Astronomi

Varför har bilder av jorden alltid svart bakgrund?

Varför har bilder av jorden alltid svart bakgrund?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

om vi är på mjölkvägen och människor kan ta bilder från jorden som ser ut så här:

Hur kommer det sig att nästan alla jordens foton ser ut så här?

På det första fotot ser vi vad som är "utanför jorden", så om vi faktiskt gick "utanför jorden", varför ser vi inte dessa gaser?

Är det på grund av att solen bländar vår vision? Anta att en satellit svävade över den del av jorden där dess nattetid (mycket liten solstörning). Om det "vände sig om och vänd motsatt riktning från jorden" skulle det se tomrummet, men skulle det se alla dessa gaser, eller bara det svarta tomrummet.

Varför?


Sett från närliggande är den solbelysta jorden långt ljusare per ytenhet än stjärnhimlen eftersom jorden fyller himlen som en fast kropp, men stjärnorna är små, små prickar som bara fyller en mycket liten del av himlen - mycket mindre än en pixel. Så en ordentligt exponerad bild som visar den solbelysta jorden mot rymden kommer att underexponera stjärnorna så att rymden ser svart ut.

Detta händer inte i en nattbild av den månlösa himlen från jorden, för det finns inget solbelyst landskap för att drunkna stjärnorna. (Även om bara den svaga natten skyglow gör ett ganska bra jobb.) Om månen är int han är blyg, än en gång, alla ljusare än stjärnorna kommer att vara osynliga.

Om du är i rymden och riktar kameran bort från jorden, solen och månen, och om din kamera är väl utformad så att linsen är ordentligt skuggad från alla tre, kan du få underbara bilder av stjärnhimlen - bättre än från på jorden. Hubble gör det hela tiden.

Observera att de saker som ser ut som gaser på bilden av Vintergatan faktiskt nästan helt är svärmar av stjärnor som ögat inte kan lösa.


Fotoet av Vintergatan är en exponering som var 30 sekunder eller längre för att fånga stjärnorna. Fotoet av jorden var en exponering som troligen var 1/100 av en sekund. (Det är dagtid!) Stjärnorna visas inte i en så kort exponering.


Foton av jorden från rymden har inte alltid en svart bakgrund (de andra svaren förklarar varför de vanligtvis gör det).

NASA-astronomibild av dagen, Vintergatan sett från ISS, tagen av astronauten Scott Kelly den 9 augusti 2015.

Se även denna timelapse på youtube.


Varför har bilder av jorden alltid svart bakgrund? - Astronomi

Jag har en över genomsnittlig kunskap om fysik, astronomi och vetenskap i allmänhet, efter att ha gjort dessa till mina hobbyer tidigare. Men när min kollega ställde den här frågan var det inte meningsfullt, så jag sa först till honom att han hade fel.

Men när man tittar på ett foto av något konstgjordt objekt (som satelliter, stationer, Shuttle etc) som tas i rymden av astronauter, även om förgrundsobjektet är i skarp fokus, är bakgrunden saknad av något ljus (inklusive stiftstick) alls. Jag tänkte att även om stjärnorna inte var i fokus bör det registreras lite ljus från de svarta "rymd" -områdena på bilden.

Varför är detta? Om jag också har fel, kan du snälla visa mig en bild utan läkemedel som tas i rymden utan en teleskoplins som visar stjärnor och förgrundsobjektet?

Bilderna av mänskliga föremål i rymden som du talar om har alla en dödlig brist: de saknar vad astronomer kallar "integrationstid". Även i rymden är stjärnor mycket svaga. Om du använder en kamera för att ta en bild av ett objekt i rymden måste du belysa det med någon form av blixt (precis som på jorden). Blixten är tillräckligt ljus så att den tid som kamerafilmen exponeras för är, precis som på jorden, bara en bråkdel av en sekund. Den här korta tiden är mer än tillräcklig för att få en bild av det konstgjorda föremålet som din blixt tänds, men alldeles för kort för att fånga stjärnorna. Den grundläggande skillnaden mellan bilderna av stjärnorna själva tagna med teleskop och bilderna av saker i rymden med stjärnor i bakgrunden är exponeringstiden eller integrationstiden: astronomer gör faktiskt allt de kan för att undvika att "doktorera" bilder de får, eftersom detta kan dölja själva vetenskapen som de försöker komma till.

Jag slår vad om att du kan se hur detta fungerar själv. Nästa gång du är ute på en klar natt med några vänner, ta en bild av dem med en stjärnhimmel i bakgrunden. När du utvecklar bilderna, leta efter de stjärnor som du vet var där när du tog bilden. Precis som i rymden döljer en blixt på jorden som låter dig fotografera dina vänner stjärnorna (effekten borde vara mer uttalad på jorden än den är i rymden på grund av vår ljusspridande atmosfär). För att fotografera himlen från jorden behöver du en kamera med lång exponering, precis som i rymden.

Sidan uppdaterades senast den 22 juni 2015.

Om författaren

Kristine Spekkens

Kristine studerar galaxernas dynamik och vad de kan lära oss om mörk materia i universum. Hon tog sin doktorsexamen från Cornell i augusti 2005, var en Jansky postdoktor vid Rutgers University 2005-2008 och är nu fakultetsmedlem vid Royal Military College of Canada och vid Queen's University.


5 svar 5

En del av varför du inte ser färger i astronomiska föremål genom ett teleskop är att ditt öga inte är känsligt för färger när det du tittar på är svagt. Dina ögon har två typer av fotoreceptorer: stavar och kottar. Kottar upptäcker färg, men stavar är känsligare. Så när du ser något svimma använder du oftast dina stavar och du får inte mycket färg. Försök titta på ett färgfoto i ett svagt upplyst rum.

Som Geoff Gaherty påpekar, om objekten var mycket ljusare, skulle du verkligen se dem i färg.

Men de skulle fortfarande inte nödvändigtvis vara samma färger som du ser på bilderna, eftersom de flesta bilder verkligen är falska. Vad den falska färgen betyder beror verkligen på uppgifterna i fråga. Vilka våglängder en bild representerar beror på vilket filter som användes (om något) när bilden togs och känsligheten hos detektorn (t.ex. CCD) som användes. Så olika bilder av samma objekt kan se väldigt annorlunda ut. Jämför till exempel den här bilden av Lagoon Nebula (M8) med den här.

Få astronomer använder filteruppsättningar som är utformade för att matcha det mänskliga ögat. Det är vanligare att filteruppsättningar väljs utifrån vetenskapliga överväganden. Allmänna filteruppsättningar i vanlig användning matchar inte det mänskliga ögat: jämför överföringskurvorna för Johnson-Cousins ​​UBVRI-filter och SDSS filtrerar känsligheten hos humana konceller. Så, en uppsättning bilder av ett objekt från ett givet astronomiskt teleskop kan ha bilder med flera våglängder, men dessa kommer förmodligen inte att vara exakt de som motsvarar rött, grönt och blått för det mänskliga ögat. Ändå är det enklaste sättet för människor att visualisera dessa data att kartlägga dessa bilder till de röda, gröna och blå kanalerna i en bild och i princip låtsas att de är.

Förutom att helt enkelt kartlägga bilder genom olika filter till RGB-kanalerna i en bild används ibland mer komplexa metoder. Se till exempel detta dokument (2004PASP..116..133L).

Så, i slutändan, vad färgerna du ser i en falsk färgbild faktiskt betyder beror både på vilken data som råkar användas för att göra bilden och metoden för att göra kartläggningen föredragen av den som konstruerade bilden.


Tidig inhemsk kunskap

I detta avsnitt kommer eleverna att upptäcka hur forntida civilisationer betraktade stjärnorna och berättade historier om stjärnorna som fördes vidare från generation till generation. De kommer också att lära sig om stjärnornas praktiska användningsområden för navigering och tidtagning. En särskild tonvikt läggs på inhemsk kunskap relaterad till Sydafrika, men vissa globala jämförelser görs också.

Astronomi är en av de äldsta vetenskaperna. Forntida civilisationer runt om i världen tittade på natthimlen och noterade de mönster de såg på himlen. Dessa mönster kallas konstellationerna. En konstellation är vilken grupp som helst, sett från jorden, som verkar bilda ett mönster eller en bild på himlen. Olika nationer, kulturer och människor har gett olika namn på de olika stjärnmönstren och hur de tolkade mönstren.

Ett välkänt exempel är södra korset. Ta en titt på bilderna som visar stjärnorna på natthimlen och hur du ser mönstret som utgör korset.

Detta mönster av stjärnor är södra korset. De vita linjerna visar hur du ser södra korset.

Du kan hitta söderut med hjälp av Southern Cross-konstellationen. Förläng bara korsets långa axel fyra gånger och gå sedan rakt ner till horisonten för att hitta söder.

Södra korset, Crux, och de två ljusa pekerstjärnorna användes av bönder för att markera början på planteringssäsongen. Enligt traditionerna Sotho, Tswana och Venda kallades dessa stjärnor Dithutlwa, som betyder "Girafferna". De ljusa stjärnorna i Crux är manliga giraffer, och de två pekarna är kvinnliga giraffer.

Ett annat exempel är konstellationen Orion. Det är uppkallat efter Orion, en övernaturligt stark jägare i grekisk mytologi. Detta är en av de mest erkända konstellationerna runt om i världen och många kulturer har identifierat sig med den, var och en bildar sina egna myter, många kring en stark man eller jägare.

Orion-konstellationen, ses här som de tre ljusa stjärnorna i mitten som utgör Orions bälte och de fyra stjärnorna i varje hörn. Denna bild visar hur stjärnmönstret i Orion gör bilden av jägaren.

Namnet planet kommer från det grekiska ordetplaneter vilket betyder vandrare. Planeter kallades vandrare av de gamla grekerna när de rör sig över himlen i förhållande till bakgrundsstjärnorna.

Människor såg också stjärnornas och planeternas rörelse över himlen som markerade tidens gång. Tidiga kulturer tenderade att identifiera stjärnorna och planeterna de såg på natthimlen med gudar, andar eller djur. Forntida astronomer kunde se skillnaden mellan stjärnor och planeter eftersom stjärnornas relativa positioner förblir fasta på himlen medan planeter verkar röra sig över himlen i förhållande till bakgrundsstjärnorna. Inte alla planeter var kända för det forntida folket, snarare bara kvicksilver, Venus, Mars, Jupiter och Saturnus. Uranus och Neptun upptäcktes först efter att teleskop uppfanns.

Vi har sju dagar i veckan på grund av de sju rörliga himmellegemerna som är kända för de forntida människorna, nämligen solen, månen, kvicksilver, Venus, Mars, Jupiter och Saturnus.

Forntida civilisationer som sumererna, babylonierna och egyptierna var ansvariga för att introducera många av de konstellationer som astronomer använder i väst idag.

Dunhuang Star Map från Tang-dynastin i Kina (cirka 700 e.Kr.) som visar några av konstellationerna de observerade.

Kunskap om dessa konstellationer förmedlades senare och adderades till senare civilisationer som de antika grekerna, romarna och araberna. Indianer, aboriginska australier, maya, azteker, polynesier och forntida kinesiska och japanska folk intresserade sig starkt för stjärnorna och hade sina egna konstellationer och berättelser om stjärnorna.

Forntida egyptisk astronomi (video)

Astronomi spelade en viktig roll i religionen vid den tiden, och datumen för festivaler och heliga dagar fastställdes genom att stjärnorna eller månens fas inriktades. Faktum är att de forntida egyptiska och maya-pyramiderna och templen var utformade på ett sådant sätt att solen, månen, stjärnorna och planeterna skulle vara synliga från toppen eller genom vissa fönster vid viktiga tider på året, såsom solstånd eller equinoxes.

De tre stora pyramiderna i Giza.

Vissa människor tror att byggarna av de forntida pyramiderna i Giza i Egypten placerade dem specifikt för att se likadana utifrån som de tre "bältestjärnorna" i konstellationen Orion ser ut från jorden.

Här i Sydafrika hade tidiga kulturer också sina egna konstellationer och berättelser som fördes vidare från generation till generation.

Tidiga kulturer använde stjärnorna för navigering. När de reser till nya områden eller över vatten skulle de inte ha kunnat använda bekanta landmärken. När den ses från en viss plats, stiger en stjärna alltid och sätter i samma riktning och följer samma väg över himlen. Vi är bekanta med denna idé eftersom solen är en stjärna och vi ser den stiga upp och gå i samma riktning varje dag. Tidiga navigatörer lärde sig att använda anvisningarna från stigande och nedåtgående stjärnor för att hitta sin väg.

Forntida manuskript från Timbuktu i Mali i centrala Afrika, som dokumenterar astronomiska observationer.

Tidiga kulturer använde också de observerade förändringarna på himlen för tidtagning. En dag präglades av tiden mellan soluppgång och nästa, precis som den är idag. Månens regelbundna faser gjorde det till en mycket bekväm "klocka", och tidsperioden mellan en nymåne och nästa bildade grunden för många av de äldsta kalendrarna.

I enmånkalendern tiden mellan en nymåne och nästa kallas a synodisk månadoch det är 29,5 dagar.

Måncykeln var användbar eftersom den var förutsägbar på samma sätt som dag och natt, men varje måncykel var också kopplad till en något annorlunda säsong med sitt eget namn och sina aktiviteter. Tallpinnar av ben med skåror etsade i dem har varit hittade dejting så långt tillbaka som för 20-30 000 år sedan och tros markera månens faser. Idag använder vi en solkalender, en kalender där ett år definieras av jordens fullständiga revolution runt solen, men vissa religiösa kalendrar använder fortfarande en månkalender. Noggrann tidtagning var särskilt viktig för jordbrukssamhällen eftersom människor behövde veta när de skulle plantera sina frön och när de skulle skörda sina grödor.

Lebombo Bone upptäcktes i Lebombo-bergen mellan Sydafrika och Swaziland på 1970-talet. Det är ett ben från en babian som används som en Tally Stick. Det är ungefär 35 000 år gammalt. Det tros ha använts för att spåra måncykler på grund av de 29 märkena på den.

De Pleiader, även kallad Sju systrar, är ett ljust stjärnkluster. Traditionella jordbrukssamhällen i Sydafrika använde Pleiaderna för att hjälpa dem planera sin plantering. När konstellationen var synlig tidigt på morgonen i juni visste de att det var dags att börja plantera sina grödor. Khoikhoi kallar Pleiaderna Khuseti eller Khunuseh som betyder "regnstjärnor". De kallas Selemela i Sotho och Tswana, Shirimela i Tsonga, Tshilimela i Venda, och isiLimela i Xhosa och Zulu. I Xhosa kallas stjärnorna "grävande stjärnor". I Östafrika och Zanzibar kallas Plejaderna Kilimia, vilket också betyder "plöjande stjärnor" eller "grävande stjärnor". Pleiaderna användes inte bara i Afrika för att markera planteringssäsongen, de användes också av de forntida mayaerna i Mexiko och Centralamerika för att markera början på deras regnsäsong också.

Stjärngruppen Plejaderna eller sju systrarna. Även om stjärnbilden är känd som de sju systrarna, innehåller stjärnklustret faktiskt hundratals stjärnor även om endast cirka sju är lätt synliga för det mänskliga ögat.


[Fråga] Vad händer exakt när astronomer & # x27 bearbetar & # x27 bilderna av ett svart hål?

När jag såg en dokumentär om bilden som tagits av M67-svarta hålet slogs jag av ett avsnitt där det beskrev hur en mängd olika lag & # x27bearbetade & # x27 informationen som samlades in på olika sätt och diskuterade sedan giltigheten av bilderna de producerade . Vad exakt händer här? Varför behöver de bearbeta bilderna så, och varför producerar de olika bilder från samma information? Hur vet vi att den bild som de släppte är en meningsfull representation av objektet?

I grund och botten: Det svarta hålet i M87 (och varje svart hål för den delen) är ett EXTREMT litet föremål på himlen - mindre än något som ett normalt teleskop kunde hoppas att se, med en faktor på bokstavligen tusentals. Så för att lösa dem måste vi använda en teknik som kallas interferometri, som kräver lite bakgrund för att förklara:

Som en av de många konstiga saker som kommer från att ljuset är en slags våg, om du har flera fotoner som kommer åt dig samtidigt och du överlagrar dem på varandra kommer de att störa som vågor gör. Om du har ett verktyg för att mäta många av dessa vågor som kommer från samma källa, kan du använda det för att beräkna olika egenskaper för den källan som du normalt inte skulle kunna utifrån bara ljuset ensam. Till exempel har du flera teleskop som observerar samma objekt i rymden samtidigt - men teleskopen finns på olika platser - du kan mäta skillnaden i hur lång tid det tar för ljuset att komma fram till var och en, genom att jämföra ljusets subtila skillnad & # x27s fas mellan varje teleskop. genom att noggrant mäta denna skillnad kan du se exakt var en uppmätt plats på himlen är.

Om du nu mäter detta från två teleskop hjälper det bara att lokalisera något som en enda källa, men om du lägger till fler och fler teleskop kan du göra ännu mer exakta mätningar av placeringen av objektet du observerar . Nu är det tyvärr där saker blir extremt komplicerade - tänk om ditt objekt inte är en punktkälla, men något du faktiskt vill lösa som en bild?

I så fall måste du vända dig till datorer. Med massor av olika ljussignaler, alla anländer vid lite olika tidpunkter och mellan många olika platser på jorden (MÅNGA olika fler platser i rymden, eftersom teleskopen kommer att fortsätta att röra sig relativt objektet när jorden roterar) kan datorer mycket långsamt men beräkna säkert en fördelning av positioner för objektet som observeras - om du till exempel hade ljus som uppträder i två faser i alla dina teleskop, kan du säga att källan som du observerar kommer att se ut som två klumpar av ljus och du kan jämföra skillnaden mellan när de två faserna inträffar i varje teleskop för att mäta var de är i förhållande.

Föreställ dig nu att din källa ser ut som den berömda bilden av M87 * - föreställ dig den stora datatiden för att lösa var varje ljuspunkt syns i detta genom att bara mäta fasskillnaden. Det är vad astronomer fick spendera flera år på att bearbeta, kombinera och matcha data mellan de dussintals radioteleskop som de observerade det svarta hålet med, för att komma med en bild som var mycket högre upplösning än någon vanlig teleskopbild någonsin kunde ha.

Som en intressant sidoanteckning: Även om det var möjligt att göra med radiovågor, eftersom de är extremt långa våglängder, blir det allt svårare att göra interferometri med kortare våglängdsljus som infrarött, eftersom den kortare våglängden inte bara gör det svårare att mäta, utan lägger till mycket brus och uppriktigt sagt enorma datamängder att bearbeta för att få samma resultat. I teorin, i årtionden eller århundraden i framtiden, kan vår datorkraft tillåta oss att göra interferometri med synligt ljus för att få ultrahögupplösta bilder av närliggande galaxer, tyvärr just nu är det opraktiskt och mycket beräkningsintensivt. När allt kommer omkring ser du hur svårt det bara var för dem att få en bild på flera pixlar av detta svarta hål i radiovågor med nuvarande datorkraft.


Varför ser yttre rymden svart ut?

Färgen svart brukar signalera frånvaro av ljus. Men inne i solsystemet fylls rymden med ljus.

"Ljus rör sig vanligtvis rakt fram i en linje om det inte reflekteras av något eller böjs av en lins", förklarar Geza Gyuk, chef för astronomi vid Adler Planetarium och forskare vid University of Chicago.

Tänk på hur du kan se platsen för en laserpekare men inte strålen. "Ljuset som utgör strålen går bara framåt där pekaren pekar och inte dit ditt öga är", sa Gyuk. "Även om rymden kan vara full av ljus, tar ingen väg till ditt öga om du inte tittar på något ljust."

Så, sade Gyuk, "Eftersom det mesta av universum är tomt, ser yttre rymden svart ut."

Har du en fråga? Skicka det till Life's Little Mysteries så skickar vi det. På grund av antalet frågor kan vi tyvärr svara och svara individuellt, men vi kommer att publicera svar på de mest spännande frågorna, så kom tillbaka snart.


Innehåll

Fotografiet, taget den 7 december 1972, [7] kl 05:39 EST (10:39 UTC), [ bättre källa behövs ] är en av de mest distribuerade fotografiska bilder som finns. [5] Bilden är en av få som visar en nästan helt upplyst jord eftersom astronauterna hade solen bakom sig när de tog bilden. För astronauterna hade den något gibbiga jorden utseendet och storleken på en glasmarmor, därav namnet. Det har oftast visats med Antarktis längst ner, även om astronauternas faktiska syn var med Antarktis på toppen.

Historik Redigera

Fotografiet togs cirka 5 timmar 6 minuter efter lanseringen av Apollo 17-uppdraget, [8] och cirka 1 timme 54 minuter efter att rymdfarkosten lämnade sin parkeringsbana runt jorden för att börja sin bana till månen. [9] Tidpunkten för Apollo 17: s lansering, 12:33 EST, innebar att Afrika var i dagsljus under de tidiga timmarna av rymdfarkostens flygning. När solståndet i december närmade sig upplystes också Antarktis.

Tamil Nadu-cyklonen från 1972 kan ses längst ned till vänster på bilden. Denna storm hade fört översvämningar och kraftiga vindar till den indiska staten Tamil Nadu den 5 december, två dagar innan fotografiet togs. [10]

Fotografiets officiella NASA-beteckning är AS17-148-22727. NASA-fotografi AS17-148-22726, som tagits strax innan och nästan identiskt med 22727, används också som en helbildsbild. [8] [11] De allmänt publicerade versionerna beskärs och justeras kromatiskt från originalfotografierna. [12] [13]

Fotografen använde en 70-millimeter Hasselblad-kamera med en 80-mm Zeiss-lins. [14] [15] NASA krediterar bilden till hela Apollo 17-besättningen - Gene Cernan, Ronald Evans och Harrison Schmitt - som alla tog bilder under uppdraget med Hasselblad ombord, även om bevis som undersöktes efter uppdraget tyder på att Schmitt var fotografen. [5]

Alla Apollo-flygningar var kraftigt planerade fram till minuten. När den här bilden togs var ingen av astronauterna planerad att göra det. Således togs detta foto snabbt i ett stulen ögonblick. Astronauten som tog bilden var tyngdlös och kontinenterna var svåra att se, och han tog fotot snabbt, vilket förklarar fotoets orientering, jämfört med riktningen norr upp på de flesta kartor. [8]

Apollo 17 var det sista bemannade månuppdraget. Ingen människa har sedan dess varit tillräckligt långt från jorden för att fotografera en heljordsbild [4] som The Blue Marble, men bilder på hela jorden har tagits av många obeskrivna rymdskeppsuppdrag. [16]

The Blue Marble var inte den första klara bilden som tagits av ett upplyst ansikte på jorden, eftersom liknande bilder från ATS-3-satelliten redan hade tagits så tidigt som 1967. [17] Apollo 17-bilden släpptes emellertid under en kraftig ökad miljöaktivism under 1970-talet, blev en symbol för miljörörelsen, som en skildring av jordens svaghet, sårbarhet och isolering mitt i rymden. [4] NASA-arkivaren Mike Gentry har spekulerat i det The Blue Marble är bland de mest distribuerade bilderna i historien. [5]

Efterföljande liknande bilder av jorden (inklusive kompositer med mycket högre upplösning) har också benämnts Blå marmor bilder, och frasen "blå marmor" (liksom själva bilden) används ofta, som i jordflaggan av miljöaktivistorganisationer eller företag som försöker främja en miljömedveten bild. Det har också funnits ett barns tv-program som heter Big Blue Marble. Poet-diplomaten Abhay Kumar skrev en jordsång inspirerad av Blå marmor som innehåller "alla människor och nationer i världen, en för alla, alla för en, förenade vi veckla upp den blå marmorflaggan". [18] [ bättre källa behövs ]


Jorden & # 39s tempererade förhållanden

Jämfört med andra världar i solsystemet är jorden otroligt livsvänlig. Det beror på kombinationen av en varm atmosfär och en stor tillgång på vatten. Den atmosfäriska gasblandningen vi lever i är 77 procent kväve, 21 procent syre, med spår av andra gaser och vattenånga. Påverkar jordens långsiktiga klimat och kortsiktiga lokala väder. Det är också en mycket effektiv sköld mot det mesta av den skadliga strålningen som kommer från solen och rymden och svärmar av meteorer som vår planet möter.

Förutom atmosfären har jordens rikliga vattenförsörjning. Dessa finns mestadels i haven, floderna och sjöarna, men atmosfären är också vattenrik. Jorden är cirka 75 procent täckt med vatten, vilket får vissa forskare att kalla det en "vattenvärld".

Liksom andra planeter, som Mars och Uranus, har jorden säsonger. De präglas av väderförändringen, relaterat till hur mycket solljus varje halvklot får under hela året. Årstiderna är markerade (eller avgränsade) av dagjämningar och solstånd, vilket är punkter som markerar solens högsta, lägsta och medelstora position på jordens himmel.


Ask Anything Wednesday - Physics, Astronomy, Earth and Planetary Science

Har du en fråga inom dessa ämnen som du inte var säker på att det var värt att skicka in? Är något lite för spekulativt för ett typiskt r / AskScience-inlägg? Ingen fråga är för stor eller liten för AAW. I den här tråden kan du ställa alla vetenskapliga frågor! Saker som: & quotVad skulle hända om. & quot, & quotHur kommer framtiden. & quot, & quotOm alla regler för & # x27X & # x27 var annorlunda. & quot, & quot Varför gör min. & quot.

Ställa frågor:

Vänligen skicka din fråga som ett svar på högsta nivå på detta, och vårt team av paneldeltagare kommer att vara här för att svara och diskutera dina frågor.

De andra ämnesområdena kommer att visas i framtiden Ask Anything Wednesday, så om du har andra frågor som inte täcks av veckans tema, vänligen antingen håll kvar på det tills dessa ämnen kommer runt, eller gå och lägg upp i vår syster subreddit r / AskScienceDiscussion, där varje dag är Ask Anything onsdag! Frågor utanför temat i det här inlägget kommer att tas bort för att försöka hålla tråden i en hanterbar storlek för både våra läsare och paneldeltagare.

Besvarar frågor:

Svara bara på en upplagd fråga om du är expert på området. De fullständiga riktlinjerna för att skicka svar i AskScience finns här. Kort sagt, detta är en modererad subreddit, och svar som inte uppfyller våra kvalitetsriktlinjer kommer att tas bort. Kom ihåg att peer-reviewed källor alltid uppskattas, och anekdoter är absolut inte lämpliga. I allmänhet, om ditt svar börjar med & # x27Jag tror & # x27, eller & # x27Jag & # x27 har hört & # x27, är det inte lämpligt för r / AskScience.

Om du vill bli medlem i AskScience-panelen, se informationen här.

Tidigare inlägg från AskAnything på onsdag finns här.

Så som vi alla vet kan banor på jorden vara väldigt imponerande - vi är upp till cirka 40 centimeter upplösning för offentligt tillgängliga saker nu. Men för teleskop som ser tillbaka på rymdfarkoster verkar vi vara väldigt långt efter: de flesta bilder är suddiga röror som knappt visar en kontur, medan även de skarpaste jag kunde hitta inte visar en enorm mängd detaljer.

Min fråga är, varför är det så svårt att producera ett teleskop som löser hög detaljerade bilder av rymdfarkoster? Med tanke på att vi kan lösa enorma mängder detaljer i bilder av avlägsna rymden, även med markbaserade teleskop, vad gör det så svårt att titta på något närmare jorden?

Som ett par uppföljningsfrågor, vilken typ av justering skulle ett teleskop behöva för att lösa liknande högupplösta bilder av LEO, MEO, HEO eller månföremål? Skulle justering av position och vinkel för enskilda segment av stora flerdelade speglar vara tillräcklig, eller skulle det vara nödvändigt att omforma hela teleskopet?

De stora jordbaserade teleskopen är helt enkelt inte utformade för att spåra saker som rör sig snabbt över vår himmel. Det är också ovanligt att satelliter är i ett väl upplyst läge för att ge tillräckligt med ljus för korta exponeringstider som de oftast antingen är bakgrundsbelysta av solen (så att satelliten projicerar en skugga mot kameran, eller så är satelliten i skuggan av jorden, så mörk att de bara tänds under den korta perioden där de passerar över terminatorerna.

Jorden, å andra sidan, är genomgående väl upplyst när som helst på den under anständiga tidsperioder.

Slutligen, för att ge dina foton lite sammanhang - bilderna du har valt där är perfekta, för du har visat flera idrottsplaner på jorden och den internationella rymdstationen. Det är bekvämt att ISS är ungefär lika stor som en amerikansk fotbollsplan. Så faktiskt är upplösningen på dessa två bilder ganska jämförbar. Anledningen till att detalj är svår att se är att saker och ting i rymdens hårdhet tenderar att vara antingen tonsvarta eller löjligt väl upplysta, vilket gör att det är otroligt svårt att fånga det dynamiska området på en kamera.

Om ett svart hål betraktas som en singularitet och Big Bang härstammar från en singularitet, vad orsakade Big Bang att inträffa när ingenting kan undkomma ett svart hål?

Du pratar om två helt olika modeller. Ett svart hål är modellen för enstaka mycket massiva objekt som observeras över tid som sträcker sig små jämfört med universums ålder. Big bang dyker upp när vi försöker modellera hela universum över kosmologiska tidsperioder. Här är de håriga detaljerna:

Låt oss först beskriva svarta hål lite mer detaljerat. Herr Schwarzschild försökte lösa Einstein-ekvationerna för ett mycket enkelt scenario. Hela universum består av bara ett enda massivt sfäriskt objekt, t.ex. en stjärna eller planet [1].

Så han började med några antaganden om lösningen:

Det är en vakuumlösning, det finns ingen materia eller strålning utanför stjärnan.

Det är statiskt, det vill säga du kan införa en global tidskoordinat, dela rymdtid i rum och tid, och rymdens geometri beror inte på den globala tidskoordinaten.

Utrymmet är ganska symmetriskt. Den lokala geometrin beror bara på avståndet från mitten av det massiva föremålet men inte från några riktningar [2].

Dessa antaganden är inte 100% realistiska men borde vara en bra approximation. Han hittade en lösning som beskriver planetbanorna i vårt solsystem med mycket hög noggrannhet (bättre än Newton!) Och återskapade Newtons lag för små massor.

För en mycket stor massa komprimerad till ett litet utrymme beskriver denna lösning ett svart hål.

Först trodde man att singulariteten som dyker upp i Schwarzschild-lösningen är en artefakt av den förenklade modellen. Världen är ju inte lika symmetrisk och enkel som antagandena. Men senare gav Hawiking och Penrose ett matematiskt bevis på att alla realistiska rymdtider kommer att ha singulariteter. Och idag kan vi göra datasimuleringar som inte behöver göra sådana förenklade antaganden. Singulariteter är en del av allmän relativitet som vi måste leva med.

Låt oss nu se vad big bang är.

Först och främst är detta förmodligen den mest fantastiska delen av relativitet. Det låter oss komma med en modell av hela universum! Before GR physics was used to describe isolated systems that could somehow be shielded from the rest of the world.

Now when we look into the sky the universe looks about the same in every direction. There are structures like galaxies and even large galaxy clusters but they are pretty small compared to the size of the observable universe. The same way we can ignore the molecular structure of a fluid when doing hydro mechanics we ignore these galaxy clusters when modeling the universe.

Also it seems to be a good assumption that we do not live in some special region of the universe. So it's not good luck that the universe looks the same in all direction from our perspective. It should look like this from the perspective of all galaxies. Even though this assumption seems pretty natural we cannot experimentally verify it.

Now we assume that at some fixed time the universe is such a highly symmetric thing and homogeneously filled with matter and radiation. Again it's possible to write down the solution of the Einstein equations using pencil and paper. This solution describes a non-static universe. Space is expanding! Depending on how much matter there is the universe will either be expand forever or collapse again after some long time. For more details I'll refer to the wikipedia article.

Now when you have a solution of the Einstein equation it not only allows you to predict the future but you can also extrapolate it into the past. We now observe galaxies moving away from each other. This means in the past they were closer together. Extrapolating further into the past they get closer and closer and after some finite time the matter density becomes infinite. That's the big bang singularity. [3]

You see, these singularities show up in a completely different context. The universe is not a black hole. And with what we know today we cannot say what caused the big bang. Actually if we take GR too serious and see the big bang singularity as something real, then the question "what caused the big bang" cannot be answered. The notion of causality requires a space time. But the singularity is the end (well. the beginning) of space time.

[1] This should be a very good approximation for a planet revolving around a star. The mass of the planet (and all other planets) are ignored when calculating the gravitational field. After all they are pretty small compared to the mass of the sun. You do the same when you prove Keplers laws by solving Newtons equation of motion.

[2] In more mathematical terms: It has a rotational symmetry.

[3] When using the term "big bang" one should be a bit more practical. The presence of a singularity in the solution of the Einstein equation means that our knowledge of nature is incomplete. Big bang does inte mean space-time ends here. It means at some point in the past the universe was incredible densely filled with matter and we simply don't know what was before.