Dlaczego w przestrzeni cislunarnej nie widać gwiazd?

To bardzo zastanawiające, że lądowanie na Księżycu nie miało gwiazd w tle, klipy ISS nie mają gwiazd w tle. Słuchałem wielu wywiadów z astronautami mówiących o tym, jak to wygląda w kosmosie, a około połowa z nich mówi o „najciemniejszej czarnej przestrzeni”. Jestem pewien, że istnieje na to bardzo dobre wytłumaczenie.

Czy światło gwiazdy jest widoczne tylko przez środek ziemskiej atmosfery? Ale kiedy znikną w próżni kosmicznej, gdzie nie ma medium? Jakie jest wyjaśnienie?

47-49 minut, konferencja prasowa wszystkich trzech astronautów Apollo 11

Wywiad BBC tylko z Neilem Armstrongiem

— Samouk
źródło

Zobacz także Jak faktycznie wyglądało niebo z Księżyca?

— uhoh,

Przepraszam, przeszukałem moje pytanie przed opublikowaniem go, ale to nie pojawiło się. Dziękuję za to.

— Autodidact

nie ma potrzeby „przepraszam!” To jest w innej witrynie Stack Exchange, więc nie jest duplikatem. Po prostu miło jest dodawać linki do powiązanych pytań na różnych stronach, aby przyszli czytelnicy mogli mieć więcej do przeczytania. Dodam tam również komentarz.

— uhoh,

To ma sens, nie było dla mnie oczywiste, kiedy kliknąłem link, że byłem na innym stosie, dopóki nie zauważyłeś, że był to inny stos. Jeszcze raz dziękuję za link.

— Autodidact

Czy kiedykolwiek próbowałeś zrobić zdjęcie kogoś z gwiazdami jako tło?

— Tin Man,

Odpowiedzi:

Odpowiedź Andersa jest w porządku, ale chciałbym dodać dodatkowe informacje. Jak pokazują transkrypty, odbite światło Ziemi jest dość silne nawet w tej odległości:

Ziemski blask wpadający przez okno jest tak jasny, że można przez niego przeczytać książkę.

Oznacza to, że nawet przy wyłączonym świetle prawdopodobnie trudno byłoby zobaczyć gwiazdy, chyba że skręcisz w sposób, który nie przepuszcza światła słonecznego przez okna.

Jednak gdy kapsuła wchodzi w cień rzucany przez Księżyc (czysty wypadek - nie planowali podejścia w ten sposób), nadchodzi:

Houston, to była dla nas prawdziwa zmiana. Teraz możemy ponownie zobaczyć gwiazdy i rozpoznać konstelacje po raz pierwszy w podróży. To - niebo jest pełne gwiazd. Zupełnie jak nocna strona Ziemi. Ale przez całą drogę byliśmy w stanie widzieć gwiazdy tylko okazjonalnie i być może przez jednooczny, ale nie rozpoznaliśmy żadnych wzorów gwiazd.

Przez kilka minut widzieli „niebo pełne gwiazd”. Poza tym od czasu do czasu widzieli kilka gwiazd, ale tylko pojedyncze, jasne gwiazdy (być może również patrząc w sposób, który minimalizuje jasność Ziemi i Słońca):

Houston, to była dla nas prawdziwa zmiana. Teraz możemy ponownie zobaczyć gwiazdy i rozpoznać konstelacje po raz pierwszy w podróży. To - niebo jest pełne gwiazd. Zupełnie jak nocna strona Ziemi. Ale przez całą drogę byliśmy w stanie widzieć gwiazdy tylko okazjonalnie i być może przez jednooczny, ale nie rozpoznawaliśmy żadnych wzorów gwiazd.

Trzon odpowiedzi Andersa jest jednak nadal prawdziwy. Ekspozycja jest tutaj głównym problemem - zarówno kamery, jak i ludzkie oczy mają pewien zakres dynamiki, a nawet najjaśniejsze gwiazdy są całkowicie zbyt słabe w porównaniu zarówno ze Słońcem, Ziemią (w odległości porównywalnej z odległością Księżyca od Ziemi), jak i Powierzchnia Księżyca (jeśli jesteś w słońcu, jak to było w przypadku większości misji). Nowoczesny aparat może być w stanie wykonać zdjęcie HDR, które pozwoliłoby być widocznymi gwiazdami w tym samym czasie co Ziemia lub Słońce, i byłoby dość łatwo zrobić, gdyby można było zamknąć główne źródła światła (to samo sposób, w jaki robimy to podczas fotografowania korony słonecznej itp.). Ale technicznie byłoby to „doctored”

— Luaan
źródło

Czy mógłbyś odesłać mnie do transkrypcji, którą przytaczasz, i roku wydania z odpowiedniej misji Apollo? Dziękuję Ci.

— Autodidact,

@Autodidact pochodzi prosto z NASA dla Apollo 11 - hq.nasa.gov/alsj/a11/a11transcript_tec.html . Jest już pod koniec trzeciego dnia misji, ale i tak możesz łatwo znaleźć cytaty za pomocą wyszukiwania tekstowego.

— Luaan,

@Autodidact, dwie myśli oparte na twoich komentarzach: 1) Mówił konkretnie o widoku na Księżycu i wyraźnie stwierdził, że różni się on od przestrzeni cislunarnej. 2) Byli w tranzycie między Ziemią a Księżycem, więc byli w stanie zobaczyć koronę na krawędzi dysku księżycowego. Tj. Ich pozycja została przyćmiona, chociaż Ziemia nie.

@Autodidact Odpowiedziałeś na coś, co później edytowałem z mojego komentarza. Jednak wadą twojego rozumowania (jak wskazano powyżej) jest to, że nie podróżowali bezpośrednio w kierunku środka księżyca, ale na orbitę wokół niego. Minęli cień, ale nawigowali w stronę jego krawędzi. W każdym razie nie stwierdził, że korona była widoczna podczas całego przejścia cienia, tylko że była widoczna szczególnie na krawędzi cienia.

@Autodidact I powtórzmy: ankieter zapytał konkretnie o widok z powierzchni księżyca (nie w przestrzeni cislunarnej), a Armstrong wyraźnie odpowiedział na to pytanie, a następnie konkretne stwierdzenie, że widok z powierzchni księżyca różni się od tego w przestrzeni cislunarnej. To wszystko w pierwszym pytaniu / odpowiedzi w wywiadzie.

Jest to kwestia ekspozycji i zakresu dynamicznego. Czujnik, taki jak aparat, obsługuje tylko sygnały wejściowe o określonym zakresie intensywności, a duża część umiejętności fotograficznych (lub inteligentnych ustawień wstępnych) polega na mapowaniu światła zewnętrznego na ten zakres, aby szczegóły, na których Ci zależy, były wyświetlane, a nie zamieniane na białe lub czarne .

Jeśli zrobisz zdjęcie jasno oświetlonej sceny, aby poznać szczegóły jasnych części (takich jak księżycowy krajobraz, Ziemia, ISS itp.), Musisz dostosować ekspozycję, tworząc słabe obiekty, takie jak gwiazdy słabo widać na tle ciemnego nieba. Możesz spróbować ustawić ekspozycję, aby zamiast tego pokazywać gwiazdy, ale teraz krajobraz i Ziemia byłyby zbyt jasne (i prawdopodobnie również popsułyby obraz, powodując rozbłyski).

Można spróbować obejść ten problem, wykonując kilka zdjęć przy różnych poziomach ekspozycji, a następnie łącząc je cyfrowo. Ale to wymaga dużo dodatkowej pracy.

— Anders Sandberg
źródło

Dziękuję za Twój wkład. To ma sens. Zastanawiam się, co możesz zrobić z wywiadem Neila Armstronga z BBC 1970, pierwsza minuta klipu powinna wystarczyć, gdy mówi on o zeznaniach ocznych, a nie zdjęciach z aparatu, że nie widać gwiazd oprócz Ziemi, Słońca i Księżyca. Być może planety, choć sam nie widział. m.youtube.com/watch?v=PtdcdxvNI1o

— Autodidact

@Autodidact - To samo. Spacerując po jasno oświetlonym mieście nocą, nie zobaczysz żadnych gwiazd, chyba że zdołasz osłonić oczy przed resztą blasku. Księżycowa powierzchnia jest bardzo jasna w ciągu dnia.

— Anders Sandberg,

Jeszcze raz dziękuję za odpowiedź na @AndersSandberg, ma wiele sensu. Zakładam zatem, że przez 8d 14h 12m, że Neil Armstrong był w kosmosie, zawsze znajdował się po stronie Słońca, pomimo wywiadu mówiącego, że w pewnym momencie podróżowali w cieniu księżyca zaćmiącego Słońce 1:20 -1: 30 w linku powyżej. Wyobrażałem sobie, że w tym momencie gwiazdy byłyby widoczne, ale widocznie korona słoneczna musiała być wciąż zbyt jasna, czy się mylę?

— Autodidact

@Autodidact, problemem nie było Słońce (zwykle), to było oświetlenie wewnętrzne kapsuły Apollo. Jeśli przeczytasz transkrypcje transmisji radiowych, zobaczysz, że jedyne razy wspominają o gwiazdach, to kiedy patrzą przez sekstanta lub teleskop w celu obserwacji w linii - i oba te instrumenty były osłonięte, aby nie dopuścić do światła zewnętrznego od ingerowania.

— Mark

@Autodidact Z oczywistych powodów planowali, aby misja była cały czas w słońcu. I jak już zauważył Mark, przebywając w cieniu Księżyca, wciąż znajdowali się w oświetlonej kapsule. Nawet jeśli wyłączyli wszystkie światła, nie mam pojęcia, ile czasu zajęłoby ich oczom dostosowanie się do nowych warunków oświetleniowych - jeśli wyjdziesz z oświetlonego pokoju w nocy na Ziemi, zajmie to kilka sekund, zanim możesz zobaczyć najjaśniejsze gwiazdy, a kilka minut zobaczyć mroczne rzeczy, takie jak Droga Mleczna. Nie wiem, jak długo spędzili w cieniu Księżyca.

— Luaan,

Powód jest taki, że:

Aby zrobić zdjęcie w różnych warunkach oświetleniowych, musisz użyć różnych ustawień aparatu, aby uzyskać użyteczne zdjęcie.
Kamery (i ludzkie oko) nie mają nieograniczonego zasięgu w danym zestawie warunków, co oznacza, że nie mogą zadowalająco reprezentować obiektów o każdej jasności na jednym zdjęciu.

W szczególności, jeśli fotografujesz obiekt, który jest jasno oświetlony, musisz użyć ustawień aparatu, które znacznie ograniczają ilość światła rejestrowanego przez czujnik aparatu, w przeciwnym razie zostanie on przytłoczony i nie pokaże użytecznych szczegółów. W przypadku fotografowania obiektu, który jest słabo oświetlony (lub w tym przypadku emitującego tylko to, co jest słabym światłem), takiego jak gwiazdy, należy użyć ustawień, które maksymalizują ilość światła, którą pochłania czujnik uzyskaj użyteczne szczegóły na obrazku, bo inaczej nic nie zarejestrujesz. Te dwa typy ustawień są logicznie niezgodne, dlatego niemożliwe jest (przy istniejącej technologii aparatu) jednoczesne uchwycenie bardzo słabego i bardzo jasnego obiektu na jednym zdjęciu (tj. Nie złożonym) i sprawienie, by oba wyglądały rozsądnie.

A Księżyc i gwiazdy to taka niekompatybilna para. Powierzchnia Księżyca jest oświetlona skutecznie tak jasno, jak krajobraz Ziemi w świetle dziennym. Gwiazdy są tak słabe, że można je zobaczyć tylko nocą.

W rzeczywistości możesz to wykazać bezpośrednio z samej Ziemi. Oto dwa zdjęcia, które zrobiłem własnym aparatem około dziesięć megasekund temu mniej więcej w tym poście. Oba zostały zastrzelone w nocy, tej samej nocy. Zdjęcie lewej ręki jest fotografowane przy ustawionym aparacie na światło dzienne. Tak, są to te same ustawienia, których użyłbyś do zrobienia zdjęcia w świetle dziennym, tylko w nocy, a Księżyc rejestruje głośno i wyraźnie. Tak to jest jasne. Ponieważ odległość na jasność powierzchni nie ma wpływu, Księżyc faktycznie stanowi niewielki kawałek oświetlonego słońcem krajobrazu na niebie, z naszego punktu widzenia, podobnie jak w jasny, słoneczny dzień na Ziemi. Jak widać, cechy powierzchni Księżyca są wyraźnie widoczne, a ponadto mają podobne zabarwienie do ostatniego zdjęcia - tak, jak powinno być, ponieważ jest to jego rzeczywisty kolor. Zwróć uwagę na całkowity brak gwiazd, dokładnie tak jak na zdjęciach NASA. Na drugim zdjęciu po prawej aparat ustawiono w tryb „żarówki”, aby odsłonić czujnik przez długi czas, a jego czułość znacznie wzrosła. Teraz możesz zobaczyć gwiazdy, ale Księżyc wygląda prawie jak drugie Słońce - jego powierzchnia jest całkowicie zatarta, ponieważ czujnik został nasycony fotonami, takimi jak gąbka, która już pochłonęła zbyt dużo wody i ma już dość, a kwiat zanieczyszcza reszta obrazu. Powodem, dla którego „spodziewacie się” zobaczenia gwiazd jest prawdopodobne, ponieważ obejrzeliście zbyt wiele filmów science fiction. Filmy przedstawiają gwiazdy w celu uzyskania efektu artystycznego. W rzeczywistości, przechwytywanie takich zdjęć, zrobione w jednym pojedynku, nie jest możliwe przy dzisiejszej technologii, a powodem jest to, że współczynnik między nimi jest rzędu miliarda (90 dB) jasności. (Można połączyć powyższe dwa obrazy odpowiednio, aby je sfałszować, ale to by było na tyle.)

— The_Sympathizer
źródło

@Autodidact: Ach, dzięki. Wygląda na to, że zostali zapytani i wspomnieli, że rozmawiają o możliwości zobaczenia gwiazd ze strony dziennej, szczególnie kiedy wylądowali (wszystkie lądowania zostały wykonane [wcześnie] w [~ 1,3 megasekunda] dnia księżycowego dla różnych powody). Będzie to trudne do sprzedania, ponieważ musiałbyś w jakiś sposób pozbyć się z pola widzenia wszystkich źródeł jasnych obiektów i odblasków, takich jak dzień, w tym odbić światła, przez dłuższy czas, aby twoje oczy mogły odpowiednio się dostosować. Nic więc dziwnego, że nie mogli wybrać żadnych gwiazd.

— The_Sympathizer

@ uhoh - Uh nie, w porządku; Chciałem bardziej wyśledzić dokładny mechanizm i zacząłem wątpić, czy dobrze to zrozumiałem. W szczególności nie jestem teraz pewien, dlaczego jest to pierwsza cząsteczka, która powstaje zamiast biorąc pod uwagę, że , jak się okazuje, ma wyższą energię wiązania (453 kJ / mol przeciwko 178 kJ / mol). Śledzę oryginalny artykuł na ten temat, aby spróbować się dowiedzieć. Możliwe też, że istnieje i jest to mniej stabilne. Muszę wymyślić, w jaki sposób wszystkie energie się uporządkują i potrzebują do tego liczb.

H_{2}

$\mathrm{H}_2$

H_{2}

$\mathrm{H}_2$

H_{2}^{+}

$\mathrm{H}_2^{+}$

— The_Sympathizer

Dlatego chcę go powstrzymać, dopóki nie będę w stanie przygotować poprawionej i poprawniejszej odpowiedzi, jeśli zajdzie taka potrzeba.

— The_Sympathizer

(Zabawna uwaga: jest jedyną cząsteczką, którą można faktycznie rozwiązać za pomocą manipulacji analitycznych, a nie komputerowej symulacji / aproksymacji, dla energii wiązania z pierwszych zasad: g :)

H_{2}^{+}

$\mathrm{H}_2^{+}$

— The_Sympathizer

@ uhoh: Tak, może (w odniesieniu do publikowania). Zobaczę.

— The_Sympathizer