Видны ли звезды в открытом космосе?
Часто астрономы говорят, что малое количество звезд, которое человек может увидеть ночью на Земле, связано с действием атмосферы, особенно если она сильно загрязнена. Поэтому телескопы стремятся строить высоко в горах. По логике, ещё лучше звезды можно рассмотреть непосредственно из космоса, где атмосфера не будет нам мешать. Но удивительный факт – ни на одной фотографии, сделанной во время полета американцев на Луну, вы не найдете на лунном горизонте ни одной звезды! Также звезд нет на других фотографиях, сделанных с МКС. Почему же их не видно?
Скажем сразу, что на самом деле космонавты прекрасно видят звезды. Проблема в том, что они не просто попадают на фотографии. Это явление связано с принципом работы фотокамеры. Дело в том, что у фотоаппаратов есть светочувствительный элемент – либо пленка, либо матрица (у цифровых фотоаппаратов). Свет, попадая на пленку, оставляет на ней след. Чем больше света упадет на светочувствительный элемент, тем ярче будет снимок. Если же его будет слишком много, то снимок получится засвеченным.
Фото Международной космической станции: NASA / Paolo Nespoli
Количество света регулируется двумя параметрами. Первый – это апертура, то есть размер отверстия, через которое свет проходит внутрь фотоаппарата. Второй параметр называется выдержкой. Выдержка – это время, на которое открывается затвор и в течение которого свет падает на светочувствительный элемент. Чем больше выдержка, тем больше света упадет пленку или матрицу, и тем ярче будет снимок. Те участки пленки, на которую упало больше света, оказываются более яркими.
Однако есть некоторый предел – «самый белый» и «самый черный» свет, который может оказаться на снимке. Абсолютно черной будет точка, на которую упадет количество света, меньшее некоторого нижнего предела чувствительности камеры. Абсолютно белой окажется точка, если количество упавшего на нее света превысит верхний предел чувствительности камеры. Соотношение между верхним и нижним пределом называют динамическим диапазоном. Величина диапазона – относительно постоянная величина для современных камер.
Проблема с фотографированием звезд связана с тем, что от них исходит очень мало света, а ограничения динамического диапазона не позволяют фотографировать очень тусклые объекты (звезды) и очень яркие (Луну, Землю и т.д.) одновременно. При чем здесь диапазон? Объясняем. Предположим, вы решили сфотографировать Луну и звезды. Но от звезд идет так мало света, что они не видны на кадре – вместо них стоят абсолютно черные пиксели.
Поступим очень просто – увеличим выдержку и апертуру, чтобы от звезд пришло больше света. Но в этом случае и от Луны придет больше света! И его будет так много, что вместо обычной Луны мы увидим почти Солнце!
Это произошло из-за того, что участки пленки, на который падает лунный свет, получают столь много света, что становятся «абсолютно белыми».
Таким образом, чтобы сфотографировать звезды, нужно так сильно увеличить апертуру и выдержку, что другие тела станут ослепительно яркими белыми пятнами. Поэтому, если необходимо получить нормальное фото планеты или Луны, то камеру придется настроить так, чтобы звезды не были видны.
Приведем фотографию звезд из космоса, на которую случайно попала наша планета. Посмотрите, насколько яркой выглядит она:
Как же человеческий глаз видит и Луну, и звезды одновременно. Всё очень просто – у глаза значительно выше динамический диапазон, поэтому он может одновременно видеть яркие и тусклые объекты.
Список использованных источников
Источник
Видимый и невидимый свет космоса и Вселенной
Когда человек думает про космос и Вселенную то, вероятно, мыслит о том, что глаза могут видеть. Но изображение, к которому глаза человека чувствительны – это только начало. Свет Вселенной гораздо шире.
Электромагнитный спектр это термин, используемый учеными, чтобы описать весь спектр, который существует. От радиоволн до гамма лучей – это также свет Вселенной, большая часть которого невидима для нас невооруженным глазом! И даже глаукома глаза здесь не при чем.
Природа видимого света Вселенной
Свет представляет волновой процесс переменного поля электрических и магнитных полей. Распространение не сильно отличается от колебаний поверхности моря или океана. Как и любая другая физическая величина оно имеет несколько основных свойств, которые описывают его.
Электромагнитные волны которые обнаруживают глаза – видимый свет -осциллирует между 400 и 790 терагерцами (ТГц). Это несколько сотен триллионов раз в секунду изменений. Длина волны, примерно размером с большого вируса: 390 – 750 нанометров (1 нанометр = 1 миллиардная метра). Мозг человека интерпретирует различные длины волн как разные цвета. Когда люди смотрят на солнечные лучи через призму, то видят, что на самом деле они состоят из многих длин. Призма создает «радугу» путем перенаправления каждой длины волны под несколько иным углом. У красного длиннее длина волны чем фиолетового.
Но свет не заканчивается красным или фиолетовым. Также, как и некоторые звуки, которые мы не можем слышать (но некоторые животные могут), есть также огромный диапазон, который глаза человека не могут обнаружить.
Астрономы используют весь электромагнитный спектр, чтобы наблюдать различные явления. Существуют современные телескопы, используемые для сопоставления структуры нашей Галактики.
Инфракрасные телескопы
Свет Вселенной доходит до Земли не только в видимой части спектра, но и в невидимой инфракрасной. Инфракрасные телескопы находят тусклые звезды и даже измеряют температуры планет в других солнечных системах.
Длина волны инфракрасного света космоса распространяются через облака, которые бы блокировали видимый свет Галактики.
С помощью больших инфракрасных телескопов, астрономы смогли заглянуть через пыль полосы Млечного пути в ядро нашей Галактики и увидеть свет Вселенной.
Это изображение космического телескопа “Хаббл” с орбиты нашей Земли показывает на расстоянии за 300 световых лет от нашей Галактики.
Млечный путь, как мы бы видели, если бы наши глаза могли видеть инфракрасную энергию. Изображение показывает массивные звезды кластеры и закрученные облака газа.
Большинство звезд излучают большую часть своей электромагнитной энергии, как видимый свет космоса, крошечную часть спектра, к которой наши глаза чувствительны. Поскольку длина колебаний коррелирует с энергией можно определить температуру: красные звезды – холодные, голубые – горячие. Холодные звезды излучают едва видимый свет космоса, их можно увидеть только с помощью инфракрасных телескопов.
Ультрафиолетовые телескопы
Вид спиральной галактики M81 в ультрафиолете, стал возможным благодаря космической обсерватории Galex запущенной НАСА в 2003 году
Космос излучает и ультрафиолетовые волны. Короче фиолетового цвета находится ультрафиолетовый или УФ свет который невидим для человеческих глаз.
УФ известен способностью получать солнечные ожоги.
Астрономы используют УФ для охоты на самые энергичные звезды и звезды недавно родившиеся. При просмотре далеких галактик с УФ телескопов, большинство звезд и газа исчезает, образуя скопления молодых звезд.
Рентгеновские лучи и гамма-лучи Вселенной
Помимо УФ с космоса приходят колебания другого электромагнитного спектра: рентгеновские лучи и гамма-лучи космоса. Наша атмосфера блокирует эти излучения, поэтому астрономы должны полагаться на телескопы в космосе, чтобы увидеть рентгеновское и гамма-излучения Вселенной.
Снимок космической рентгеновской обсерватории «Чандра» вокруг пульсара PSR B1509-58
Излучаются рентгеновские лучи из экзотических нейтронных звезд, из материала спирали вокруг черной дыры или диффузного облака газа в галактических кластерах, которые подогреваются до многих миллионов градусов. Между тем гамма-лучи имеют короткие волны и смертельны для человека. Гамма всплески – краткое мерцание гамма лучей от далеких галактик, когда звезда взрывается и создает черную дыру – относятся к числу самых энергичных единственных событий во Вселенной.
Если бы люди могли видеть рентгеновские лучи на большие расстояния, то увидели бы туманности вокруг пульсара PSR B1509-58. Это изображение космической рентгеновской обсерватории «Чандра» пульсара оставшегося после сверхновой, расположенный на удалении 17 000 световых лет.
С помощью телескопов, чувствительных к ряду различных длин волн спектра, астрономы получили возможность заглянуть в широкий спектр объектов и явлений во Вселенной и увидеть не только ночное небо.
Источник
Почему на космических фотографиях не видно звёзд?
Вновь отвечаем на вопрос, который прислал один из наших подписчиков:
Почему когда мы с земли смотрим в космос звёзды видно, а когда космонавты вылетают в космос и там фоткаются звезд не видно?
На снимках космонавтов и космических кораблей, сделанных в условиях космоса, действительно часто не видно звёзд или видны только ярчайшие из них.
Но это связано не с тем, что наблюдения происходят на Земле и на орбите. Причины у этого совсем другие. Во-первых, видимость на фото звёзд зависит от чувствительности матрицы фотоаппарата, её разрешения и времени экспозиции.
Человеческий глаз также имеет свою чувствительность и аналог экспозиции и мы видим звёзды яркость которых не ниже определённой границы, если попытаться сделать снимок звёздного неба на камеру телефона, то на нём так же, как и на снимках из космоса большинство или даже все звёзды будут не видны, их свет просто сильно тусклый, чтобы фотоаппарат смог его зафиксировать.
Но если взять специальный фотоаппарат с долгой экспозицией и высоким разрешением, то на снимке можно будет увидеть значительно больше звёзд, чем видит человеческий глаз.
Так что глазами космонавты видят значительно больше звёзд чем на фото. Во-вторых, на видимость звёзд влияет засветка от более ярких объектов. В крупном мегаполисе ночью невозможно разглядеть ни одной звезды в небе из-за того, что их свет перекрывается светом города. Эту засветку называют световым загрязнением .
Световое загрязнение является одной из причин, почему современные дорогостоящие телескопы работающие в оптическом диапазоне стараются размещать подальше от человеческого жилья высоко в горах.
На орбите засветка происходит за счёт света от Солнца, а также из-за света отражаемого Луной и Землёй. На борту МКС большую часть времени одно из этих тел создаёт засветку и без специальных фотоаппаратов её устранить нельзя, но всё же на некоторых космических фотографиях есть
Что касается наблюдения звёзд на орбите невооруженным глазом, то и здесь световое загрязнение, прежде всего от Солнца может сильно затруднить наблюдение.
Так, к примеру Юрий Гагарин видел звёзды только находясь в тени Земли, а астронавты миссий Аполлон находясь на Луне могли наблюдать звёзды невооруженным глазом, только укрывшись от Солнца в тени посадочного модуля.
Подписывайтесь на наш канал здесь, а также на наш канал на youtube . Каждую неделю там выходят видео, где мы отвечаем на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!
Источник
Реальные фотографии космоса, в которые трудно поверить.
Сегодня мы хотим показать вам подборку самых удивительных и невероятных изображений космоса.
С первого взгляда кажется, что на этой фотографии запечатлён атом или какая-то другая микрочастица, но это не так.
Американское национальное аэрокосмическое агентство (NASA) 14 февраля 1990 года дало зонду Voyager 1 особую команду, что просил сделать известный астроном Карл Саган. В этот момент зонд уже завершил свои основные задачи, пересёк орбиту Нептуна и двигался в сторону пояса Койпера. Он перенаправил камеру и сделал серию снимков Солнечной системы, среди которых был и данный снимок. На нём отобразилась едва заметная голубая точка – Земля, находившаяся в тот момент на расстоянии 6,05 млрд км от зонда.
Очередная интересная фотография из серии фотоснимков NASA. Вокруг неё разгорелось немало споров: многие сторонники теорий заговора посчитали, что данная фотография является доказательством отсутствия космоса как такового, что все мы живём под инопланетным или божественным куполом. Они пришли к такому выводу, так как на фото Луна выглядит не реалистично и имеет необычный цвет.
Эта фотография была сделана при помощи камеры DSCOVR, которая не предназначена для красочных снимков, а используется для исследования химического состава земной атмосферы. Её 10 сенсоров позволяют получать снимки в узких диапазонах, разбросанных от инфракрасного до ультрафиолетового, что необходимо для определения содержания кислорода, водорода, углекислого газа и различных летучих соединений в атмосфере.
В связи с этим DSCOVR не может похвастаться хорошей цветопередачей. Обрабатывая изображения из различных участков спектра и соединяя их в один снимок, удаётся получить привычное нам изображение Земли.
Но на Луне нет ни кислорода, ни водорода ни других газов, только породы, а DSCOVR и его камера не предназначены для идентификации горных пород и не могут нормально предать их цвет. Поэтому Луна выглядит на снимках, как низкосортная компьютерная графика.
На следующем космическом снимке мы можем увидеть северный полюс Солнца. Это композитный снимок, полученный европейскими учёными ESA (European Space Agency) при помощи зонда Улисс (Одиссей). С Земли невозможно увидеть эту часть поверхности Солнца.
Что интересно, зонд Улисс вообще не имеет обычных видео или фотокамеры. Он производит съёмку в ультрафиолетовом, гамма и рентгеновском диапазонах, а данное фото было получено после обработки данных с зонда учёными из ESA.
Уникальный комплекс из радиотелескопов EHT (Event Horizon Telescope) позволил получить первую фотографию огромной чёрной дыры в центральной части галактики М87. Для создания этого уникального изображения пришлось на суперкомпьютерах обработать просто невероятное количество данных, порядка 5 петабайт, это настолько много, что проще оказалось перевезти жёсткие диски самолётом, чем пересылать данные через интернет. Все радиотелескопы системы тщательным образом откалибровали, чтобы в итоге получить единое изображение. На данный момент это единственное в мире прямое изображение чёрной дыры.
Если сравнивать полученное изображение чёрной дыры с изображениями, полученными в результате моделирования, то видно, что они очень похожи.
Это необычное явление запечатлено космическим зондом Галилео на Ио – спутнике Юпитера. Ио имеет наибольшую вулканическую активность среди всех тел солнечной системы, на её поверхности насчитали более 400 действующих вулканов. Это обусловлено близостью Ио к Юпитеру и её сильно вытянутой орбитой, в связи с чем возникает сильное приливное трение в недрах спутника и, как следствие, их разогрев.
Вселенная необъятна – вот что сразу же приходит на ум, когда смотришь на эту фотографию. Это самый глубокий снимок космоса, сделанный на сегодняшний день в оптическом диапазоне, если постараться, то на нём можно насчитать порядка 5,5 тысяч галактик.
Этот снимок опубликовали в 2012 году, он представляет собой совсем маленький участок ночного неба. Этот участок столь мал, что если вытянуть руку, его можно будет перекрыть ногтем одного пальца. При этом все видимые на снимке объекты настолько тусклые, что мы не можем их рассмотреть не то что невооружённым глазом, а даже при помощи любительских телескопов. Поэтому если просто взглянуть на данный участок неба, то мы увидим лишь темноту.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в телеграме и на youtube . Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос. Поддержать наш канал материально можно через patreon .
Источник