Astronomia

Quale frazione di luce stellare, vista dalla Terra, è effettivamente luce riflessa?

Quale frazione di luce stellare, vista dalla Terra, è effettivamente luce riflessa?

Grazie alla luce stellare riflessa, molti pianeti e comete nel Sistema Solare sono stati visibili all'uomo da molto prima dello sviluppo dell'astronomia moderna.

Anche parte della luce stellare proveniente dall'esterno del Sistema Solare dovrebbe essere riflessa. Cioè, la luce emessa da una stella nella Via Lattea può incontrare un'altra stella ed essere riflessa verso la Terra. Normalmente, si presume che le stelle siano corpi neri perfetti, ma in realtà devono rimbalzare alcuni radiazione.

Inoltre, la luce delle stelle dovrebbe essere riflessa da esopianeti, lune, asteroidi, meteore, comete, nane brune, ecc. Quale frazione di luce stellare, vista ad occhio nudo dalla Terra, è effettivamente luce riflessa?


Una cifra davvero irrisoria. Hai solo bisogno di confrontare la luminosità dei pianeti visti dalla Terra con la luminosità del sole. Un calcolo molto approssimativo (considerando le magnitudini relative dei pianeti e del Sole) suggerisce che la luce emessa direttamente dal sole è 100 milioni di volte più luminosa della luce riflessa dai pianeti.

Noti che il sole non è un corpo nero perfetto e quindi riflette un po' di luce. Tuttavia riflette solo la luce riflessa su di esso dalle stelle, che sono una fonte di luce molto debole. E la maggior parte della luce delle stelle che cade sul sole viene assorbita. Non ho provato a stimare quanta luce del sole è il riflesso della luce delle stelle, ma è una proporzione molto piccola. Direi molto meno di un miliardesimo.

C'è una situazione in cui la luce riflessa è significativa, e cioè quando stelle molto luminose illuminano polvere e gas, per formare una nebulosa a riflessione. Questi sono comuni e almeno una parte della nebulosa di Orione è riflessa dalla luce delle stelle. Altre nebulose a riflessione sono troppo deboli per essere viste.

Anche se non ho una cifra esatta, è chiaro che quasi tutta la luce stellare viene emessa direttamente dalla stella, e sono necessarie attrezzature speciali per vedere la luce riflessa.


La risposta di @James K, sopra, è corretta (e l'ho votata), ma mi piacerebbe espanderla più di quanto consentano i commenti.

Non dimenticare la legge dell'inverso del quadrato! La luce stellare disponibile per essere riflessa diminuisce con il quadrato della distanza dalla stella al riflettore. Fatta eccezione per le binarie molto vicine, la legge dell'inverso del quadrato riduce drasticamente la quantità totale di luce riflessa.

C'è un modo semplice per risolverlo: Tutti la luce di una stella passa attraverso la sfera centrata sul Sole con un raggio pari alla distanza orbitale della Terra. (L'orbita terrestre può essere pensata come l'equatore di quella sfera). solo la luce che la Terra può riflettere è la piccola parte che la sua superficie intercetta. Il resto scorre oltre nello spazio.

Se r è il raggio della Terra e R è il raggio della sua orbita, la frazione intercettata e disponibile per essere riflessa è (r/2R)2. Con 4=4000 miglia e R=93.000.000 miglia, è poco più di 4*10-10 della luce solare è disponibile per essere riflessa dalla Terra. (La Terra ne riflette la maggior parte.) Se fai l'aritmetica, Mercurio, Venere, Giove e Saturno più o meno allo stesso modo e il resto dei pianeti danno un contributo piuttosto minore. Il totale riflesso (prima perdite di albedo!) è di circa 4*10-9 della luce del Sole.

Un sistema planetario più vicino rifletterà una proporzione maggiore della luce della stella centrale, ovviamente scala come il quadrato inverso. Se il sistema solare fosse dieci volte più compatto ma le dimensioni dei pianeti fossero invariate, i pianeti rifletterebbero intorno a 4*10-7 della luce del Sole. Ancora minuscolo.

L'unica volta che ottieni qualcosa che non sia minuscolo è nel caso di un binario vicino. Se un'altra stella delle stesse dimensioni del Sole orbitasse intorno al Sole a un solo diametro solare di distanza, intercetterebbe (e quindi avrebbe la possibilità di riflettere) circa il 6% della luce solare.

Questo supporta abbastanza fortemente la conclusione di James K.


Gli astronomi rilevano la luce esozodiaca vicino alle zone abitabili delle stelle vicine

La vista di questo artista da un pianeta immaginario intorno a una stella vicina mostra il brillante bagliore della luce esozodiacale che si estende nel cielo e inonda la Via Lattea. Questa luce è la luce delle stelle riflessa dalla polvere calda creata a seguito di collisioni tra asteroidi e l'evaporazione delle comete. La presenza di nuvole di polvere così spesse nelle regioni interne intorno ad alcune stelle potrebbe rappresentare un ostacolo all'imaging diretto di pianeti simili alla Terra in futuro. Credito: ESO/L. Calçada

Usando l'interferometro del Very Large Telescope, gli astronomi hanno scoperto la luce esozodiacale vicino alle zone abitabili intorno a nove stelle vicine. Questa luce è la luce delle stelle riflessa dalla polvere creata a seguito di collisioni tra asteroidi e l'evaporazione delle comete.

Utilizzando il Very Large Telescope Interferometer (VLTI) nel vicino infrarosso [1], il team di astronomi ha osservato 92 stelle vicine per sondare la luce esozodiacale della polvere calda vicino alle loro zone abitabili e ha combinato i nuovi dati con osservazioni precedenti [2]. Intorno a nove delle stelle mirate è stata osservata una luce esozodiacale brillante, creata dai grani incandescenti di polvere esozodiacale calda, o il riflesso della luce stellare su questi grani. La presenza di così grandi quantità di polvere nelle regioni interne intorno ad alcune stelle potrebbe rappresentare un ostacolo all'imaging diretto di pianeti simili alla Terra in futuro.

Da luoghi scuri e chiari sulla Terra, la luce zodiacale sembra un debole bagliore bianco diffuso visto nel cielo notturno dopo la fine del crepuscolo o prima dell'alba. È creato dalla luce solare riflessa da minuscole particelle e sembra estendersi dalle vicinanze del Sole. Questa luce riflessa non è solo osservata dalla Terra, ma può essere osservata da ogni parte del Sistema Solare.

Il bagliore osservato in questo nuovo studio è una versione molto più estrema dello stesso fenomeno. Sebbene questa luce esozodiacale - la luce zodiacale attorno ad altri sistemi stellari - fosse stata rilevata in precedenza, questo è il primo grande studio sistematico di questo fenomeno intorno alle stelle vicine.

Contrariamente alle osservazioni precedenti, il team non ha osservato polvere che in seguito si formerà in pianeti, ma polvere creata in collisioni tra piccoli pianeti di pochi chilometri di dimensione - oggetti chiamati planetesimi che sono simili agli asteroidi e alle comete del Sistema Solare. Polvere di questo tipo è anche l'origine della luce zodiacale nel Sistema Solare.

"Se vogliamo studiare l'evoluzione dei pianeti simili alla Terra vicino alla zona abitabile, dobbiamo osservare la polvere zodiacale in questa regione intorno ad altre stelle", ha detto Steve Ertel, autore principale dell'articolo, dell'ESO e dell'Università di Grenoble in Francia. "Rilevare e caratterizzare questo tipo di polvere attorno ad altre stelle è un modo per studiare l'architettura e l'evoluzione dei sistemi planetari".

Rilevare la polvere debole vicino alla stella centrale abbagliante richiede osservazioni ad alta risoluzione con alto contrasto. L'interferometria, che combina la luce raccolta contemporaneamente da diversi telescopi diversi, eseguita alla luce infrarossa è, finora, l'unica tecnica che consente di scoprire e studiare questo tipo di sistema.

Utilizzando la potenza del VLTI e spingendo lo strumento ai suoi limiti in termini di precisione ed efficienza, il team è stato in grado di raggiungere un livello di prestazioni circa dieci volte migliore di altri strumenti disponibili al mondo.

Per ciascuna delle stelle il team ha utilizzato i telescopi ausiliari da 1,8 metri per fornire luce al VLTI. Dove era presente una forte luce esozodiacale sono stati in grado di risolvere completamente i dischi di polvere estesi e separare il loro debole bagliore dalla luce dominante della stella [3].

Analizzando le proprietà delle stelle circondate da un disco di polvere esozodiacale, il team ha scoperto che la maggior parte della polvere è stata rilevata intorno alle stelle più vecchie. Questo risultato è stato molto sorprendente e solleva alcune domande per la nostra comprensione dei sistemi planetari. Qualsiasi produzione nota di polvere causata da collisioni di planetesimi dovrebbe diminuire nel tempo, poiché il numero di planetesimi si riduce man mano che vengono distrutti.

Il campione di oggetti osservati includeva anche 14 stelle per le quali è stata segnalata la rilevazione di esopianeti. Tutti questi pianeti si trovano nella stessa regione del sistema della polvere nei sistemi che mostrano luce esozodiaca. La presenza di luce esozodiacale in sistemi con pianeti potrebbe creare un problema per ulteriori studi astronomici sugli esopianeti.

L'emissione di polvere esozodiacale, anche a bassi livelli, rende significativamente più difficile rilevare pianeti simili alla Terra con l'imaging diretto. La luce esozodiacale rilevata in questo sondaggio è un fattore 1000 volte più luminosa della luce zodiacale vista intorno al Sole. Il numero di stelle che contengono luce zodiacale a livello del Sistema Solare è molto probabilmente molto più alto dei numeri trovati nel sondaggio. Queste osservazioni sono quindi solo un primo passo verso studi più dettagliati sulla luce esozodiacale.

"L'alto tasso di rilevamento trovato a questo livello luminoso suggerisce che deve esserci un numero significativo di sistemi contenenti polvere più debole, non rilevabile nella nostra indagine, ma ancora molto più luminosa della polvere zodiacale del Sistema Solare", spiega Olivier Absil, coautore del carta, dall'Università di Liegi. “La presenza di tale polvere in così tanti sistemi potrebbe quindi diventare un ostacolo per future osservazioni, che mirano a realizzare immagini dirette di esopianeti simili alla Terra”.

[1] Il team ha utilizzato lo strumento per visitatori VLTI PIONIER, che è in grado di collegare interferometricamente tutti e quattro i telescopi ausiliari o tutti e quattro i telescopi unitari del VLT all'Osservatorio del Paranal. Ciò ha portato non solo a una risoluzione estremamente elevata degli obiettivi, ma ha anche consentito un'elevata efficienza di osservazione.

[2] Precedenti osservazioni sono state fatte con l'array CHARA, un interferometro ottico astronomico gestito dal Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA) della Georgia State University, e il suo combinatore di fasci in fibra FLUOR.

[3] Come sottoprodotto, queste osservazioni hanno anche portato alla scoperta di nuove e inaspettate compagne stellari che orbitano attorno ad alcune delle stelle più massicce del campione. "Questi nuovi compagni suggeriscono che dovremmo rivedere la nostra attuale comprensione di quante di questo tipo di stelle sono in realtà doppie", afferma Lindsay Marion, autrice principale di un documento aggiuntivo dedicato a questo lavoro complementare utilizzando gli stessi dati.

Pubblicazione: “A rilevamento interferometrico nel vicino infrarosso di stelle di detriti-disco. IV. Un campione imparziale di 92 stelle meridionali osservate in banda H con VLTI/PIONIER,” di S. Ertel et al., che apparirà sulla rivista Astronomy & Astrophysics.


Un'applicazione recente: i "fatti" in contrapposizione ai dati empirici

Storia vera: questa domanda è stata postata all'inizio del 2021 a un mio amico di Facebook, un noto creazionista.

Il fatto che la luce delle stelle impieghi milioni di anni per raggiungere la terra non dimostra che la Bibbia si sbaglia?

Come abbiamo appreso nella Parte 1, non esiste un "fatto" come affermato in quella domanda poiché ha un presupposto nascosto che "c" sia costante su 13,8 BY. Conosciamo solo “c” da 159 anni, il resto è un presupposto che si basa su un'enorme, massiccia estrapolazione dei dati empirici del SOL che certamente non sappiamo essere effettivamente veri! Infatti, anche negli ambienti scientifici secolari, dove la velocità della luce è stata variata sperimentalmente (più lenta o più veloce del SOL "costante"), l'opinione che il SOL è sempre stato "costante" è giustamente messa in discussione:

  • Libro del 2003 Più veloce della velocità della luce(2003) di Joao Magueijo, PhD in Fisica Teorica, Cambridge, parla di VSL (Varying Speed ​​of Light)
  • 30 GIU 2004, New Scientist, “La velocità della luce potrebbe essere cambiata di recente“
  • 27 APR 2013, Live Science, “La velocità della luce potrebbe non essere costante, dicono i fisici“
  • 20 GEN 2015, Smithsonian Magazine, “La velocità della luce può variare“
  • 5 MAR 2017, Astronomia Popolare, “LA VELOCITÀ DELLA LUCE: POTREBBE CAMBIARE? Nuova matematica che prevede un universo in evoluzione“
  • 16 LUG 2020, Space.com, “Perché la velocità della luce è così com'è?“

1 risposta 1

Probabilmente potresti fare di peggio che supporre che l'effetto scali linearmente con il flusso incidente (per bassi livelli di flusso) e quindi calcolare il rapporto dei flussi.

Se la magnitudine cumulativa è -6,5, allora questa sarà confrontata con -12,5 per la Luna piena (varia ovviamente con la distanza Terra-Luna). Probabilmente possiamo supporre che lo spettro della luce lunare non sia troppo diverso dallo spettro medio della luce stellare.

Sei magnitudini sono un fattore di $10^<-6/2,5>= 0.004$ più debole. Quindi mi aspetterei che l'effetto della luce delle stelle sia 250 volte inferiore al già piccolo effetto della luce riflessa dalla luna piena.

Il documento a cui fai riferimento non può distinguere facilmente l'effetto di riscaldamento della luce solare riflessa dalla Luna dal fatto che la Terra tende ad essere leggermente più vicina al Sole durante la luna piena, e in realtà conclude che quest'ultimo è probabilmente più importante. Concluderei quindi che non c'è possibilità di rilevare alcun effetto di riscaldamento dalla luce delle stelle.


I cieli notturni della Terra non sono affatto neri

L'oscurità che vediamo dalla Terra non può mai essere oscura al 100%.

“Tutto quello che voglio è l'oscurità. Oscurità e silenzio”. -Sylvia Plath

Se dai un'occhiata al cielo notturno da una posizione estremamente buia, lontano da tutte le luci della città, i lampioni, la pesca dei calamari e altre fonti di inquinamento luminoso causato dall'uomo, sarai trattato con uno dei panorami più spettacolari della natura : la vista dello spazio esterno stesso. Pensiamo allo spazio come la cosa più nera che ci sia, come se fosse l'assenza di qualsiasi forma di luce. Per quanto riguarda la luce visibile, il telescopio spaziale Hubble rappresenta la nostra migliore visione dell'universo oscuro e distante. Il periodo più lungo mai osservato in una regione dello spazio è stato per un totale di 23 giorni. Quando lo ha fatto, ecco cosa ha trovato.

Certo, potresti guardare un'immagine come questa e vedere le brillanti galassie e le loro stelle di tanto tempo fa, e pensare che se solo potessimo vedere ancora più lontano, forse l'intero cielo sarebbe pieno di fonti di luce. Ma non è affatto così! L'Universo è limitato in termini di quantità di "roba" osservabile per noi, poiché possiamo vedere solo fino al Big Bang e fino a quando la luce ha viaggiato nei 13,8 miliardi di anni da allora. Potrebbero esserci centinaia di miliardi di galassie nell'Universo, ma distribuite su una sfera di 46 miliardi di anni luce di raggio, ci saranno molte lacune dalla nostra linea di vista. E l'Universo non è affatto nato con le galassie, ci sono volute almeno centinaia di milioni di anni perché le prime si formassero.

In altre parole, c'è un limite a ciò che qualsiasi telescopio, in linea di principio, può vedere. Ma gli spazi tra quelle galassie - almeno per gli occhi ultravioletti, visibili e infrarossi (il tipo di luce prodotta dalle stelle) - è veramente nero. Ma solo, cioè, se lo guardi dallo spazio. L'immagine spettacolare che adorna la parte superiore di questo articolo è stata scattata da Yuri Beletsky presso l'Osservatorio europeo meridionale e mostra quanto siano davvero colorati i cieli della Terra. Parte di ciò che vedi è intuitivo, mentre altre parti possono essere piuttosto sorprendenti e si basano su una fisica intricata. Eppure quella singola immagine racchiude tutta una serie di ragioni per cui il cielo notturno della Terra non è mai completamente buio.

In basso all'orizzonte, c'è un debole bagliore giallastro che può essere visto dalla maggior parte delle località della Terra. Ciò è dovuto principalmente all'attività umana e alle luci che abbiamo installato per illuminare le nostre città di notte. Anche in un luogo incontaminato del cielo scuro, come in alto nelle Ande in Cile, questo debole e remoto inquinamento luminoso si mostra all'orizzonte e macchia l'oscurità del cielo.

Un'altra fonte di luce sono le stelle nel nostro stesso cielo. Sebbene, come si vede dalla Terra, ci siano forse solo poche migliaia di stelle che l'occhio umano può percepire, questa è una luce sufficiente che anche in una notte completamente senza luna, c'è una quantità residua di inquinamento luminoso che proviene dalla cortesia del cielo stesso. Proprio come la luce indiretta del Sole risplende attraverso l'atmosfera terrestre, conferendo al cielo il suo colore blu illuminato, anche la luce delle stelle può farlo, anche se in modo molto più attenuato.

Quando la galassia è sorta, anche quella è una fonte di luce nel cielo notturno. Sebbene la luce della Via Lattea appaia diffusa agli occhi umani, piuttosto che puntiforme, fa di più che viaggiare in linea retta fino a raggiungere i tuoi occhi. Inoltre cade ovunque nell'atmosfera terrestre, dove può essere disperso, dando un debole effetto di "luce bianca" anche alle parti scure del cielo.

Inoltre, anche altre galassie, visibili anche dalla Terra, svolgono un ruolo. Mentre solo poche altre galassie sono visibili ad occhio nudo, tra cui Andromeda, Triangulum e le Grandi e Piccole Nubi di Magellano, anche quelle oltre il limite della visione umana contribuiscono alla luminosità complessiva del cielo. Questo è vero per le stelle oltre il limite della visione umana e tutto ciò che emette luce che colpisce la Terra si diffonde nell'atmosfera e può essere rilevato da una telecamera sufficientemente sensibile. Sebbene il sito del Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) dell'ESO si trovi a un'altitudine incredibilmente elevata e abbia notoriamente una bassa turbolenza nell'atmosfera, non è affatto come essere nello spazio, che è dove devi essere per ottenere questo effetto scendere a zero.

E se tu fossi nello spazio, potresti vedere ciò che vedono gli astronauti a bordo della stazione spaziale internazionale: una combinazione di "bagliori" verdi (inferiori) e rossi (più alti) provenienti dai tratti più alti dell'atmosfera terrestre. Questo effetto è noto come bagliore dell'aria e si presenta in uno strato sottile sopra la porzione dell'atmosfera in cui risiedono tutti i tipi di forme di vita. Ma da più di 100 chilometri in su, questo fenomeno può essere visto da terra con un'attrezzatura sufficientemente sensibile.

La luce del Sole non è solo nella porzione visibile dello spettro, ma include anche la luce ultravioletta e le particelle del vento solare che sono in grado di eccitare e ionizzare alcuni degli atomi e delle molecole nell'atmosfera superiore. Nel corso della notte gli ioni e gli elettroni che si erano separati (o eccitati) tornano insieme e ciò provoca l'emissione di luce di particolari frequenze. Una di queste frequenze - la più forte negli atomi di ossigeno - dà origine alla luce verde, mentre ad altitudini ancora più elevate, una transizione diversa (principalmente negli atomi di idrogeno) dà origine a un bagliore d'aria rosso.

Questi bagliori sono sempre presenti e differiscono da luogo a luogo solo per grandezza. E infine, ci sono gli effetti delle nuvole. Sebbene in una notte molto buia, le nuvole possano semplicemente apparire come macchie di oscurità, in realtà sono riflettenti tanto quanto lo sono durante il giorno. Di tutta la luce che risplende sulla Terra, una parte verrà riflessa e parte di quella luce si rifletterà nuovamente sulle nuvole, facendole apparire tutte illuminate dalla Terra.

Mentre le profondità dello spazio dove non ci sono stelle o galassie possono essere veramente prive di luce stellare, inclusa la luce ultravioletta, visibile e nel vicino infrarosso, il cielo visto dalla Terra non raggiungerà mai la vera oscurità. C'è un limite all'oscurità quando lo raggiungiamo sulla Terra, e questa è una delle conseguenze inevitabili dell'avere la nostra atmosfera. Se vuoi le ultime vedute dell'Universo, tu avere andare nello spazio!


VLTI rileva la luce esozodiacale: nuova sfida per l'imaging diretto delle eso-Terre

Utilizzando tutta la potenza dell'interferometro del Very Large Telescope, un team internazionale di astronomi ha scoperto la luce esozodiacale vicino alle zone abitabili intorno a nove stelle vicine. Questa luce è la luce delle stelle riflessa dalla polvere creata a seguito di collisioni tra asteroidi e l'evaporazione delle comete. La presenza di così grandi quantità di polvere nelle regioni interne intorno ad alcune stelle potrebbe rappresentare un ostacolo all'imaging diretto di pianeti simili alla Terra in futuro.

Utilizzando il Very Large Telescope Interferometer (VLTI) nel vicino infrarosso [1], il team di astronomi ha osservato 92 stelle vicine per sondare la luce esozodiacale della polvere calda vicino alle loro zone abitabili e ha combinato i nuovi dati con osservazioni precedenti [2]. Intorno a nove delle stelle mirate è stata osservata una brillante luce esozodiacale, creata dai grani incandescenti di polvere esozodiaca calda, o il riflesso della luce stellare su questi grani.

Da luoghi scuri e chiari sulla Terra, la luce zodiacale sembra un debole bagliore bianco diffuso visto nel cielo notturno dopo la fine del crepuscolo o prima dell'alba. È creato dalla luce solare riflessa da minuscole particelle e sembra estendersi dalle vicinanze del Sole. Questa luce riflessa non è solo osservata dalla Terra, ma può essere osservata da ogni parte del Sistema Solare.

Il bagliore osservato in questo nuovo studio è una versione molto più estrema dello stesso fenomeno. Sebbene questa luce esozodiacale, la luce zodiacale attorno ad altri sistemi stellari, fosse stata precedentemente rilevata, questo è il primo grande studio sistematico di questo fenomeno intorno alle stelle vicine.

Contrariamente alle osservazioni precedenti, il team non ha osservato polvere che in seguito si formerà in pianeti, ma polvere creata in collisioni tra piccoli pianeti di pochi chilometri di dimensione - oggetti chiamati planetesimi che sono simili agli asteroidi e alle comete del Sistema Solare. Polvere di questo tipo è anche l'origine della luce zodiacale nel Sistema Solare.

"Se vogliamo studiare l'evoluzione dei pianeti simili alla Terra vicino alla zona abitabile, dobbiamo osservare la polvere zodiacale in questa regione intorno ad altre stelle", ha detto Steve Ertel, autore principale dell'articolo, dell'ESO e dell'Università di Grenoble in Francia. "Rilevare e caratterizzare questo tipo di polvere attorno ad altre stelle è un modo per studiare l'architettura e l'evoluzione dei sistemi planetari".

Rilevare la polvere debole vicino alla stella centrale abbagliante richiede osservazioni ad alta risoluzione con alto contrasto. L'interferometria, che combina la luce raccolta contemporaneamente da diversi telescopi diversi, eseguita alla luce infrarossa è, finora, l'unica tecnica che consente di scoprire e studiare questo tipo di sistema.

Utilizzando la potenza del VLTI e spingendo lo strumento ai suoi limiti in termini di precisione ed efficienza, il team è stato in grado di raggiungere un livello di prestazioni circa dieci volte migliore di altri strumenti disponibili al mondo.

Per ciascuna delle stelle il team ha utilizzato i telescopi ausiliari da 1,8 metri per fornire luce al VLTI. Dove era presente una forte luce esozodica sono stati in grado di risolvere completamente i dischi di polvere estesi e separare il loro debole bagliore dalla luce dominante della stella [3].

Analizzando le proprietà delle stelle circondate da un disco di polvere esozodiacale, il team ha scoperto che la maggior parte della polvere è stata rilevata intorno alle stelle più vecchie. Questo risultato è stato molto sorprendente e solleva alcune domande per la nostra comprensione dei sistemi planetari. Qualsiasi produzione nota di polvere causata da collisioni di planetesimi dovrebbe diminuire nel tempo, poiché il numero di planetesimi si riduce man mano che vengono distrutti.

Il campione di oggetti osservati includeva anche 14 stelle per le quali è stata segnalata la rilevazione di esopianeti. Tutti questi pianeti si trovano nella stessa regione del sistema della polvere nei sistemi che mostrano luce esozodiaca. La presenza di luce esozodiacale in sistemi con pianeti potrebbe creare un problema per ulteriori studi astronomici sugli esopianeti.

L'emissione di polvere esozodiacale, anche a bassi livelli, rende significativamente più difficile rilevare pianeti simili alla Terra con l'imaging diretto. La luce esozodiacale rilevata in questo sondaggio è un fattore 1000 volte più luminosa della luce zodiacale vista intorno al Sole. Il numero di stelle che contengono luce zodiacale a livello del Sistema Solare è molto probabilmente molto più alto dei numeri trovati nel sondaggio. Queste osservazioni sono quindi solo un primo passo verso studi più dettagliati sulla luce esozodiacale.

"L'alto tasso di rilevamento trovato a questo livello luminoso suggerisce che deve esserci un numero significativo di sistemi contenenti polvere più debole, non rilevabile nella nostra indagine, ma ancora molto più luminosa della polvere zodiacale del Sistema Solare", spiega Olivier Absil, coautore del paper, dell'Università di Liège. "La presenza di tale polvere in così tanti sistemi potrebbe quindi diventare un ostacolo per future osservazioni, che mirano a realizzare immagini dirette di esopianeti simili alla Terra".

[1] Il team ha utilizzato lo strumento per visitatori VLTI PIONIER, che è in grado di collegare interferometricamente tutti e quattro i telescopi ausiliari o tutti e quattro i telescopi unitari del VLT all'Osservatorio del Paranal. Ciò ha portato non solo a una risoluzione estremamente elevata degli obiettivi, ma ha anche consentito un'elevata efficienza di osservazione.

[2] Precedenti osservazioni sono state fatte con l'array CHARA, un interferometro ottico astronomico gestito dal Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA) della Georgia State University, e il suo combinatore di fasci in fibra FLUOR.

[3] Come sottoprodotto, queste osservazioni hanno anche portato alla scoperta di nuove e inaspettate compagne stellari che orbitano attorno ad alcune delle stelle più massicce del campione. "Questi nuovi compagni suggeriscono che dovremmo rivedere la nostra attuale comprensione di quante di questo tipo di stelle sono effettivamente doppie", afferma Lindsay Marion, autrice principale di un documento aggiuntivo dedicato a questo lavoro complementare utilizzando gli stessi dati.


Quale frazione di luce stellare, vista dalla Terra, è effettivamente luce riflessa? - Astronomia

  • La Luna orbita intorno alla Terra circa una volta al mese.

Guardando verso il basso la Terra e la Luna da sopra il polo nord terrestre, vediamo che la sua rivoluzione è nella stessa direzione della rotazione della Terra (e anche della rivoluzione della Terra intorno al Sole).

Pertanto, in ogni momento solo una metà della Luna, il lato rivolto verso il Sole, è illuminata.

Il cerchio divisorio tra il lato chiaro e il lato oscuro è chiamato terminatore.

A seconda delle posizioni relative del Sole, della Luna e della Terra, vediamo illuminate diverse frazioni della Luna.

Queste sono chiamate le fasi della Luna.

Il primo quarto si verifica quando la Luna si sposta dal nuovo al terzo pieno o l'ultimo quarto si verifica quando la Luna si sposta dal pieno al nuovo.

Come si può vedere dal diagramma sopra, una luna piena deve quindi sorgere intorno alle 18:00, essere in alto a mezzanotte e tramontare intorno alle 6:00.

Un primo quarto di luna deve sorgere intorno a mezzogiorno, essere in alto intorno alle 18:00 e tramontare intorno a mezzanotte.

Le lune crescenti sono sopra la testa durante il giorno, ma generalmente sono visibili solo vicino all'alba/tramonto (sia a causa della loro piccola illuminazione che della luce più brillante del sole).

Domanda: se sono le 3 del mattino e la Luna sta sorgendo, che fase è?

Il mese sinodico è pari a 29,5 giorni.

Il mese siderale è più corto del mese sinodico a causa della rivoluzione della Terra intorno al Sole, come si può vedere a destra.

La Luna non deve viaggiare così lontano intorno alla sua orbita per allinearsi con la stessa stella lontana.

4.2 Eclissi

(Alla scoperta dell'universo, 5a ed., §1-9)

  • L'orbita della Luna è inclinata di un angolo di 5° rispetto a quella della Terra, quindi di solito è sopra o sotto il piano dell'eclittica.

Domanda: una linea è anche l'intersezione di due piani cosa sono quei due piani per la linea dei nodi?

4.3 Eclissi lunari

(Alla scoperta dell'universo, 5a ed., §1-10)

  • Un'eclissi lunare si verifica quando la Luna è piena ed è abbastanza vicina all'eclittica da passare parzialmente o completamente attraverso l'ombra della Terra.

Un'eclissi lunare può essere osservata da qualsiasi punto del lato notturno della Terra.

L'ombra, tuttavia, non è completamente buia, perché l'atmosfera terrestre disperde al suo interno la luce rossa.

    Quando la Luna entra completamente nell'ombra, si verifica un'eclissi lunare totale poiché la Luna quasi scompare dalla vista.

La fotografia a lunga esposizione a destra mostra l'intero arco di un'eclissi totale.

A causa della luce diffusa nell'ombra, la Luna non scompare completamente ma assume una tonalità rossa opaca che si illumina verso il bordo dell'ombra.

L'eclissi lunare totale mostrata in alto a destra è durata 1 h 18 min.

L'eclissi a destra era del 92% totale (maggiori dettagli).

4.4 Eclissi solari

(Alla scoperta dell'universo, 5a ed., §1-11)

  • Un diverso tipo di eclissi, a eclissi solare, si verifica quando la Luna è nuova ed è abbastanza vicina all'eclittica che la sua ombra raggiunge parzialmente o completamente la Terra.

Questo è un eclissi solare totale.

L'ombra dell'eclisse dell'11 agosto 1999 è visibile a destra.

    Un'eclissi solare totale è abbastanza buia che gli animali inizieranno effettivamente le loro abitudini notturne, ad es. gli uccelli smetteranno di cinguettare.

Ancora una volta, tuttavia, un'eclissi solare totale non è completamente buia, perché il debole bagliore dell'atmosfera solare può essere osservato attorno al bordo della Luna.

  • Mentre la Luna si muove nella sua orbita, vediamo la Luna passare attraverso la faccia del Sole:

  • L'ombra si muove rapidamente sulla superficie della Terra, tracciando uno stretto sentiero mentre accelera a circa 0,5 Km al secondo.

Di conseguenza, il tempo massimo che può durare un'eclissi solare totale è di 7,5 minuti, a seconda delle dimensioni e della velocità dell'ombra.

  • Quando la Luna è più lontana da noi, la punta dell'ombra non raggiunge la Terra.

Dal nostro punto di vista qui sulla Terra, la Luna non copre completamente il Sole, quindi un anello di luce solare lo circonderà.

Questo tipo di eclissi parziale è chiamato an eclissi anulare.

4.5 La frequenza delle eclissi

(Alla scoperta dell'universo, 5a ed., §1-9)

  • Come accennato in precedenza, le eclissi possono verificarsi solo quando la Luna è vicina a un nodo ed è anche piena o nuova.

Perché questo allineamento avvenga, la linea dei nodi deve puntare vicino al Sole.

Senza altre forze in azione, la linea dei nodi sarebbe quindi in linea con il Sole ogni sei mesi.

Questa precessione è un effetto molto più evidente della precessione della Terra, con uno ogni 19 anni.

Di conseguenza, il tempo tra gli allineamenti è ridotto a circa 5,4 mesi.

Quindi, le eclissi sono in realtà molto comuni!

Nell'arco di un anno si possono avere da due a cinque eclissi di ogni tipo (solare e lunare), con un totale compreso tra quattro e sette.

Ciò include eclissi lunari parziali e penombrali e eclissi solari parziali e anulari.

Le eclissi solari, d'altra parte, coprono solo una piccola frazione della Terra e spesso si verificano in luoghi non popolati come le regioni polari o gli oceani.

Eclissi per il 1997 - 2002
(Le date e gli orari sono locali di Atlanta)

0%

Data
(Picco)
Tempo
(Picco)
genere Frazione di Totalità Durata della Totalità Dove visibile
1997 marzo 8 20:24 Solare, Totale 100% 2 minuti 50 secondi Asia orientale, Alaska
1997 mar 23 23:39 Lunare, Parziale 92% --- Americhe
1997 set 1 20:04 Solare, Parziale 90% --- Australia, Antartide
1997 set 16 14:47 Lunare, Totale 100% 1 ora 2 min Europa, Africa, Asia, Australia
26 febbraio 1998 12:28 Solare, Totale 100% 4 minuti 9 secondi Americhe
12 marzo 1998 23:20 Lunare, Penombrale 0% --- Americhe
7 agosto 1998 22:25 Lunare, Penombrale 0% --- Americhe, Europa, Africa
21 agosto 1998 22:06 Solare, Anulare 97% --- Sud-est asiatico, Australia
6 settembre 1998 19:10 Lunare, Penombrale --- Asia orientale, Australia, Americhe
31 gennaio 1999 11:17 Lunare, Penombrale 0% --- Asia, Australia, Hawaii, Alaska
1999 feb 16 01:34 Solare, Anulare 99% --- Sud Africa, Antartide, Australia
28 luglio 1999 07:34 Lunare, Parziale 40% --- Australia, Hawaii, Nord America
1999 ago 11 07:03 Solare, Totale 100% 2 minuti 23 secondi Europa, Nord Africa, Medio Oriente
20 gennaio 2000 23:43 Lunare, Totale 100% 1 ora e 18 minuti Americhe
2000 febbraio 5 07:49 Solar, Partial 58% --- Antartide
2000 Jul 1 2:32 PM Solar, Partial 48% --- Pacifico meridionale
2000 Jul 16 9:56 AM Lunar, Total 100% 1 h 48 min Asia, Australia, Hawaii, Alaska
2000 Jul 30 10:13 PM Solar, Partial 60% --- Siberia, Alaska
2000 Dec 25 12:35 PM Solar, Partial 72% --- Nord America
2001 Jan 9 3:20 PM Lunar, Total 100% 1 h 2 min Eastern Americas, Eurasia, Africa, Australia
2001 Jun 21 8:04 AM Solar, Total 100% 4 min 57 s Africa meridionale
2001 Jul 5 10:55 AM Lunar, Partial 50% --- Eastern Africa, Asia, Australia
2001 Dec 14 3:52 PM Solar, Annular 97% 3 min 53 s America Centrale
2001 Dec 30 5:29 A.M. Lunar, Penumbral 0% --- Asia, Australia, Americas
2002 May 26 8:03 AM Lunar, Penumbral 0% --- Eastern Asia, Australia, Western Americas
2002 Jun 10 7:44 PM Solar, Annular 99.6% 23 s Pacifico
2002 Jun 24 5:27 PM Lunar, Penumbral 0% --- South America, Africa, Europe, Asia, Australia
2002 Nov 19 8:46 PM Lunar, Penumbral 0% --- Americas, Africa, Eurasia
2002 Dec 4 2:31 AM Solar, Total 100% 2 min 4 s Southern Africa, Australia

The information in this table is derived from NASA's The Eclipse Home Page, where you can find lots more information about eclipss..


Clocks slower here than “out there”

In this category, number 2 I look at models where, during the Creation process, Earth clocks ticked very slowly compared to cosmic clocks. That means that time passed more slowly on Earth than in the cosmos. But light beams had an enormous amount of time to travel from distant sources where clocks ‘tick’ at the same normal rate as they do today on Earth.

Russ Humphreys’ first cosmology as described in his 1994 book Starlight and Time falls into this category. It relies on an expanding universe of finite size, with the Earth at the centre of a deepening gravitational potential well. It predicted blueshifts in light from galaxies but we only see redshifts. In 1998 Humphreys found timeless zones also existed in the model, which helped, but in 2003 I realized it had another problem. The time dilation effect depends on the shape of the bottom of the gravitational potential well, which in this model was quite shallow, which meant for light coming from galaxies nearby little time dilation would occur. That means the model is ruled out.

My first model (2003) 5 employed no gravitational potential well, but a supernatural causation only. During Creation week, God miraculously slowed Earth and the solar system clocks in comparison to cosmic clocks. The model doesn’t need an expanding universe, but it is rather ad hoc. That is, it invokes a miracle.

Humphreys’ universe in this model has it as a spherical shell of water outside all galaxies. It is relatively low density, in the form of ice crystals, and/or water vapour, but its mass is many times that of the rest of the galaxies in the universe. It is the border between galaxies inside and ‘Empty space outside.’

In 2008 Humphreys published his second model, 6 still a finite, expanding universe, with Earth near the centre. Note the ‘waters above’ as described in the Genesis 1 creation are all outside the universe, i.e. all galaxies are inside a giant shell of water. This creates a gravitational potential well for the galaxies more like a trampoline with a heavy metal laying on it. As the universe expands the uniform potential in the centre increases. This is illustrated by the trampoline material being stretched out. In this model that potential was near a critical condition below which clocks would stop, i.e. time would stop at the centre but billions of years could pass on galaxies in the outer edges of the cosmos.

Trampoline used by Humphreys as analogy for the stretching of the fabric of space.

But now Humphreys is working on his third cosmology, which is based not on an expanding universe but a static one . In his original book he used the idea of the expanding universe, borrowed from standard big bang cosmology, which is illustrated by this balloon analogy. The universe is like the surface of the balloon as shown here with galaxies attached to its surface, like buttons glued on. As the balloon is blown up the galaxies all move away from each other. This is used to describe a universe with no centre and no edge. Humphreys and I have used the same idea but in a finite bounded universe, with a centre and an edge. The stretchy material of the balloon corresponds to expanding space.

And we used certain scriptures to justify expanding space, the stretching of the heavens during Creation week. Some Christian apologists also use these scriptures as a justification to say that the Bible describes a big bang creation with an expanding universe. But if the universe is not expanding there is no big bang origin. Così, do the Scriptures really describe cosmological expansion of space?

Here a list of the common scriptures that often include the words “stretched out” or “spread out.” If you look into the range of meanings of the Hebrew words used, the terminology is more of putting up a tent or a canopy or curtains.

The Hebrews were familiar with tents, and that material does not stretch very much. It certainly does not stretch like the balloon analogy of big bang cosmology. Russ Humphreys wrote to me, sharing what he had written on the Creation Research Society discussion board, where he wrote:

Humphreys wrote: 7 (my emphasis added)

When John Hartnett first raised the point … to me in early 2011, I realized he was absolutely right. Scriptures like Isaiah 40:22(b),

“Who stretches out the heavens like a curtain And spreads them out like a tent to dwell in”,

aren’t comparing the heavens (the space in which the stars exist) to something as elastic as a rubber sheet, which can extend its length and width considerably when we apply tension to it. Rather, God compares the heavens to a fabric, like a curtain or tent material. When we apply tension to ordinary fabrics, such as those available in Bible times, they only increase their dimensions by a few percent. That is not nearly large enough to give the sevenfold or more increase in size that we would need to explain the redshifts we observe. That sent me back to the drawing board on my second cosmology.

I realized pretty soon that a simple increase of tension in the fabric of space, even without much extension of its size, could give us large redshifts.

Humphreys is now developing a model based on the tension in the fabric of space—that is extremely dense and does not stretch much. It is a static universe, but he is looking at relativistic time dilation resulting from the tension of the fabric of space, which is analogous to the tension in the trampoline mat as compared to it stretching.


A real-life deluminator for spotting exoplanets by reflected starlight

An artist’s conception of WASP-18b, a giant exoplanet that orbits very close to its star. Credit: X-ray: NASA/CXC/SAO/I.Pillitteri et al Optical: DSS

Perhaps you remember the opening scene of "Harry Potter and the Sorcerer's Stone" that took place on Privet Drive. A bearded man pulled a mysterious device, called a deluminator, from his dark robe and one by one the lights from the street lamps flew into it.

For the last decade or more, Muggles around the world—including me—have been busy designing and perfecting a similar device called a coronagraph. It blocks light from stars so scientists can take pictures of planets orbiting them—the exoplanets.

More than 500 years ago Italian friar Giordano Bruno postulated that stars in the night sky were like our Sun with planets orbiting them, some of which likely harbored life. Starting in the 1990s, using ground-based and satellite observations astronomers have gathered evidence of the existence of thousands of extra-solar planets or exoplanets. The discovery of exoplanets earned the 2019 Nobel Prize in Physics.

The next major milestone in exoplanetary research is imaging and characterizing Jupiter-sized exoplanets in visible light because imaging Earth-size planets is much more difficult. However, imaging exo-Jupiters would show that astromomers have all necessary tools to image and characterize Earth-size planets in the habitable zones of nearby stars, where life might exist. Space missions capable of imaging exo-Earths in their habitable zones, such as Habitable Exoplanet Observatory or HabEx and Large UV/Optical/IR Surveyor or LUVOIR, are currently being designed by scientists and engineers around the globe and are at least a decade away from their flight.

In preparation for these flagship-class missions, it is critical that key technologies and software tools are developed and validated. A coronagraph is essential to all of these imaging efforts.

I am a professor of physics and lead a research group that has designed many experiments that have flown on NASA missions. For the last decade or so, our team has been developing technologies needed to directly image and characterize exoplanets around nearby stars and test them aboard rockets and balloons before they can be selected for flight on major space missions.

This artist’s conception depicts the Kepler-10 star system. The Kepler mission has discovered two planets around this star. Kepler-10b (dark spot against yellow star) is, to date, the smallest known rocky exoplanet outside our solar system. The larger object in the foreground is Kepler-c. Both planets would be blistering hot worlds. Credit: NASA/Ames/JPL-Caltech

Imaging exoplanets in visible light

Even though we know about the existence of over 4,000 exoplanets, most were detected using indirect methods such as the dimming the light of the parent star when a planet passes in front and blocks some of its light—just like the recent transit of Mercury. This is the technique employed by the Kepler and Transiting Exoplanet Survey Satellite or TESS missions. The 2019 Nobel Prize winners used another indirect method, that relies on the measurement of minute and periodic motion of stars caused by planets orbiting them. But a photograph of an exoplanet, with characteristics similar to those in our Solar System, has not yet been taken.

Imaging exoplanets is hard. For example, even a huge planet like Jupiter is a billion times dimmer than the Sun. And when seen from far away, the Earth is 10 times dimmer than Jupiter. But the difficulty of imaging exoplanets is not because they are dim—large telescopes including the Hubble Space Telescope have imaged much fainter objects.

The challenge of imaging exoplanets has to do with taking a picture of a very faint object that is close to a much brighter one. Since the stars and their planets are far away, when photographed they appear as one bright spot in the sky, just like the headlights of a car look like one bright light from a distance. So, the challenge of imaging even the nearest exoplanet is akin to a person in California taking a picture of a fly 10 feet away from the bright light of a lighthouse in Massachusetts.

My research group recently flew a high-altitude balloon experiment named Planetary Imaging Concept Testbed Using a Recoverable Experiment—Coronagraph (PICTURE-C) that tested the coronagraph's ability to work in space to image exoplanets and their environments.

The completed payload being readied on the morning of its flight. Credit: UMass Lowell

Key components of PICTURE-C instrument

PICTURE-C's coronagraph creates artificial eclipses to dim or eliminate starlight without dimming the planets that the stars illuminate. It is designed to capture faint asteroid belt like objects very close to the central star.

While a coronagraph is necessary for direct imaging of exoplanets, our 6,000 pound device also includes deformable mirrors to correct the shape of the the telescope mirrors that get distorted due to changes in gravity, temperature fluctuations and other manufacturing imperfections.

Finally, the entire device has to be held steady in space for relatively long periods of time. A specially NASA-designed gondola called Wallops Arc Second Pointer (WASP) carried PICTURE-C and got us part way. An internal image stabilization system designed by my colleagues provided the "steady hand" necessary.

PICTURE-C in flight with its telescope pointed at a star and the cloud-covered Earth illuminated by sunlight. Credit: Supriya Chakrabarti, CC BY-SA

The maiden flight of PICTURE-C

After many tests to demonstrate that all systems were ready for flight our team launched PICTURE-C on the morning of September 29, 2019 from Ft. Sumner, New Mexico.

After the 20-hour test flight confirming that all systems worked well, PICTURE-C returned to the Earth using its parachute to land softly. The experiment has been recovered and returned to our laboratory. PICTURE-C wasn't supposed to actually discover any exoplanets on its first test run. But it will fly again on another balloon when it will photograph several stars to explore if any of them have asteroid belts. These would be easier to see, and if we are lucky, it will snap a shot of a Jupiter-sized planet in September 2020.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.


Is there a limit to the amount of info in reflected light?

This question- imaging through a turbulent layer of atmosphere- is still an active subject of research. The turbulent air degrades information, but it is possible to recover some of it through speckle imaging, adaptive optics (wavefront sensing), etc.

Roggemann and Welsh's book is an excellent starting place:

I can aim my scope at all sorts of things around my neighbourhood and clearly resolve objects very much smaller than the scopes' aperture
. insulators on power poles, a bug crawling up that same pole, leaves on trees . the list is endless

EDIT: ohhh and to really go directly against your theory .
I can increase the aperture of the scope and have even better resolution
This is common practice with telescopes optical and radio

Is is not so that the largest scale distributions of galactic clusters are thought to be magnifications of quantum fluctuations during inflation? Information can seem to be meaningless, but it is still information.

I appreciate all the responses, but I think there may be too much hang-up on telescopes. Let me try a different approach and first abstract from the distance/diffusion question if that's possible.

Google satellite images capture the human figure. But what about 250 years from now? What detail will technology be able to capture from the same distance? "But," you might say, "we don't know what kind of technology we'll have in 250 years. we might have completely different forms of light gathering."

Which brings us precisely to my point. The reflected light itself shooting off of the earth and its objects, and how much detail is actually contained in it (i.e. regardless if the light is even "seen.")

Also, we can say that the above context of planets, space and the sun is perhaps arbitrary. per adesso.

So that a question like the following can be asked first. If you stand 10 feet from me holding out a petri dish covered in bacteria, does the light that reflects off the petri deish and travels 186,000 mi/sec to me contain detail of that bacteria? Forget whether I can see it with my naked eye. Is the information, i.e. light describing the bacteria as distinct from its background, etc., actually making it 10 feet to me? Questo è, in theory, could a strong enough optical device, even if not invented yet, allow me to see the bacteria?

Also, we can say that the above context of planets, space and the sun is perhaps arbitrary. per adesso.

So that a question like the following can be asked first. If you stand 10 feet from me holding out a petri dish covered in bacteria, does the light that reflects off the petri deish and travels 186,000 mi/sec to me contain detail of that bacteria? Forget whether I can see it with my naked eye. Is the information, i.e. light describing the bacteria as distinct from its background, etc., actually making it 10 feet to me? Questo è, in theory, could a strong enough optical device, even if not invented yet, allow me to see the bacteria?

As I mentioned earlier, the answer depends on what the air is doing. The movement of air affects the optical path, and if the air is not moving in a deterministic fashion then information is irretrievably lost, at length scales determined by the motion.

Consider looking at something through thermal haze:

No lens can 'undo' this type of image degradation. The best we can to is to use many images and computational approaches to guess what the undistorted image is. Looking down from space is easier than looking up from Earth, but I can't easily explain why.

As far as the question, 'Can I resolve a bacterium at 10 feet?' The answer no. I can demonstrate this by the basic design parameters. Given a bacterium 1 x 3 microns (E. Coli) located 3 meters way, my lens needs to have an angular resolution of approximately 1.1111 × 10^-7 radians (6.366×10^-6 degrees, 0.0229 arcsec), corresponding to a lens diameter of 5.5 meters (Rayleigh criteria). So that's kind of silly. But maybe we can be smart and use aperture synthesis to reduce the mass. What about the focal length?

The E Coli needs to span 2 x 6 pixels (since it's resolve, not detect), using 3 micron pixels (small, but not unreasonable) gives a linear magnification of 6, and since the object distance is 3 meters, the image distance is 0.5m, which gives a focal length of 0.43 meters. But maybe we can figure out how to make nm-scale detectors, which would help increase the focal length. Because right now our lens has a numerical aperture of 6.4, meaning we can't image in air. Which is what we wanted to do. So we have to turn to computational approaches, combining many 'partial' images to reconstruct the object field.

If you want to see small things, yoo have to put your lens close to them. You can be far away (and it's often better to be further away), but the lens itself has to be close.

As I mentioned earlier, the answer depends on what the air is doing. The movement of air affects the optical path, and if the air is not moving in a deterministic fashion then information is irretrievably lost, at length scales determined by the motion.

Consider looking at something through thermal haze:

No lens can 'undo' this type of image degradation. The best we can to is to use many images and computational approaches to guess what the undistorted image is. Looking down from space is easier than looking up from Earth, but I can't easily explain why.

Let's make this a non-factor. Let's say, if I understand your terminology correctly, that it's more to detect than resolve, i.e. that distortion's fine.

What if we're talking not about lenses and the science that goes with them, but about some future and currently unfathomable means of collecting light. The point is, does the same degree of information seen under a microscope actually reach me physically (i.e. not according to perception but according to reality) in the light that travels 10 ft from the petri-dish to me?

I didn't notice this before. it answers a large part of the question.

Previous comments are correct that the angular resolution depends on the ratio of the aperture (diameter of telescope lens) to the distance away (and the wavelength of the light) by Rayleigh's criterion (look for "Angular Resolution" in Wikipedia). However there is also the fact that in order to obtain an image one has to divide the detection area into pixels and effectively count the number of photons landing on each pixel with sufficient statistics to be able to resolve the required intensity variations.

If the photons arrived perfectly evenly in time then in order to resolve a 1% difference in intensity from one pixel to the next you should only need to wait for

100 photons on each pixel. However their arrival rate is not steady but random (poissonian), and so in order to have a 1 sigma likelihood of a 1% intensity resolution, you would need to wait for

10,000 (=100^2) photons to arrive on each pixel (I think!). If you now allow say 6x2 pixels for your bacterium, then you need to wait for 10,000 photons from each of those 12 locations on the bacteria to be scattered from its surface in just the right direction to enter the focussing aperture (which then steers them to land on the right pixel). So exposure time (or shutter speed) sets another fundamental limit to the information that you can obtain from reflected light.

Knowing the brightness of illumination, and knowing the percentage of scattered light that will enter the aperture of your telescope, will allow you to work out how long you have to wait in order to obtain a 1% (

7 bit) brightness resolution from your (so-far) perfect photon detecting sensor array. If your sensor is imperfect and generates approximately the same rate of random thermal activations as the real photon detections, then you will need to wait 4 times longer to obtain the same intensity resolution (I think!). If your random non-photon detection rate (thermal noise in the sensor) is significantly greater than the rate of arrival of signal photons, then you may never be able to resolve an image no matter how long you wait. This is a practical (non-fundamental) limit to your information collection.

So the diameter of a single aperture (or the distance apart of multiple apertures) together with the wavelength determines the angular resolution of your imaging device, while the illumination of the object, the total collecting area of the lens, and the efficiency of your pixel detectors determines how long you will have to wait before an acceptable image can be built up from randomly scattered and randomly arriving photons.


Guarda il video: Luce stellare (Gennaio 2022).