Bagaimana pelangi akan muncul di planet lain?

Apakah planet lain mampu menghasilkan pelangi? Bagaimana pelangi itu muncul? Bisakah hujan, awan, atau es dari elemen selain air menghasilkan pelangi?

Terkait: /space/34357/rainbow-space-probe

catatan 1: Saya telah memverifikasi indeks bias jawaban JamesK di 1.27 (karena tidak ada sumber yang dikutip), setidaknya untuk suhu 111K, ya! Pada hari yang lebih dingin, katakanlah 90K, indeks naik dan pelangi akan menyusut beberapa derajat, mendekati ukuran itu di Bumi.

Sumber untuk metana:

• https://refractiveindex.info/?shelf=organic&book=methane&page=Martonchik-liquid-111K yang berasal dari
• Konstanta optik metana cair dan padat John V. Martonchik dan Glenn S. Orton, Applied Optik Vol. 33, Edisi 36, hlm. 8306-8317 (1994) https://doi.org/10.1364/AO.33.008306
• tersedia di ResearchGate
• dan melalui NASA terima kasih atas komentar @ mistertribs

Sumber air:

• https://www.osapublishing.org/ao/abstract.cfm?URI=ao-12-3-555
• Konstanta Optik Air di Wilayah Panjang Gelombang 200-nm hingga 200-Mm
• George M. Hale dan Marvin R. Querry Maret 1973 / Vol. 12, No. 3 / OPTIK YANG DITERAPKAN 555

$n$

Catatan 2: Klaim tidak bersumber dari CarlWitthoft bahwa metana memiliki dispersi yang jauh lebih rendah daripada air dalam cahaya tampak tampaknya tidak berdasar. Saya telah memplot kedua material pada sumbu yang sama dan mereka sebanding. Pelangi akan memiliki penyebaran warna yang sedikit berbeda, tapi saya tidak merasa pelangi akan mengecewakan!

Jawaban JamesK menyebutkan bahwa Titan dapat melihat pelangi dari hujan metana cair.

Menggunakan matematika dari 1 , 2 , 3 :

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

Semua yang lain setara itu akan sedikit lebih cerah juga; dengan sudut datang yang lebih besar di bagian belakang drop, refleksi fresnel akan sedikit lebih kuat.

Sumber

# 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()

Pelangi terjadi ketika sinar matahari bersinar melalui hujan. Ini jarang terjadi di tata surya. Hujan (asam sulfat) mungkin cukup umum di bawah awan Venus, tetapi tidak ada matahari. Sebaliknya, ada banyak matahari di Mars, tetapi tidak ada hujan, dan hanya awan yang sangat langka.

Hujan di Titan: hujan metana. Metana memiliki indeks bias lebih rendah daripada air (1,27 bukannya 1,33), yang akan membuat pelangi sedikit lebih besar (meskipun tidak terlalu banyak 42-> 52). Namun atmosfer Titan kabur, dan sementara ada beberapa cahaya di permukaan, cakram matahari tidak terlihat.

Ada hujan di beberapa lapisan raksasa gas, tetapi sekali lagi tidak di lapisan luar tempat matahari terlihat.

Kemungkinan bahwa Bumi adalah satu-satunya tempat di tata surya di mana pelangi adalah fenomena umum.

Lihatlah grafik ini. Metana adalah yang terbaik yang bisa saya temukan pada pencarian cepat, tetapi ini menunjukkan dispersi pada pita panjang gelombang terlihat adalah sebagian kecil dari nilai air.

Karena keberadaan pelangi tergantung pada kemampuan zat untuk 'membengkokkan' panjang gelombang yang berbeda dengan jumlah yang berbeda, Anda dapat melihat bahwa metana, setidaknya, akan menghasilkan pelangi yang agak tidak memuaskan. Dan bahkan itu mengasumsikan bahwa Anda memiliki atmosfer yang mendukung tetesan metana dengan ukuran yang sesuai untuk mencapai efek prismatik.

Secara kasar, Anda ingin tetesan metana lebih besar dari tetesan air yang menghasilkan pelangi di Bumi dengan rasio dispersinya. Ini karena penyebaran keluaran sudut sebagian tergantung pada panjang lintasan melalui tetesan.