениях в виде ярко-красного ободка. Масса светила постепенно уменьшается. Некоторую часть веса звезда теряет при преобразовании водорода в гелий (синтезируя энергию).

Тепло, радующее людей – потерянная звездная масса (солнечные лучи). Вес теряется и из-за ветров на Солнце, регулярно выдувающих электроны и протоны звезды в космос.

Почему небесное светило желтое?

Объяснить причину приятного, теплого оттенка солнечной звезды способен не каждый человек. Для научного объяснения нужны знания о структуре небесных тел, свойствах земной атмосферы, способностях человеческого глаза. Объяснение, почему Солнце желтого цвета дается с двух позиций.

Красивая иллюзия

На самом деле цвет солнечной звезды – белый. Но человеческие глаза упрямо преподносят оттенок желтым. Такое у людей цветовое восприятие световых волн. Когда через земную атмосферу проходят солнечные лучи, они теряют часть светового спектра, но длину волны сохраняют.

Природа обустроила человеческий глаз хитрым способом. Мы воспринимаем лишь три цвета: синий, красный, зеленый.

Одни спектральные излучения длинные, другие короче. Короткий спектр волн рассеиваются с большей скоростью, люди их воспринимают более чутко. Самый короткий цветовой спектр состоит из синих волн. Поэтому небо кажется благородного синего оттенка.

Белые лучи Солнца длиннее. Когда они проникают в атмосферу и сливаются с синим спектром – получается желтый цвет, который мы видим. Чем пронзительнее оттенок неба – тем ярче, желтее кажется светило. Обратите внимание – такой оптический эффект заметен после дождя в безоблачную погоду.

А зимой, когда небосклон хмурый, безрадостный, солнце тускнеет и воспринимается людьми как белесоватый круг.

Говорит астрономия

Какого цвета Солнце с точки зрения астрономов? Теплое светило – «желтый карлик». Это тип звезды, определяющий размеры. По сравнению с иными звездами Галактики, солнечная звезда крошечная, а гамма ее цветового сияния – желтая.

Цвет сияния звезды зависит от размеров, удаленности от Земли, особенностями химических реакций, происходящих внутри.

Юная звезда имеет яркое свечение и длинные световые импульсы определенной частоты. Такие «новорожденные» звездочки обладают искрящимся белым с синевой сиянием (юные звезды белые). У нашей солнечной леди средних лет лучи другой частоты и воспринимаются людьми как желтые.

Для астрономов солнечный цвет важен. С помощью специального прибора спектроскопа ученые изучают путем спектрального раскладывания другие звезды. Определяют состав (метал либо гелий с водородом, оставшиеся в космосе после Большого взрыва). Понимают температуру поверхности светил.

• Холодные звезды красного цвета (Глизе, Арктур, Цефей, Бетельгейзе).
• У горячих (Ригель, Дзета Ориона, Альфа Жирафа, Тау Большого Пса) свечение приятного голубоватого оттенка.

За пределами атмосферы Солнце выглядит белой звездой. Цвет завораживающих небесных красавиц удивительно разнообразен. От бело-голубого до багряно-красного. Чем звезда горячее, тем длиннее волновой диапазон.

У синего оттенка по сравнению с красным спектральные волны короче. Поэтому горячие звезды сильнее излучают в синем диапазоне и кажутся голубыми, а холодные мощнее пробивают красный спектр, мы видим их в красном оттенке.

Интересный факт. Почему солнце желтое, объяснили в 1871 году. Физик из Англии Джон Рэлей создал теорию молекулярного рассеивания светового пучка. Закон, где объясняется интенсивность света, рассеянного воздухом, назвали в его честь – закон Рэлея.

Цветовая температура

Цветовая температура источника света, измеряемая в Кельвинах, определяется температурой абсолютно чёрного тела, расположенного на цветовой диаграмме там же, где и рассматриваемый источник излучения. Если источник света не попадает на кривую Планка (кривая, которая определяется множеством цветовых точек абсолютно чёрного тела при различных температурах), для его характеристики используется коррелированная цветовая температура. Эта величина также измеряется в Кельвинах и определяется температурой абсолютно чёрного тела, цвет которого максимально приближен к цвету источника света. Для нахождения коррелированной цветовой температуры источника излучения на цветовой диаграмме, построенной в координатах (u,v), определяется самая близкая к источнику точка на кривой Планка (т. е. самое короткое геометрическое расстояние). Температура чёрного тела, расположенного в этой точке, и будет соответствовать коррелированной цветовой температуре рассматриваемого источника [].
Для абсолютно чёрного тела температуры T мощность излучения на единицу площади излучающей поверхности в единичном интервале длин волн выражается законом Планка:

Соответственно, спектральную плотность излучения абсолютно чёрного тела я вычисляю следующим образом (в нулевой колонке таблицы функций цветового соответствия cmf2 находятся значения длин волн в нанометрах):

Обратите внимание, я опустил постоянный множитель, т. к. он всё равно сокращается при дальнейшей нормировке по яркости (на цветовую температуру яркость источника света не влияет).

Далее вычисляю линейные координаты RGB:

Линейные координаты RGB преобразуются в координаты (u,v) следующим образом:

На плоскости (u,v) вычисляется геометрическое расстояние между точками рассматриваемого цвета и цвета абсолютно чёрного тела заданной температуры T:

К примеру, для стандартного источника белого света зависимость этого расстояния от температуры выглядит так:

Значение T, при котором эта зависимость имеет минимум, является цветовой температурой рассматриваемого источника света.

Спектральная плотность излучения Солнца

Данные спектральной плотности излучения Солнца в отсутствии атмосферы я скачал отсюда: []. Источник света, соответствующий Солнцу из космоса, я в дальнейшем буду обозначать как E490. Также для сравнения в расчётах я рассматриваю стандартный источник света D65. Этот источник представляет белый свет. Я рассматриваю его для того чтобы показать, как выглядела бы Луна, если бы Солнце было белым. Данные спектральной плотности излучения стандартного источника света D65 я скачал отсюда: [].
Как будет показано ниже, источники света D65 и E490 имеют цветовые температуры 6467K и 5912K соответственно. Спектральные плотности излучения источников света D65, E490 и абсолютно чёрных тел соответствующих температур выглядят следующим образом:

Можно заметить, что спектральная плотность излучения Солнца выше, чем у белого источника света на более длинных волнах, т. е. на длинах волн красного света (620-770 нм). Это значит, что Солнце имеет красноватый оттенок. Действительно, расчёты дают следующие цвета источников света D65, E490 и абсолютно чёрных тел соответствующих температур (как я уже говорил, рассматривается белая бумага с альбедо 0.91):

Обратите внимание, координаты sRGB у Солнца и абсолютно чёрного тела температуры 5912K точно совпадают. Это ничем не объясняется, просто так получается.

Цвет кружочков на последней картинке – это настоящий цвет Солнца из космоса. Человеческий глаз чётко видит красноватый оттенок Солнца. Так что, то, что Солнце из космоса белое – это большой миф! Следует отметить, что на фотографиях и видео программы «Аполлон» этот оттенок почему-то не наблюдается. На настоящих снимках видимый красноватый оттенок Солнца непременно проявился бы на белых поверхностях американского флага и скафандров. И как будет показано ниже, этот оттенок Солнца даёт заметный вклад в «красноту» Луны из космоса.

Какого цвета солнце?

Фотоны высокого спектра — голубой, синий и фиолетовый – могут быстро рассеиваться, нежели фотоны нижнего спектра — красный, оранжевый и желтый. Когда солнце находится низко над горизонтом, вы видите его искажено из-за атмосферы Земли, синие фотоны рассеиваются и, солнце выглядит красными.

Темные линии в спектре подскажут точно из чего он состоит. Вы можете увидеть какие звезды обладают большим количеством металлов, или какие состоят в основном из водорода и гелия, оставшегося от Большого Взрыва. Горячие звезды, как Ригель, могут иметь температуру выше 10000 Кельвин, и выглядят голубыми.

Луна по цвету разная или одинаковая?

Противники теории лунного заговора продвигают версию, что Луна по цвету разная. Якобы местами Луна серая, местами – коричневая, и при этом «Аполлоны» высаживались там, где Луна серая. Но эта версия прямо противоречит научным данным. В статье [] явно написано:

Цветовые различия на Луне крайне малы.

Также Шевченко в своей книге [] пишет:

Много лет в этом направлении работал известный американский исследователь Т. Мак-Корд. Им было получено более 200 спектров для различных участков лунной поверхности размером 10-20 км каждый. Все полученные кривые в основном сходны по виду.

Так что, нет, Луна по цвету не разная, а одинаковая.

Данные о цвете Луны по LRO

В работе [] приведена зависимость отражательной способности лунной поверхности от условий освещения и наблюдения на длинах волны от 321 нм до 689 нм. Параметры модели были вычислены на основе анализа данных, полученных Лунным разведывательным орбитером (англ. Lunar Reconnaissance Orbiter, сокр. LRO). Условия освещения и наблюдения определяются тремя параметрами i
(угол падения),
e
(угол отражения) и
g
(фазовый угол). Эти углы показаны на следующей схеме:

Фазовый угол можно выразить через азимутальный угол с помощью сферической теоремы косинусов следующим образом:

В расчётах я беру традиционные значения углов
i
=
g
= 30°,
e
= 0°. Для таких углов получается следующая зависимость отражательной способности от длины волны (график lro30):

Я сделал линейную экстраполяцию данных LRO на интервал 689-830 нм таким образом, чтобы отношение значений в точках 830 нм и 689 нм было такое же, как у данных Шевченко (график shev). Также я сделал перенормировку данных Шевченко умножив на 0.8315 для того чтобы яркости получающихся из расчётов цветов по Шевченко и по LRO были одинаковыми.

Данные о цвете Луны по «Кагуя»

В работе [] приведены данные, полученные вторым японским искусственным спутником Луны. К сожалению, отражательная способность в видимом диапазоне длин волн приведена с очень низким разрешением, поэтому я не использую её в своих вычислениях.
Но работа интересна тем, что в ней говорится о колоссальных расхождениях данных «Кагуя» с данными миссии «Аполлон-16». И это один из редких случаев, когда в научном сообществе открыто говорится о несоответствиях, связанных с полётами американцев на Луну.

Какой настоящий цвет Солнца в космосе?

Хотя Солнце часто кажется желтым и меняет цвет на восходе и закате, на самом деле оно белое. Рассеивание длины световых волн атмосферой Земли меняет внешний вид Солнца.

Какой настоящий цвет Солнце?

Возможно, вы не перестаете спрашивать себя, каков на самом деле цвет Солнца, и вы будете удивлены, узнав, что он белый. Мы можем объяснить тот факт, что Солнце выглядит желтым для нас из-за атмосферы Земли, которая рассеивает свет в коротковолновых синем и фиолетовом диапазонах. С другой стороны, атмосфера Земли не может с той же легкостью рассеивать длинные волны в желтом, оранжевом и красном диапазонах. Оставшиеся волны, которые не были рассеяны атмосферой — это то, что мы видим. В этом отношении, когда мы видим их невооруженным глазом, Солнце кажется нам желтым, но это заблуждение.

Восприятие против реальности

Если смотреть на Солнце через космическое пространство, то оно будет выглядеть блестяще белым. Это связано с тем, что при взгляде из космоса свет, испускаемый Солнцем, не рассеивается земной атмосферой.

Свет, излучаемый Солнцем, на самом деле белый, состоящий из всех возможных частот видимого света. Когда мы используем призму, солнечный свет может быть разбит на все цвета радуги: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, голубой и фиолетовый. Каждый цвет радуги имеет разную длину волны, причем красный свет имеет наибольшую длину волны, а синий — наименьшую.

Атмосфера Земли также является причиной того, что в течение дня небо кажется голубым, а ночью черным. Если Солнце высоко в небе, более короткие волны, то есть синие, проходя через молекулы воздуха в верхних слоях атмосферы, отскакивают и рассеиваются, тем самым придавая небу характерный голубой вид между восходом и закатом.

Близость Солнца к горизонту Земли

Когда Солнце находится в непосредственной близости от горизонта Земли, большая часть синего света рассеивается земной атмосферой. Благодаря этому, Солнце приобретает красноватый вид при восходе и закате, окрашивая небо в красноватые или оранжевые цвета. Это связано с тем, что его коротковолновые цвета зеленого, синего и фиолетового диапазонов рассеиваются земной атмосферой. Мы привыкли, что цвет Солнца желтый, и даже астрономы укрепили это заблуждение в своих иллюстрациях, окрашивая Солнце в желтый цвет, который, по сути, является белым цветом.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

natworld.info

Результаты вычислений

Дальше я буду использовать следующие обозначения: D65
– стандартный источник белого света D65;
E490
– источник света от Солнца в отсутствии атмосферы;
Б-0.91
– белая бумага с альбедо 0.91;
LRO(30°)
– данные по LRO при традиционных значениях углов
i
=
g
= 30°,
e
= 0°;
Shevch.
– данные по Шевченко;
лин. (2°)
– линейные координаты RGB при 2-градусном поле зрения;
лин. (10°)
– линейные координаты RGB при 10-градусном поле зрения;
лин. (средн.)
– линейные координаты RGB, усреднённые по 2-градусному и 10-градусному полю зрения;
sRGB (100%)
– координаты sRGB, полученные из линейных координат RGB, усреднённых по 2-градусному и 10-градусному полю зрения;
sRGB (200%)
– координаты sRGB, полученные из удвоенных линейных координат RGB, усреднённых по 2-градусному и 10-градусному полю зрения;
sRGB (300%)
– координаты sRGB, полученные из утроенных линейных координат RGB, усреднённых по 2-градусному и 10-градусному полю зрения;
sRGB (400%)
– координаты sRGB, полученные из учетверённых линейных координат RGB, усреднённых по 2-градусному и 10-градусному полю зрения;
цв. темп.
– цветовая температура, полученная из линейных координат RGB, усреднённых по 2-градусному и 10-градусному полю зрения;

D65

Б-0.91	LRO(30°)	Shevch.
лин. (2°)	0.9076,0.9120,0.8968	0.1177,0.0931,0.0688	0.1202,0.0931,0.0697
лин. (10°)	0.9084,0.9122,0.8929	0.1165,0.0916,0.0687	0.1188,0.0917,0.0696
лин. (средн.)	0.9080,0.9121,0.8948	0.1171,0.0924,0.0688	0.1195,0.0924,0.0697
sRGB (100%)	rgb(244,245,243)	rgb(96,86,74)	rgb(97,86,75)
sRGB (200%)	—	rgb(133,119,104)	rgb(134,119,104)
sRGB (300%)	—	rgb(160,144,125)	rgb(161,144,126)
sRGB (400%)	—	rgb(182,164,143)	rgb(184,164,144)
цв. темп.	6467K	4928K	4891K

E490

Б-0.91	LRO(30°)	Shevch.
лин. (2°)	1.0005,0.8892,0.8490	0.1283,0.0909,0.0649	0.1310,0.0909,0.0657
лин. (10°)	1.0021,0.8888,0.8483	0.1272,0.0895,0.0650	0.1297,0.0895,0.0659
лин. (средн.)	1.0013,0.8890,0.8486	0.1277,0.0902,0.0649	0.1303,0.0902,0.0658
sRGB (100%)	rgb(255,242,237)	rgb(100,85,72)	rgb(101,85,73)
sRGB (200%)	—	rgb(138,118,101)	rgb(140,118,102)
sRGB (300%)	—	rgb(166,142,122)	rgb(168,142,123)
sRGB (400%)	—	rgb(189,162,139)	rgb(191,162,140)
цв. темп.	5912K	4550K	4512K

На следующем изображении приведены цвета поверхности Луны sRGB (100%)
,
sRGB (200%)
(удвоенная яркость),
sRGB (300%)
(утроенная яркость),
sRGB (400%)
(учетверённая яркость) при источнике света
E490
(т. е. при наблюдении из космоса) согласно данным LRO и Шевченко.

Как видите, Луна из космоса имеет коричневый цвет как по данным LRO, так и по данным Шевченко. По Шевченко получается немного (еле заметно) краснее, чем по LRO.

Цвет Луны на фотографиях

В данном разделе мы займёмся раскраской фотографий. Пусть дано изображение img
и цвет в линейных координатах
RGB
. Каждый пиксель изображения заменим пикселем заданного цвета такой же яркости, как у цвета исходного пикселя. Изображение в программе Mathcad представляется в виде одной матрицы координат sRGB, которая получается сшиванием трёх матриц “R”, “G”, “B” слева направо. С учётом этого процедура раскраски выглядит следующим образом:

Результат раскраски фотографии AS11-44-6552:

В середине расположены исходные фотографии. Cлева фотографии раскрашены в цвета согласно данным LRO при традиционных значениях углов i

=
g
= 30°,
e
= 0°, а справа – согласно данным Шевченко. Верхний ряд соответствует стандартному источнику света D65, т. е. в верхнем ряду показаны цвета поверхности Луны, которые получались бы, если бы Солнце было белым. Нижний ряд соответствует источнику света E490, т. е. в нижнем ряду показаны естественные цвета поверхности Луны при наблюдении из космоса.

Как видите, красноватый оттенок Солнца дает заметный вклад в «красноту» поверхности Луны, которая в итоге выглядит коричневой, а никак не серой.

Серый цвет Луны на фотографиях НАСА можно было бы объяснить тем, что плёнка по некоторым причинам «ушла» в синий цвет, но эта версия сразу же отпадает, если проанализировать снимки градаций серого цвета в конце альбомов. На фотографии as11-44-chart приведён такой снимок для последней вышеуказанной фотографии. Я на эту фотографию наложил слева от градаций серого цвета настоящие серые цвета той же яркости, что и на фотографии, и также выписал значения координат sRGB. В итоге получилась следующее изображение:

Как видите, плёнка не только не «ушла» в синий цвет, а даже немного «ушла» в противоположную сторону от синего цвета. Такое отклонение никак не может превратить коричневый цвет в серый.

Результат раскраски фотографии AS11-40-5903:

На исходной фотографии лунная поверхность местами имеет не просто серый цвет, а даже небольшой синеватый оттенок. На фотографии as11-40-chart приведён соответствующий снимок градаций серого цвета:

Плёнка «ушла» не в «синий» цвет, а в «красный». И даже после этого почему-то лунная поверхность на фотографии НАСА имеет серый цвет.

Результат раскраски фотографии AS11-37-5455:

Это одна из редких фотографий программы «Аполлон», где лунная поверхность имеет коричневый оттенок, пусть и не целиком. Её любят показывать противники теории лунного заговора, мол, смотрите, коричневая же. Но здесь закрался подвох. Проанализируем фотографию as11-37-chart, на которой приведён соответствующий снимок градаций серого цвета:

Плёнка просто «ушла» в коричневый цвет. Вот и вся причина коричневого оттенка лунной поверхности на фотографиях НАСА.

Разделение атмосферы на слои в зависимости от их электрических свойств.

Если солнышко у горизонта — рисуем его оранжевым, если высоко в небе — желтым. Те, кто знают азы астрофизики, конечно в курсе, что Солнце относится к звездам типа «желтый карлик», так что все сходится. Вот разве что есть фильм, название которого явно призвано было звучать парадоксально: «Белое солнце пустыни».

А оно такое и есть! И пусть нас не обманывают появляющиеся иной раз в журналах снимки солнечной поверхности, сделанные с наземных телескопов и космических аппаратов. Там мы видим, как правило, кипящий оранжевый ад, но эти картинки специально раскрашены так, чтобы соответствовать представлениям большинства землян о цвете солнечной поверхности.

Солнце у горизонта светит на нас сквозь большую толщу воздуха и выглядит оранжево-красным. Высоко в небе оно светлеет, и приобретает светло-желтый оттенок. Желтят» солнце и всевозможные дымы, дымки и прочие оптические загрязнители атмосферы.

Желтые карлики», которые на самом деле белые, имеют температуру поверхности 5000−6000K (у Солнца 5778K). В широко распространенной культуре Солнце — желтое. Все звезды имеют цвет. От красных карликов и красных гигантов до белых и желтых звезд, до синих гигантов и супергигантов. Когда фотоны вырываются изнутри звезды в космос, они имеют разные количества энергии.

Зависимость цвета лунной поверхности от условий освещения и наблюдения

Используя данные LRO, приведённые в работе [], исследуем, как меняется цвет поверхности Луны от условий освещения и наблюдения. Рассмотрим источник света E490 (Солнце из космоса) и разные значения углов i
,
e
, . На следующей картинке показан результат, где в верхнем ряду представлены цвета с трёхкратной яркостью, а в нижнем – цвета, приведённые к одной и той же яркости Y = 0.5.

Как видно из картинки, меняется только яркость. В нижем ряду цвета практически одинаковые везде для человеческого глаза. Хотя, если присмотреться, в случае i

= 0° можно увидеть очень слабое отклонение в серую сторону при приближении
e
к нулю.

Ответы@Mail.Ru: Какого цвета солнце??

Спросите любого, «какого цвета Солнце»? и он скажет вам, очевидный ответ: желтый.

Но так ли это на самом деле?

Пожалуйста, не надо проверять самостоятельно, это не безопасно смотреть прямо на Солнце незащищенными глазами.

С нашей точки зрения оно выглядит немного желтым, особенно после восхода или незадолго до заката, но не обманывайте себя.

Если бы вы могли путешествовать в космосе и смотреть на солнце, вы бы обнаружили, что оно на самом деле белое, а не желтое. С помощью призмы, можно увидеть, как солнечный свет может быть разделен на спектр своих цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Смешав все эти цвета вместе, вы получите белый.

Вот что странно.

Если смотреть на все поступающие фотоны, наша звезда на самом деле отправляет большинство фотонов в зеленой части спектра. Наше Солнце появляется желтым для нас из-за атмосферы.

Фотоны высокого спектра — голубой, синий и фиолетовый – могут быстро рассеиваться, нежели фотоны нижнего спектра — красный, оранжевый и желтый. Когда солнце находится низко над горизонтом, вы видите его искажено из-за атмосферы Земли, синие фотоны рассеиваются и, солнце выглядит красными. Когда есть дым и загрязнения в воздухе, это усиливает эффект и солнце будет выглядеть еще краснее. Если солнце стоит высоко в небе, где оно встречает наименьшее количество атмосферных помех, оно будет более синим.

Интересно, что цвет Солнца очень важен для астрономов. Они используют технику, называемую спектроскопией, чтобы разложить спектр света, идущий от звезды. Темные линии в спектре подскажут точно из чего он состоит. Вы можете увидеть какие звезды обладают большим количеством металлов, или какие состоят в основном из водорода и гелия, оставшегося от Большого Взрыва.

>

Этот цвет также говорит о температуре звезды. Холодные звезды красные. Горячие звезды, как Ригель, могут иметь температуру выше 10000 Кельвин, и выглядят голубыми.

Наше Солнце имеет температуру почти 5800 Кельвина, и, если смотреть за пределами нашей атмосферы, кажется белым.

белое. это белый карлик

жёлтое как китаец

Смотря в каком светофильтре

Сейчас посмотрим….

Солнце — это белый карлик

здесь отвечал про цвет солнца https://otvet.mail.ru/question/166691609

белое, а в космосе — голубоватое

возможно желтого, а возможно и белого

touch.otvet.mail.ru

Цвет лунного грунта

На сайте НАСА имеется очень странная фотография, а именно это фотография пробы лунного грунта № 10005.

Лунный грунт на фотографии выглядит коричневым, даже слишком коричневым с учётом того, что освещение производилось белым источником света. Правильность баланса белого можно проверить по цвету белой бумаги, которая попала в кадр.

Может это тот самый оранжевый грунт, который обнаружили астронавты «Аполлона-17»? Нет! В документе [] чётко зафиксировано, что проба была взята астронавтами «Аполлона-11».

А теперь послушаем, что говорит Нил Армстронг (астронавт «Аполлона-11») в интервью Патрику Муру [], которое он дал в 1970 году.

Когда вы смотрите на грунт вблизи или в руке, вы обнаруживаете, что на самом деле он угольно-серый, и мы особо не могли найти ничего отличного от этого цвета.
(When you look at the material at close range, as if in your hand, you find it’s a charcoal gray in fact, and we were never able to find any things that were very different from that color.)

Выходит, Нил Армстронг, не побоюсь этого слова, соврал.

Какого цвета Солнце на самом деле?

• История Быт и жизненный уклад
• Войны
• Изобретения
• Личности
• События

Мифы

Моя планета

Общество, культура, традиции

Удивительные места

Флора и фауна

Явления

Наука

Археология

Естественные науки

Космос

Технологии

Рекорды

В мире

Животные

Люди

Новости

Открытия

Поиск

Интересные статьи, новости, факты — MyDiscoveries.ru

• История
• ВсеБыт и жизненный укладВойныИзобретенияЛичностиСобытия
  

  Откуда в русском языке появился мат?

  Шер Ами — голубь-герой, получивший боевую награду

  Уинстон Черчилль хотел построить авианосец изо… льда

  Самые необычные способы казни

Мифы

• Правда, что если хрустеть суставами, можно заработать артрит?

  Правда, что мухомор убивает мух?

  Правда ли, что носороги топчут огонь?

  «Правило пяти секунд» — правда или вымысел?

  Правда ли, что акулам не нравится вкус человека?

Моя планета

• ВсеОбщество, культура, традицииУдивительные местаФлора и фаунаЯвления
  

  «Драгоценности в ночном море» — фотографии планктона у побережья Японии

  Ученые показали на видео, как растения передают сигнал о нападении

  Почему радиация ассоциируется с зеленым цветом?

  Устрашающие фотографии грязной грозы над вулканами

Наука

• ВсеАрхеологияЕстественные наукиКосмосТехнологии
  

  Ученые обнаружили возможные следы предыдущей Вселенной

  Когда люди начали есть сыр?

  Все эти предметы удалось найти на дне реки

  Почему радиация ассоциируется с зеленым цветом?

Рекорды

• Нисияма Онсэн Кэйункан — самая старая гостиница в мире

  Haliade-X 12-MW — «король ветра» или самый большой ветряк в мире

  Самый продолжительный пассажирский авиарейс в мире

  Самый большой комар в мире

  Самый большой самолет в мире

В мире

mydiscoveries.ru

Литература

1. Colour & Vision Research Laboratory – New CIE XYZ functions transformed from the CIE (2006) LMS functions 2. International Color Consortium – A Standard Default Color Space for the Internet: sRGB 3. Recommendation ITU-RBT.709 – Parameter values for the HDTV standards for production and international programme exchange 4. Robertson R. «Computation of correlated color temperature and distribution temperature» /.Opt. Soc. Am.58, 1528 (1968). 5. 2000 ASTM Standard Extraterrestrial Spectrum Reference E-490-00 6. CIE Standard Illuminant D65 7. «Первые итоги определения физико-механических свойств грунтов Луны», М.: 1970. Госстрой СССР, под ред. проф. д-ра техн. наук В. Г. Булычева, стр. 8. 8. Шевченко В.В., Луна и ее наблюдение, 1983, стр. 91-92. 9. Hapke, B., B. Denevi, H. Sato, S. Braden, and M. Robinson (2012), The wavelength dependence of the lunar phase curve as seen by the Lunar Reconnaissance Orbiter Wide-Angle Camera, J. Geophys. Res., 117, E00H15 10. Ohtake,M. et al. (2010), Deriving the Absolute Reflectance of Lunar Surface Using SELENE (Kaguya) Multiband Imager Data, Space Sci. Rev., 154, 57-77 11. THE APOLLO 11 DRIVE TUBES, Dissection and description by Judith H. Allton, NASA (1978) 12. BBC. Интервью Нила Армстронга Патрику Муру (1970)