Czy gołym okiem widzisz sztuczne światła na ciemnej stronie Ziemi z powierzchni Księżyca?

To pytanie wynika z komentarza do tej odpowiedzi :

Czy osoba na powierzchni Księżyca mogłaby zobaczyć gołym okiem wytworzone przez człowieka światła na ciemnej stronie Ziemi? Jeśli nie, jakie powiększenie byłoby wymagane, aby je zobaczyć?

Najbliższym dowodem, jaki mogłem znaleźć po szybkim wyszukiwaniu, był ten obraz ze strony internetowej Salt Lake City Schools : Zdjęcie Ziemi z Księżyca
Ciemna część Ziemi jest tu trochę trudna do zobaczenia, chociaż łatwiej ją zobaczyć na obrazie w pełnej rozdzielczości . Z pewnością możesz zobaczyć coś w kierunku dolnej krawędzi w ciemnym obszarze, ale nie jestem pewien, czy to światła z Azji Południowo-Wschodniej / Oceanii, czy coś innego.

Edycja : Jak wskazano w komentarzach, obraz Ziemi na tym zdjęciu nie został faktycznie pobrany z Księżyca, ale z satelitów Terra i Aqua NASA i połączony z obrazami księżycowymi w wizualizacji z 2002 r. Utworzonej przez NASA z okazji 30. rocznicy Apollina 17.

the-moon earth

— reirab
źródło

Jakie jest prawdziwe źródło obrazu? Prawdopodobnie NASA, oczywiście, ale wygląda na to, że jest zbyt Photoshopowa, aby mogła być prawdziwa. - Jeśli to prawda, powinno pochodzić z Apollo 14, jak sądzę, ponieważ musi to być południowe lato.

— Hagen von Eitzen,

@HagenvonEitzen - uzgodniono. To musi być przybliżenie przeznaczone do ilustracji. Jest o wiele za mało chmur, a kolory są zbyt jasne. Wygląda na to, że jest to bardzo oczyszczona i zmieniona wersja klasycznego zdjęcia z Apollo 17 - commons.wikimedia.org/wiki/…

— kim holder

@briligg Obraz rzeczywiście może być dokumentowany, ale nie pochodzi z tego linku. Oprócz rotacji widoczna jest znacznie większa część Azji Wschodniej niż ta, którą połączyłeś. Jest on wycentrowany znacznie dalej w kierunku morza na Oceanie Indyjskim, podczas gdy ten jest położony między Afryką a Madagaskarem.

— reirab

Niestety strona internetowa szkół SLC nie podaje oryginalnego źródła obrazu, więc jest wątpliwa. Byłbym zainteresowany, gdyby ktokolwiek mógł znaleźć oryginalne źródło. Nie wydaje się, aby pochodziło ze zdjęcia „Earthrise” z Apollo 8, ponieważ jest ono wyśrodkowane nad Atlantykiem u przeciwległych wybrzeży Afryki.

— reirab

Co ... co zrobiłem ?!

— corsiKa

Odpowiedzi:

Jest wysoce wątpliwe, czy można zobaczyć jakiekolwiek normalne źródło światła na powierzchni ziemi. Korzystanie (jasnością w watach i luminancji w watach na metr kwadratowy, a odległość księżyca z metrów.)

jasność = \frac{jasność}{4 π \times {dystans}^{2)}}

$\text{brightness} = \frac{\text{luminosity}}{4 \pi \times \text{distance}^2}$

3.84 \times 10^{8}

$3.84 \times 10^8$

Wypróbuj hipotetyczne źródło światła o mocy wyjściowej 100 megawatów, całe światło widzialne, brak ciepła.

jasność = \frac{100 \times 10^{6}}{4 π \times 1,474 \times 10^{17}}

$\text{brightness} = \frac{100 \times 10^6}{4 \pi \times 1.474 \times 10^{17}}$

jasność = 5.4 \times 10^{- 11} watów na metr kwadratowy

$\text{brightness} = 5.4 \times 10^{-11} \text{ watts per square meter}$ na powierzchni Księżyca.

To dość słabe. Natomiast kontrast światła słonecznego na powierzchni Ziemi wynosi około 1300 watów na metr kwadratowy. W rzeczywistości wyprodukowanie 100 megawatów światła w zakresie widzialnym zajęłoby gigawat. To tyle, ile potrzeba, aby zasilić miasto z milionem domów. Miasta odbijają także większość światła, które wytwarzają z ziemi, co będzie miało albedo około 0,3. Więc przy zwykłych światłach miejskich zajmie 3 gigawaty, aby osiągnąć watów na metr kwadratowy na powierzchni Księżyca. $5.4 \times 10^{-11}$

Możesz lepiej sobie radzić z dużym laserem. Operacja lunarnego określania zasięgu lunarnego w Obserwatorium Apache Point odbiera sygnały wielofotonowe z retroreflektorów Apollo za pomocą lasera 1 gigawata i 3,5-metrowego teleskopu. Jak stwierdza artykuł, wiązka laserowa rozszerza tylko 9,3 mil średnicy na drodze do księżyca, dzięki czemu można zobaczyć, że mrugają na ciebie.

Przy 10 parsach słońce ma wielkość 4,83 . Będzie to widoczne przeciętnej nocy. Ta jasność odpowiada jasności 3X10e-10 watów na metr kwadratowy , około 5,6-krotnie jaśniejszej niż nasze hipotetyczne źródło światła na ziemi. To stawia nasze światło na jasności od 6,5 do 7 . Widoczność gołym okiem wynosi około 6,0

— Wayfaring Stranger
źródło

Dla porównania, jaka jest jasność gwiazdy o jasności 6mag?

— Nate Eldredge,

Ciekawy. Dzięki za zrobienie matematyki na ten temat! Szczerze mówiąc, tak naprawdę nie myślałem o żadnym konkretnym źródle światła. Zastanawiałem się przede wszystkim, czy mogę zobaczyć światła miast w nocy, co można zrobić z niskiej orbity, niekoniecznie rozwiązując jedno szczególne źródło światła.

— reirab,

@reirab - W odległości księżyca miasto o średnicy 100 km będzie podlegać kątowi około 54 sekund łukowych (0,015 °), więc nie sądzę, aby błąd był zbyt duży w założeniu „traktuj miasto jako punktowe źródło światła” .

— Wayfaring Stranger,

@Nate Eldredge 6.0 dotyczy wielkości Urana. W dobrych warunkach jest ledwo widoczny gołym okiem. Starożytni mogli ją odkryć jako planetę przed wynalezieniem teleskopu, ale porusza się on również dość wolno po niebie. Nawet Tycho Brahe tego nie zauważył.

— LocalFluff,

Oglądanie @reirab z orbity bardzo różni się od księżyca, ponieważ możesz stosunkowo łatwo dostosować oczy do ciemności. Ponadto większość zdjęć nocnych z Ziemi to dłuższe ekspozycje (około 1/10 sekundy) przy ustawieniach wysokiej czułości. Nie byłyby zbyt reprezentatywne dla tego, co zobaczy gołym okiem.

— Mitch Goshorn,

Nawet jeśli założymy, że ludzkie oko skorygowane pod kątem ciemności może w zasadzie dostrzec sztuczne światła po nocnej stronie Ziemi, istnieje problem polegający na tym, że twoje oczy nie będą wyregulowane pod kątem ciemności, ponieważ strona dzienna będzie znacznie, znacznie jaśniejsza niż noc bok. W oku nie ma wystarczającego zakresu dynamiki, aby jednocześnie wyczuć różnicę jasności.

A gdybyś patrzył, kiedy Ziemia jest nowa, więc nie widać widocznej strony dnia, miałbyś jeszcze gorszy problem: Słońce znalazłoby się w twoim polu widzenia. Zaćmienie Słońca (zaćmienie Księżyca widziane z Ziemi) byłoby najlepszym rozwiązaniem - z wyjątkiem tego, że atmosfera tworzy wspaniały pierścień wokół ciemnej Ziemi ...

— JohannesD
źródło

Istnieje znaczny zakres faz (niezupełnie pełnia księżyca), gdy Ziemię widać głównie w ciemności. I - zawsze, ale tylko podczas pełni księżyca - niektóre księżycowe lokalizacje po bokach cieszą się nocą. Nawet podczas dokładnie phase fazy księżyca można zobaczyć Ziemię z Księżyca po stronie nocnej, jeśli Słońce i Ziemia są oddzielone na niebie Księżyca o kilka stopni kąta (minimalny kąt różni się od jednej koniunkcji do drugiej).

— Incnis Mrsi,