Diğer gezegenlerde gökkuşağı nasıl görünürdü?

Diğer gezegenler gökkuşağı üretebiliyor mu? Bu gökkuşağı nasıl görünürdü? Su dışındaki elementlerden yağmur, bulut veya buz gökkuşağı oluşturabilir mi?

İlgili: /space/34357/rainbow-space-probe

not 1: @ JamesK'nin cevabının 1.27 kırılma endeksini doğruladım (kaynak belirtilmediğinden), en azından 111K sıcaklık için, yay! Daha soğuk bir günde, örneğin 90K, endeks yükselir ve gökkuşağı, Dünya'nınkinin büyüklüğüne yakın, birkaç derece küçülür.

Metan kaynağı:

• https://refractiveindex.info/?shelf=organic&book=methane&page=Martonchik-liquid-111K geliyor ki
• Sıvı ve katı metanların optik sabitleri John V. Martonchik ve Glenn S. Orton, Applied Optics Vol. 33, Sayı 36, s. 8306-8317 (1994) https://doi.org/10.1364/AO.33.008306
• ResearchGate'de mevcut
• ve @ mistertribs'in yorumu sayesinde NASA aracılığıyla

Su kaynağı:

• https://www.osapublishing.org/ao/abstract.cfm?URI=ao-12-3-555
• 200 nm ila 200-Mm Dalgaboyu Bölgesinde Suyun Optik Sabitleri
• George M. Hale ve Marvin R. Querry Mart 1973 / Cilt. 3, UYGULAMALI OPTİK 555

@CarlWitthoft , kaynak belirtilmeyen ve $n$ için çok farklı değerlere sahip iki etiketsiz grafik gösteriyor .

Not 2: @ CarlWitthoft'un , metanın görünür ışıktaki sudan önemli ölçüde daha düşük bir dispersiyona sahip olduğuna dair kaynaklanmamış iddiası haksız görünmektedir. Her iki malzemeyi aynı eksende çizdim ve karşılaştırılabilirler. Gökkuşağının renkleri biraz farklı olacak, ancak gökkuşağının hayal kırıklığına uğratacağı bir şey yok!

@ JamesK'ın cevabı Titan'ın sıvı metan yağmurundan gökkuşağı görebildiğinden bahsediyor.

1 , 2 , 3'ten matematik kullanma :

$k=4/3\approx1.33$$k=1.27$

Diğer her şey biraz daha parlak olurdu; düşüşün arkasında daha büyük bir olay açısı ile, fresnel yansıması biraz daha güçlü olacaktır.

Kaynak

# 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()

Güneş ışığı yağmurun içinden parladığında gökkuşağı oluşur. Bu güneş sisteminde nadirdir. Venüs bulutları altında yağmur (sülfürik asit) yeterince yaygın olabilir, ancak güneş yoktur. Tersine, Mars'ta bol güneş var, ama yağmur yok ve sadece çok nadir bulutlar.

Titan'a yağmur yağar: metan yağmuru. Metan sudan daha düşük bir kırılma indisine sahiptir (1.33 yerine 1.27), bu da gökkuşağıleri biraz daha büyük hale getirecektir (42-> 52 kadar olmasa da). Ancak Titan'ın atmosferi pusludur ve yüzeyde biraz ışık olsa da, güneşin diski görünmez.

Gaz devlerinin bazı katmanlarında yağmur var, ama yine güneşin göründüğü dış katmanlarda değil.

Dünya'nın güneş sisteminde gökkuşağıların ortak bir fenomen olduğu tek yer olması muhtemeldir.

Bu tablolara bir göz atın. Metan biri hızlı bir aramada bulabildiğim en iyisidir, ancak görünür dalga boyu bandı üzerindeki dağılımın su değerinin bir kısmı olduğunu göstermektedir.

Bir gökkuşağının varlığı, maddenin farklı dalga boylarını farklı miktarlarda 'bükme' yeteneğine bağlı olduğundan, en azından metanın oldukça tatmin edici olmayan bir gökkuşağı üreteceğini görebilirsiniz. Ve bu bile prizmatik bir etki elde etmek için uygun büyüklükte metan damlacıklarını destekleyen bir atmosfere sahip olduğunuzu varsayar.

Kabaca söylemek gerekirse, metan damlacıklarının, dağılımları oranında Dünya'da gökkuşağı üreten su damlacıklarından daha büyük olmasını istersiniz. Bunun nedeni, açısal çıktı yayılımının kısmen damlacıklar boyunca yolun uzunluğuna bağlı olmasıdır.