Почему не видно звезд в космосе?
Глядя на красочные фотографии нашей прекрасной Земли, сделанные космонавтами с борта Международной космической станции, вы наверняка замечали, насколько черное небо над нашей планетой. Как любили говорить раньше, небо на снимках «черное, как смоль». Но удивительным образом на небе совершенно не видно звезд!
Например, как на этом фото:
Почему на этом и других подобных снимках Земли из космоса не видно звезд? Фото: Scott Kelly/NASA
Почему же звезды не видны в космосе?
На самом деле звезды видны в космосе прекрасно — лучше, чем с Земли! Во всяком случае, в космосе атмосфера не мешает наблюдениям — звезды не мерцают, не переливаются разными цветами, не мигают и не дрожат, а светят ровным, спокойным светом. Если бы мы с вами сейчас вдруг перенеслись в космос, то картина, открывшаяся нам за стеклом скафандра, была бы невероятно красива и величественна: мы увидели бы почти 10 тысяч звезд, Млечный Путь, кольцом опоясывающий небо, несколько звездных скоплений и даже ближайшие галактики. И для этого не нужно было бы ждать погоды, взбираться в горы, укрываться от городской засветки в лесах и пустынях…
Что касается фотографий, то дело тут вот в чем. Если вы попробуете сфотографировать ночное небо на смартфон, то результат вас разочарует: у матрицы вашего телефона не хватит чувствительности, чтобы отобразить небо в полной красе. Чтобы получить красивую фотографию звездного неба, на котором отобразились бы даже самые тусклые звезды, нужно снимать с большой экспозицией. Говоря проще, нужно на протяжении долгого времени держать затвор фотокамеры открытым, чтобы накопить свет от звезд. Если же сделать моментальный снимок неба, то на нем вряд ли проявится хотя бы одна звезда.
Но именно это мы и наблюдаем на фотографиях Земли из космоса! Наша планета очень яркая, и для того, чтобы не засветить фотографию, космонавты снимают ее с очень короткими экспозициями. Из-за этого звезды просто не успевают проявиться на черном небе!
Фотография ночной стороны Земли. Пролетая над южным полушарием нашей планеты, японский астронавт Кимия Юи сфотографировал Млечный Путь и две яркие звезды. Это альфа и бета Центавра. Пониже их можно заметить и созвездие Южного Креста. Фото: Kimiya Yui/JAXA
Но есть и другие снимки нашей планеты из космоса — а именно снимки ночного полушария Земли! Чтобы на них что-либо проявилось, например, грозы и молнии или освещенные города, экспозиция должна достигать нескольких секунд. При такой выдержке на фотографиях легко проявляются и звезды!
В качестве примера предлагаю вам красивый видеоролик, смонтированный из множества фотографий Земли, сделанных с борта Международной космической станции. Автор видео выстроил длинную цепочку фотографий, а затем запустил ее со скоростью 24 кадра в секунду, так, чтобы мы увидели не отдельные кадры, а самый настоящий фильм.
В этом фильме показаны и дневные, и ночные виды нашей планеты. Вы сами можете убедиться, что на ночных снимках звезды проявляются отлично!
Источник
Видны ли звезды космонавтам?
Рассматривая снимки Земли с Международной космической станции, можно заметить, что всюду планета располагается на абсолютно черном фоне. Куда же деваются все звезды, которые с земной поверхности видны невооруженным глазом и видны ли они космонавтам?
Почему не видно звезд на фото с МКС?
Ответ на этот вопрос наверняка не удивит тех, кто разбирается в искусстве фотографии. Любой фотоаппарат освещен светочувствительным элементом. У современных устройств его функции выполняет матрица. Яркость снимка зависит от количества фотонов света, которые попали на этот элемент.
Фото ночного неба с длинной выдержкой
Чтобы сделать качественный снимок, фотографу необходимо отрегулировать несколько параметров. Одним из них является выдержка (составляющая экспозиции). Это отрезок времени, в течение которого свет попадает на светочувствительный элемент при открытом затворе фотоаппарата. Соответственно, чем больше выдержка, тем ярче получится фото.
У камеры есть параметр – динамический диапазон. Устройство имеет определенный предел чувствительности относительно воспринимаемого черного и белого света. Другими словами, если на элемент попадет слишком много фотонов света (больше, чем может воспринять камера), участок на фото получится засвеченным и наоборот.
Эти особенности фотосъемки напрямую связаны со снимками с МСК. Чтобы получить качественное фото Земли с освещенной Солнцем стороны, выдержка должна быть короткой, практически мгновенной, поскольку наша планета при этом очень яркая. Соответственно звезды, находящиеся на значительном расстоянии, издают слишком слабый свет, чтобы камера уловила его.
Фото Земли из космоса
Для съемки непосредственно звезд требуется длительная выдержка, чтобы элемент накопил достаточное количество света. При этом в кадре не должно быть других объектов, в частности Земли. В противном случае на фото они будут выглядеть сплошными белыми пятнами. Одновременно с Землей звезды могут попадать на фото в том случае, если она фотографируется с неосвещенной стороны – когда для нас наступает ночь.
То же самое касается попыток сфотографировать с земной поверхности ночное небо – Луну и звезды. Спутник затмевает своим светом все остальные объекты, поэтому на снимках они не отображаются.
Чтобы наблюдать за различными небесными телами и фиксировать их, ученые разрабатывают специальные технологии. Они позволяют либо создать искусственное затмение для слишком яркого источника, либо «обнулить» его свечение. Первая технология успешно используется космическим аппаратом SOHO, который ведет наблюдения за Солнцем с 1995 г. На фотографиях с этой обсерватории видны объекты до 6-й звездной величины.
Видят ли звезды космонавты?
Космонавтам звезды видны даже лучше, чем с поверхности Земли. Они горят ярким немерцающим светом. В пределах Млечного Пути можно отчетливо рассмотреть отдельные звездные скопления.
Единственное условие – МКС не должна освещаться солнечным светом, так как в данном случае происходит тот же эффект, что и на Земле днем. Солнце затмевает звезды для наших глаз. Но в отличие от земной поверхности, где свет рассеивается атмосферой, в открытом космосе достаточно заслонить светящиеся объекты и звезды снова станут различимыми.
Самая яркая звезда – Сириус
Почему человеческие глаза могут различать Луну и звезды одновременно, а фотокамеры – нет? Дело в том, что у зрения имеется более широкий диапазон между максимально черным и белым цветом. Можно сказать, что наши глаза чувствительнее.
Космонавты видят звезды и более отчетливо, чем наблюдатели с поверхности Земли, если космическая станция находится в тени нашей планеты. Если же она освещается солнечным светом, то для улучшения видимости достаточно заслонить яркий объект.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Веб-камеры Космос
Планета Земля из космоса с камер Международной космической станции (МКС)Онлайн трансляция камеры МКС в реальном времени с орбиты.
Нахождение в данный момент пилотируемой орбитальной станции ISS (International Space Station, международное название МКС).
Виртуальный тур внутри международной космической станции
Web-камера для наблюдения за Солнцем. Изображение Солнца передается из космоса каждые 6 часов. www.umbra.nascom.nasa.gov
Web-камера для наблюдения за Луной. Изображение веб-камеры обновляется каждую минуту. www.spacegid.com
Веб камера Вселенной обновляется один раз в сутки, изображение сделано с помощью космического телескопа Хаббл. www.apod.nasa.gov
Веб-камеры Космоса в реальном времени
Несмотря на то, что технологии с момента первого полета в космос человека шагнули далеко вперед, большинству людей, живущих на планете Земля, Вселенная доступна только в виде ночного неба со звездами и луной. Тем, кто хочет прикоснуться к таинственным космическим просторам и увидеть интересные объекты своими глазами, помогут веб-камер космоса. А ведь еще 10-15 лет это было невозможно.
Планета Земля: вид из космоса
Камеры, установленные на Международной космической станции, позволяют посмотреть на нашу «голубую» планету и увидеть ее такой же, какой ее более полувека назад видел Юрий Гагарин. Нажав на кнопку «Пуск», вы в режиме реального времени увидите рельеф планеты, океаны, моря, горы, вместе с веб-камерой МКС проплывете над разными странами.
Международная космическая станция – это самый грандиозный объект, созданный человеком в космосе. Ее параметры впечатляют:
длина – 51 метр;
ширина – 109 метров;
высота – 20 метров;
вес – почти 418 тонн.
Именно к ней стыкуется наш «Союз». Станция собиралась из нескольких модулей, сегменты которых производились в разных странах, принимавших участие в строительстве МКС. Станция летит со скоростью 28 тысяч км/час. Чтобы совершить полный оборот вокруг Земли, ей нужно всего полтора часа. За это время с помощью веб-камеры космоса вы тоже сможете облететь землю и всего за 90 минут дважды увидеть закаты и рассветы над разными континентами планеты.
Что еще можно увидеть через веб-камеры космоса в режиме онлайн
Когда веб-камеры МКС направлены на Землю, то можно рассмотреть ландшафт. Острова в морях и океанах, горные хребты, заснеженные вершины и безбрежная поверхность пустынь – все это проплывает перед глазами в режиме прямой трансляции. В дневное время отчетливо видны облака, циклоны и антициклоны.
Попав в ночную зону, вы увидите поверхность Луны и самые яркие звезды. Это потрясающее зрелище дает полное ощущение присутствия в космическом корабле и наблюдения за объектами вселенной через иллюминатор. В грозовой зоне видны вспышки молний, а если погода ясная, то можно разглядеть огни мегаполисов. Для этого нужно развернуть изображение в полный экран.
Трансляция МКС онлайн
Международная космическая станция – это результат работы огромного количества людей из разных стран. Когда на ней происходят важные или значимые события, воспользовавшись веб-камерой онлайн, можно увидеть даже выходы экипажей в открытый космос, а также стыковки и процесс смены экипажа.
Полную картину происходящего дает звуковое сопровождение трансляции. Космонавты ведут диалоги с Центром Управления Полетом и между собой. Только с помощью веб-камеры из космоса вы сможете узнать о чем говорят члены сменных экипажей, готовясь к стыковке, чем они заняты и как ведут себя во время приближения новой смены.
Интересные факты, о которых вы узнаете с помощью веб-камер космоса
Никакая, даже самая качественная запись не способна предать фантастические ощущения от просмотра трансляции в прямом эфире.
Потрясающее впечатление производит не только вид Земли с орбиты, но и нечастые природные явления – фантастическое полярное сияние или грозный ураган.
Когда камера переключается на Вселенную, вы увидите звездное небо таким, каким его видят космонавты, находясь на высоте более 400 км. Для примера, Москву и Нижний Новгород отделяет такое же расстояние.
Самые потрясающие эфиры происходят во время стыковки и выхода космонавтов в открытый космос. В это время за происходящим через веб-камеры космоса наблюдают сотни тысяч человек, поэтому канал может перегружаться, а связь – прерываться.
Еще несколько лет назад люди могли наблюдать за космосом только через призму телескопа и довольствоваться картинками с изображениями звезд, планет, Луны и Солнца в научных журналах. А сегодня каждый может устроить виртуальное путешествие по Вселенной, воспользовавшись веб-камерами космоса.
Источник
Можно ли увидеть звёзды днём?
Существует старое и довольно распространенное убеждение, что днем из глубокого колодца можно увидеть звезды. Время от времени это утверждают вполне авторитетные авторы. Более двух тысячелетий назад древнегреческий философ Аристотель писал, что звезды могут быть видны днем из глубокой пещеры. Позже римский ученый Плиний повторил то же самое, заменив пещеру колодцем.
Немало писателей упоминало об этом в своих произведениях: помните, у Киплинга — «звезды видны в полдень со дна глубокого ущелья». А Роберт Болл в своей книге «Star-Land» (Бостон, 1889 г.) дает подробные рекомендации, как наблюдать днем звезды со дна высокой печной трубы, объясняя эту возможность тем, что в темной печной трубе зрение человека становится более острым.
Видны ли звезды днём?
Знаменитый немецкий естествоиспытатель и путешественник Александр Гумбольдт, пытаясь увидеть звезды днем, спускался в глубокие шахты Сибири и Америки, но безрезультатно. В наши дни тоже есть беспокойные головы. Например, журналист газеты «Комсомольская правда» Леонид Репин в номере от 24 мая 1978 года писал:
«Говорят, что и среди бела дня можно увидеть звезды на небе, если спуститься в глубокий колодец. Однажды я решил проверить, правда ли это, спустился в шестидесятиметровый колодец, а звезд так и не смог разглядеть. Только маленький квадратик ослепительно синего неба».
Вот еще одно свидетельство. Опытный любитель астрономии из города Спрингфилд (штат Массачусетс, США) Ричард Сандерсон так описывает свои наблюдения в журнале Skeptical Inquirer:
«Как-то лет двадцать назад, когда я работал практикантом в планетарии спрингфилдского Музея науки, мы с коллегами стали спорить об этом древнем поверии. Наш спор услышал директор музея Франк Коркош и предложил разрешить его экспериментально. Он отвел нас в подвал музея, где начиналась высокая и узкая печная труба. В ней была маленькая дверца, в которую мы смогли просунуть свои головы. Я помню чувство возбуждения от перспективы среди бела дня увидеть ночные светила.
Посмотрев вдоль дымохода наверх, я увидел сияющий кружок голубого неба на фоне непроницаемой черноты печного нутра. От окружающей темноты зрачки моих глаз расширились, и клочок неба заблестел еще ярче. Я сразу понял, что с помощью этого „прибора“ мне не удастся увидеть звезды днем. Когда мы выбрались из музейного подвала, директор Коркош заметил, что только одну звезду можно наблюдать днем в хорошую погоду: это — Солнце».
Итак, свидетели утверждают, что звезды днем из глубокого колодца, равно как и из высокой трубы, не видны. Однако не будем торопиться с выводами: сквозь некоторые трубы увидеть днем звезды все-таки можно. В данном случае речь идет об астрономических трубах — телескопах.
Почему звёзды не видно днём?
В чем же тут дело? Почему «труба с линзами» позволяет видеть звезды днем, а простая труба — нет?
Прежде всего, давайте подумаем, почему звезды днем не видны? Ответ довольно очевиден: просто потому, что от рассеянного атмосферой солнечного света дневное небо яркое. Если по какой-то причине этот фон ослабнет, например, произойдет полное солнечное затмение, то яркие звезды и планеты будут прекрасно видны днем.
Также хорошо они видны в открытом космическом пространстве или с поверхности Луны, где небо абсолютно черное, и никакого светового фона нет. Почему же рассеянный в земной атмосфере солнечный свет скрывает от нас звезды? Ведь их собственный свет при этом не ослабевает.
Наше зрение
Чтобы понять это, нужно представить себе механизм нашего зрения. Как известно, главная линза, зрачок, создает изображение на задней стенке поверхности глаза, покрытой светочувствительным слоем — сетчаткой, которая состоит из большого числа элементарных приемников света — колбочек и палочек. Они по-разному чувствительны к свету, но для нас это сейчас не важно, и поэтому для простоты будем все их называть колбочками. Важно же то, что каждая колбочка передает в мозг информацию о потоке падающего на нее света, а мозг синтезирует из этих отдельных сообщений (сигналов) цельную картину увиденного.
Глаз — очень сложный приемник информации, и в некотором роде он подобен «умному» электронному устройству, например, радиоприемнику. У него есть система автоматической регулировки усиления, которая снижает чувствительность глаза при ярком свете и повышает ее в темноте.
Есть у него и система шумоподавления, которая сглаживает случайные колебания светового потока, как по времени, так и по поверхности сетчатки. Эта система имеет определенные пороговые характеристики, поэтому глаз не замечает быстрых изменений изображения (принцип кино) и малых флуктуаций яркости.
Когда мы наблюдаем звезду ночью, поток света от нее на одну колбочку хоть и мал, но существенно превосходит поток от темного неба, падающий на соседние колбочки. Поэтому мозг фиксирует это как значимый сигнал. Но днем на колбочки падает так много света от неба, что небольшая добавка в виде света звезды, приходящаяся на один из этих элементов, не ощущается и «списывается» на флуктуации.
Простой эксперимент
Довольно легко убедиться, что именно яркий фон неба скрывает от нас звезды. Вот какой эксперимент по этому поводу советует провести Яков Перельман в своей «Занимательной астрономии» («Гостехиздат», 1949 г., стр. 155):
«Несложный опыт может наглядно прояснить исчезновение звезд при дневном небе. Для его проведения в боковой стенке картонного ящика пробивают несколько дырочек, расположенных наподобие какого-нибудь созвездия, а снаружи наклеивают лист белой бумаги. Ящик помещают в темную комнату и освещают изнутри: на пробитой стенке явственно выступают тогда освещенные изнутри дырочки — это звезды на ночном небе. Но стоит только, не прекращая освещения изнутри, зажечь в комнате достаточно яркую лампу — и искусственные звезды на листке бумаги бесследно исчезают: это „дневной свет“ гасит звезды».
Звезда может стать видимой на фоне дневного неба только в том случае, если поток света от нее будет сравним с потоком от площадки неба, которую зрачок проецирует на одну колбочку. Замечу, что угловой размер этой площадки называется разрешающей способностью человеческого глаза и составляет около 1 угловой минуты.
Какую звезду можно увидеть днём?
Из всех звездообразных объектов лишь Венера иногда видна на дневном небе. Увидеть ее непросто: небо должно быть идеально чистым, и нужно приблизительно знать, в каком месте на небе в данный момент она находится.
Все остальные планеты и звезды имеют блеск значительно слабее, чем у Венеры, поэтому найти их без телескопа днем совершенно невозможно. Впрочем, некоторые астрономы утверждают, что при идеальных условиях им удавалось днем наблюдать Юпитер, который в несколько раз слабее Венеры. Но вот ярчайшую звезду нашего небосвода Сириус пока еще никому не удавалось наблюдать днем с уровня моря. Правда, говорят, что ее видели высоко в горах, на фоне темно-фиолетового неба.
Как работает телескоп
Что же делает телескоп, позволяя нам без труда наблюдать днем ночные светила? Очевидно, объектив телескопа собирает значительно больше света, чем зрачок глаза. Но в этом смысле изображения звезды и неба равноценны — при наблюдении в телескоп поток света от них в глаз увеличивается в одинаковое число раз, приблизительно равное отношению площади объектива к площади зрачка.
В данном случае гораздо важнее другое — телескоп улучшает разрешающую способность глаза: ведь он увеличивает угловой размер наблюдаемых объектов. При этом та площадка, что при наблюдениях невооруженным глазом проецируется на одну колбочку, в телескоп проецируется сразу на несколько колбочек, и значит на каждую из них приходится пропорционально меньше света (например, если телескоп увеличивает угловой диаметр объектов в, А раз, то наблюдаемая яркость неба уменьшается в А*2 раз). Однако звезда имеет очень малый угловой размер, и ее свет по-прежнему попадает на одну колбочку. Таким образом, свет звезды уже кажется «солидным» на фоне уменьшенной яркости неба. И она становится заметной.
Что же получается: купи телескоп с большим увеличением и можешь рассматривать днем самые слабые звезды? Нет, это не так.
Земная атмосфера неоднородна, поэтому изображение звезды размывается и имеет вполне определенный угловой размер, хотя и очень малый. Ночью, при хорошей погоде, высоко в горах он составляет около 1 угловой секунды. А днем на уровне моря — не менее 2–3 угловых секунд.
Поэтому максимальное увеличение, которое мы можем использовать, будет определяться таким образом, чтобы звезда по-прежнему оставалась точечным источником. Оно равно примерно 30–60 крат. В более сильном увеличении смысла нет: изображение звезды будет проецироваться сразу на несколько колбочек, и станет ослабевать так же, как и яркость неба.
Давайте оценим, насколько слабые звезды становятся видны днем при помощи телескопа.
В ясную погоду дневное небо имеет яркость примерно -5m на квадратную минуту дуги, то есть приблизительно на одну колбочку. Блеск Венеры около -4m. Поэтому будем считать, что звезда становится видна, если ее блеск не более чем на одну звездную величину меньше поверхностной яркости неба с квадратной минуты.
Используя телескоп с увеличением, скажем, 45 крат, мы добьемся уменьшения яркости фона неба по сравнению с яркостью звезды в 452 (примерно в 2000 раз), то есть примерно на 8m. Значит, в поле зрения телескопа яркость неба снизится до +3m с квадратной минуты и тем самым нам станут доступны звезды до +4m. Опыт астрономических наблюдений показывает, что это действительно так.
Так видно ли звёзды из колодца?
С телескопом мы разобрались, теперь вернемся к колодцу. Может ли колодец уменьшить яркость неба для находящегося внутри него наблюдателя так, чтобы из него можно было увидеть звезды? В принципе, чисто геометрически, может, перекрыв все поле зрения за исключением маленькой области, поток света от которой будет сравним с потоком света от звезды.
Находящемуся на дне колодца наблюдателю отверстие должно быть видно под углом менее одной минуты. При диаметре колодца в 1м. его глубина должна быть более 1/sin1’=3.4 км!
При этом отверстие колодца наблюдателю будет видно лишь как светлая точка, яркость которой увеличится лишь на мгновение, если какая-либо звезда пройдет точно через зенит.При всем желании трудно считать данную процедуру «наблюдением звездного неба».
Высокая труба также может быть использована при наблюдениях звездного неба днем. Ведь она создает воздушный канал, в котором практически нет рассеянного солнечного света. И если эта труба пройдет через всю толщу атмосферы, то сквозь нее мы в любое время суток сможем увидеть звезды! Однако стоит учесть, что практически вся масса воздуха заключена в приземном слое атмосферы толщиной около 20 км. Длинная же должна быть труба!
Таким образом, поверье о наблюдении звезд днем из глубокого колодца, как, впрочем, и из высокой трубы, оказалось мифом. Однако откуда он взялся? Об этом можно лишь догадываться. Возможно, находясь на дне колодца или шахты, кто-то действительно заметил проходящую по небу Венеру. Но это очень маловероятно и в принципе возможно лишь в тропических странах, где Венера бывает видна в зените. Более правдоподобно, что, опустившись в колодец или глубокую пещеру, люди замечали на фоне темных стен освещенные Солнцем пылинки. Возможно, их и принимали за звезды.
Источник