Domanda:
Gli astronauti dell'Apollo potrebbero vedere le luci della città dalla luna?
Michael Stachowsky
2019-09-19 23:35:59 UTC
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Puoi vedere le luci della città dall'orbita sul lato notturno della Terra. Un sacco di fantascienza (sì, scusa ... è una di quelle domande) ha dialoghi come "in una notte limpida puoi vedere la città XYZ sulla luna".

Ovviamente non abbiamo città sulla luna, ma abbiamo città sulla Terra. Gli astronauti dell'Apollo li hanno visti dalla luna o almeno dall'orbita lunare?

Interessante, tutte le immagini che ricordo mostrano una luce diurna o mezza Terra. Mi chiedo se sia mai esistita una Terra oscura mentre gli astronauti erano sulla luna.
Le missioni Apollo sono atterrate durante un giorno lunare. Hanno chiuso la visiera di protezione IR e UV dei loro caschi. Quindi gli occhi dell'astronauta non erano adatti alla piena sensibilità di notte. Dovrebbero avere una vista del lato notturno della Terra.
Il lato notturno della Terra non è rivolto verso la Luna mentre è notte sulla Luna. Ma forse le luci della città sono visibili durante un'eclissi lunare?
@Hohmannfan: sebbene il lato notturno non sia interamente rivolto verso la luna (immagino, non ci ho mai pensato davvero), parte del lato notturno sì, come si vede nella famosa foto di "Earthrise": https://en.wikipedia.org / wiki / Earthrise Tuttavia, poiché nessuna stella è visibile così come nessuna città, presumo che fosse un artefatto del film, non gli occhi, non essere in grado di vederli. So che puoi vedere le stelle, ma non so se sono visibili anche le città
Su una "mezza Terra" sarà molto difficile perché il lato diurno è così luminoso.
@OrganicMarble Non sono riuscito a trovare nulla nelle trascrizioni con diverse query. Non è stata una ricerca esaustiva, ma se ci fosse una menzione ovvia delle luci della città o delle luci sulla Terra penso che l'avrei colta.
Sono propenso al fatto che non sia possibile durante le missioni Apollo, perché se lo fosse, penso che ne avremmo un'immagine famosa. È possibile, come ha detto Organic, che nessuna delle missioni abbia incontrato una Terra oscura mentre si trovava sulla superficie lunare e se l'avessero avuta avrebbero potuto vedere le luci della città.
Guardando a una "mezza Terra" il contrasto delle luci della città sul lato notturno della Terra con il lato soleggiato del giorno è di circa 10 Lux per l'illuminazione stradale a 100000 Lux di luce solare intensa. Il rapporto tra circa 1 e 10000 è troppo alto per la visione umana.
@Uwe Giusto per essere precisi; Gli atterraggi sono stati programmati per la mattina presto sul sito di atterraggio per ottenere un buon angolo di sole. Ciò significava che la Luna era solitamente nella sua fase del primo quarto con la parte scura a sinistra e il sito di atterraggio alla luce del sole a destra del terminatore. Dalla Luna, la Terra sarebbe sembrata l'inverso di questa immagine: una mezza Terra con la parte scura a destra. Quindi potresti sempre vedere una parte oscura sulla Terra, ma accanto a una parte diurna molto luminosa e anche con il Sole nel cielo. Quindi, sì. Cosa hai detto.
@OrganicMarble, tutte le missioni Apollo sono atterrate durante la prima mattina lunare sul lato vicino, quindi avevano tutte circa metà della Terra.
@Mark bene sapere che la mia memoria non è completamente sparita.
Questa è una domanda affascinante, buona.
AilikxbuymCMT grazie!
Quattro risposte:
#1
+34
DrSheldon
2019-09-20 09:31:20 UTC
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Sembra che la risposta sia "no".

  • I rapporti delle missioni Apollo descrivono le luci notturne dall'orbita terrestre, ma gli avvistamenti a distanze lunari sono notevolmente assenti.

    / strong> Ad esempio,

    I panorami in orbita terrestre erano spettacolari; anche nel lato oscuro, dove i temporali e gli incendi in Africa hanno catturato l'attenzione dell'equipaggio. La sequenza temporale dell'orbita terrestre ha fornito tempo sufficiente per visualizzare la Terra, per l'adattamento senza fretta dell'equipaggio a zero ge per far fronte a problemi hardware.

    Rapporto missione Apollo 16

    Ma questi sono in orbita terrestre. Gli stessi rapporti di missione non dicono nulla sul lato oscuro della Terra a distanze lunari.

  • Ci sono troppi oggetti luminosi, inclusi il Sole, la Terra, la Luna e (sul lì) il modulo lunare, che rende difficile vedere oggetti scuri. A volte non riuscivano a vedere la maggior parte delle stelle, anche con l'aiuto del telescopio di bordo :

    A partire dalla missione Apollo 7, tutti gli equipaggi hanno riferito che diversi minuti erano necessario affinché gli occhi si adattassero al riconoscimento delle costellazioni quando il telescopio del modulo di comando veniva utilizzato di notte nell'orbita terrestre o lunare e in condizioni di luce solare. Con il modulo lunare attaccato durante la costa translunare, i riflessi del sole dal modulo lunare nell'ottica hanno impedito che le stelle più luminose fossero viste con il telescopio. Durante la costa transearth, le costellazioni potevano essere generalmente riconosciute quando il telescopio era puntato lontano dal sole, dalla terra o dalla luna. In generale, per mantenere l'allineamento della piattaforma durante la costa translunare, il pilota del modulo di comando si è affidato al posizionamento automatico dell'ottica per posizionare le stelle di riferimento nel campo visivo del sestante a 28 potenze.

    Rapporto di riepilogo del programma Apollo, p. 6-15

  • Una benda sull'occhio per aiutare il CMP ad adattare un occhio all'oscurità per usare il telescopio e (su Apollo 16 e 17) gli occhiali da sole non hanno aiutato.

    Le lenti degli occhiali da sole non erano abbastanza scuri per un comodo utilizzo nell'orbita lunare. Si è verificata una notevole affaticamento degli occhi dopo aver guardato fuori dalla finestra per lunghi periodi, anche con gli occhiali.

    Apollo 16 Mission Report

  • Solo Apollo 14 e 15 trasportavano la pellicola a bassa velocità (tipi 3414 e S0349) in grado di catturare oggetti deboli (vedi tabella 6-VIII).

  • Apollo 7 e 9 hanno fotografato le luci della città. Ma queste missioni non hanno mai lasciato l'orbita terrestre, e non è di questo che si tratta.

  • L'Apollo 8 ha scattato la famosa fotografia "Earthrise". Metà della Terra è esposta alla luce del sole, che oscura le luci della città sul lato oscuro.

  • Una volta sulla luna, il comandante e il pilota del modulo lunare erano più preoccupati del loro atterraggio sulla luna, che cercare di guardare indietro alla Terra. Inoltre, gli sbarchi sono avvenuti durante il giorno lunare. La luce del sole riflessa è così intensa che qualcuno sulla superficie non può vedere le stelle, e tanto meno le luci fioche sulla Terra.

  • Il pilota del modulo di comando dell'Apollo 10-13 ha trascorso la maggior parte del tempo il suo tempo o per scattare foto della luna o per gestire la navicella. Tieni presente che queste erano le missioni più brevi e che avevano anche bisogno della ricognizione per le missioni successive.

  • L'Apollo 14 ha cercato di fotografare il lato oscuro della Terra e fallito.

    Le fotografie del lato oscuro della Terra erano inutilizzabili perché le scene erano oscurate dalla luce diffusa proveniente dall'ottica sestante, dalle aree illuminate dal sole della terra e forse da parti del modulo lunare attraccato durante la costa translunare.

    Rapporto di riepilogo del programma Apollo, p. 3-88

  • Gli Apollo dal 15 al 17 non hanno tentato di fotografare il lato oscuro della Terra. Sapendo che queste erano le ultime missioni, l'equipaggio fu tenuto il più impegnato possibile.

Risposta ben studiata!
Da notare che se ti trovi sulla Luna ed è notte sulla Terra, ci sarà il Sole proprio accanto ad essa nella vista.
Penso che risponda molto bene, grazie!
Punto interessante: se riesci a vedere uno qualsiasi del lato diurno della Terra, probabilmente sta superando qualsiasi illuminazione stradale su qualsiasi parte del lato notturno della Terra che puoi vedere. Se puoi vedere la maggior parte del lato notturno della Terra dalla Luna, sei quasi certamente in piena luce del giorno lunare, quindi hai la superficie lunare e tutti gli oggetti vicini che riflettono una grande quantità di luce, più un oggetto molto luminoso (il Sole) in il cielo. Se sei nella notte lunare, quindi l'ambiente intorno a te è buio e non c'è il sole nel cielo, stai guardando il lato diurno della Terra.
Forse potresti vedere l'illuminazione stradale sulla Terra dalla Luna durante un'eclissi lunare, quando la Luna è illuminata solo dalla luce solare diffratta attraverso l'atmosfera terrestre.
#2
+10
Camille Goudeseune
2019-09-20 02:31:04 UTC
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Al di là di LEO, una volta che sei a pochi raggi terrestri, abbastanza lontano da vedere l'intero pianeta, il suo lato notturno è di un nero senza caratteristiche, almeno per le fotocamere convenzionali, in ognuna delle dozzine di foto su http : //www.planetary.org/explore/space-topics/earth/pics-of-earth-by-planetary-spacecraft.html, anche quelli che mostrano la Terra solo come una mezzaluna sottile.
Modifica: come commentato, queste foto sono state esposte per il lato giorno. Se fossero stati esposti per rivelare qualsiasi dettaglio del lato notturno, il lato diurno sarebbe stato probabilmente sovraesposto in un bianco pieno.

Tocchi a mano e calcoli forse errati: la parte luminosa notturna di Chicago è di circa 400 km 2 , lo stesso di un disco di raggio 11 km. Confronta la Chicago notturna con un asteroide di 22 km di diametro con un albedo enormemente generoso di 0,05. Quindi la sua magnitudine assoluta è di circa 12 (la sua magnitudine vista da 1 UA di distanza, in quella tabella). Visto da 239.000 miglia di distanza invece che 93.000.000, 390 volte più vicino, è $ 390 \ times 390 = 150000 = 2,5 ^ {13} $ volte più luminoso, quindi la sua grandezza apparente è $ 12-13 = -1 $ , brillante come Sirius.

La mia stima è probabilmente errata di quello che deve essere l'albedo di un asteroide di 20 km per corrispondere alla notte Chicaglow (quello che gli astronomi terrestri del Midwest chiamano il suo inquinamento luminoso). Ma almeno, vista dalla luna, Chicago non è più luminosa di Sirio, e probabilmente più vicina alla magnitudine 3 o 4, appena visibile anche senza una magnitudine distraente -15 visibile dalla Terra.

"... il suo lato notturno è un nero informe, almeno per le telecamere convenzionali ..." che non hanno neanche lontanamente la gamma dinamica della visione umana. Le singole esposizioni delle fotocamere digitali di veicoli spaziali convenzionali con impostazioni per evitare che il lato luminoso sia sovraesposto avranno il lato notturno nel rumore. Ciò non significa affatto che * un occhio umano * non possa percepire le luci della città nel lato notturno. Questo è il motivo per cui la fotografia digitale ha [immagini ad alta gamma dinamica] (https://en.wikipedia.org/wiki/High-dynamic-range_imaging).
Sarebbe molto più convincente trovare un'immagine dell'era Apollo usando un'emulsione fotografica con la sua migliore gamma dinamica.
Ma ciò non significa che senza irising non sia ancora migliore della gamma dinamica dell'ADC utilizzata negli imager dei veicoli spaziali, che utilizzano il tempo di esposizione per realizzare una cosa simile che l'irising fornisce agli esseri umani. Inoltre, un astronauta può semplicemente coprire la parte luminosa della Terra con un guanto. Questo fine settimana partirò e leggerò qualcosa sulla gamma dinamica della visione umana all'interno di un campo visivo. Continua...
"le fotocamere non soffrono della mancanza di adattamento al buio degli occhi umani a causa della luce diurna" ... Errrr ... La fotocamera era impostata su una combinazione specifica di apertura, tempo di esposizione, in modo che le parti luminose della Terra ( e talvolta altri oggetti come la superficie della Luna) si trovavano nel raggio del sensore, il che significa che le parti scure si perdevano nel rumore. Se la fotocamera fosse stata impostata appositamente per catturare le parti scure (con le parti luminose spente) sarebbe stato molto diverso.
@uhoh la mia comprensione è che la gamma dinamica * istantanea * dell'occhio è di circa 10 stop. Non è un buon film (o una fotocamera digitale di prim'ordine 2019). Irising fornisce quasi tutta la vittoria. Di solito la sua natura involontaria è piacevole (dato che non dobbiamo pensarci), ma non se stai cercando di vedere qualcosa di debole in presenza di una luce intensa. Un fotografo può scegliere di "soffiare le alte luci", una persona non può fare lo stesso con i propri occhi.
@hobbs grazie per questo! 10 stop (2¹⁰) equivale all'incirca a 10 bit, che può effettivamente essere inferiore al numero di bit su una fotocamera spaziale digitale. Se riesci a ricordare una fonte, sarebbe fantastico (oggi vado in biblioteca per vedere cosa posso imparare). Anche il tuo suggerimento secondo cui i miei occhi potrebbero irradiarsi a mia insaputa è stato ben accolto.
#3
+4
Camille Goudeseune
2019-09-20 03:33:03 UTC
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Un calcolo indipendente. Dall'ISS, Venere è luminosa come la città di Valencia di notte. (Altre vedute di Venere dalla ISS avevano luoghi sulla Terra che non riconoscevo.) La metropoli di Valencia ha circa 2 milioni di persone.

Nella più grande megalopoli terrestre degli anni '70, la grande Tokyo, contava circa 23 milioni di persone. 11,5 volte di più, quindi 11,5 volte più luminoso. (Forse meno perché l'illuminazione era meno efficiente allora, forse di più perché allora non ci preoccupavamo tanto dell'inquinamento luminoso.)

La ISS è a 400 km di altezza, quindi a circa 800 km da Valencia in quell'immagine. La luna è a 385.000 km di distanza, 480 volte più lontana.

Quindi dalla luna, la Tokyo degli anni '70 era $ 11,5 / (480 \ volte 480) = 1/20000 $ volte più brillante di Venere.
Venere ha una magnitudine apparente $ - 4 $ .
$ 20000 = 2,5 ^ {10,8} $ .
Quindi, dalla luna, Tokyo aveva una magnitudine $ - 4 + 10,8 = 6,8. $

In condizioni ottimali, le stelle di magnitudine 6,5 sono la soglia di visibilità ad occhio nudo.

Pertanto, con la magnitudine -15 della terra sul lato diurno e la magnitudine -26 del sole che abbaglia gli astronauti (un fattore che inonda tutti gli altri errori di stima in questa risposta), anche la città notturna più luminosa era troppo buia per essere vista.

La loro unica possibilità di vedere le luci della città wo Avrebbe potuto essere durante un ' eclissi solare e anche allora, ancora solo di magnitudine 6,8, se Tokyo fosse stata di fronte a loro, senza nuvole.

Due problemi: 1) l'immagine è piena di pixel saturi quindi è impossibile essere quantitativi, 2) i pixel luminosi della città sono distribuiti su forse * 100 o 1000 volte più area * di Venere, quindi si può sostenere che la città è 100 o 1000 volte più luminoso di Venere. Ad esempio, un fattore di 100 corrisponde a 5 magnitudini, quindi la tua magnitudine 6,8 potrebbe essere +1,8 o -0,7 magnitudine. È anche importante ricordare che a 480 volte più lontano, Tokyo sarebbe anche vicino a un punto irrisolto (quasi a stella), piuttosto che a un'area estesa. Non credo che la tua analisi sia attualmente valida.
#4
+3
Ilia Smilga
2019-09-21 19:48:24 UTC
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Ecco un altro modo per stimare la luminosità delle luci della città vista dalla luna. Come punto di partenza, proviamo a stimare la quantità di luce prodotta da tutti gli Stati Uniti di notte. (Immagino che questo probabilmente rappresenti una percentuale significativa della luce totale prodotta sulla Terra e probabilmente in realtà la maggior parte della luce totale vista se si vede l'emisfero occidentale.)

  • Questa fonte: https://www.eia.gov/tools/faqs/faq.php?id=99&t=3 afferma che il consumo energetico annuale utilizzato negli Stati Uniti per " illuminazione "è di 141 miliardi di kWh. Ciò, tuttavia, include sia l'illuminazione stradale che l'illuminazione di edifici commerciali; supponiamo che la metà di questo vada all'illuminazione stradale, quindi 70 miliardi di kWh.

  • Successivamente dobbiamo convertirlo in energia. Dividiamo questa cifra per un anno e teniamo conto anche del fatto che le luci sono accese solo la metà del tempo (solo di notte); quindi moltiplichiamo per 2. (In realtà, le luci sono probabilmente un po 'più luminose la sera che nelle ore piccole, quindi per la potenza massima potremmo voler moltiplicare per un numero maggiore, ma non credo che questo effetto sia molto significativo).

  • Per convertire la potenza in luminosità, dobbiamo moltiplicare per l'efficacia luminosa. I tipi più comuni di lampade utilizzate per l'illuminazione stradale sono le lampade a LED e al sodio; entrambi sembrano avere un'efficienza luminosa da qualche parte intorno a 130 lumen / watt, secondo Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Luminous_efficacy

  • Per ottenere l'illuminamento sulla superficie della Luna, resta da dividere per 4 ppi (numero di radianti quadrati in una sfera) volte la distanza tra la Terra e la Luna (circa 400000 km) al quadrato.

  • Infine, per convertirlo in grandezza apparente, usiamo la formula qui fornita: https://en.wikipedia.org/wiki/Illuminance

Mettendo insieme i pezzi, WolframAlpha ( https://www.wolframalpha.com/input/?i=-+14.18+-+2.5+log10+%28%282 % 2870 + miliardi + kWh% 29% 2Fyear + + 130 + lumen% 2Fwatt% 29% 2F% 284 * pi *% 28400000km% 29% 5E2% 29 +% 2F +% 281 + lux% 29% 29) fornisce una grandezza di circa +0,7 - quindi tra le prime 20 stelle più luminose, ma non tra le prime 10 (paragonabile ad esempio a Betelgeuse o Aldebaran).

Quindi questa è decisamente invisibile durante il giorno, inondata dal sole e dai suoi riflessi sul paesaggio lunare. È visibile di notte, accanto alla mezzaluna della Terra illuminata dal sole?

Vorrei "no". Ecco un punto di confronto: Earthlight ( https://en.wikipedia.org/wiki/Earthlight_(astronomy)), la cui magnitudine è compresa tra -2 e -3 (fonte: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0143-0807/37/3/035601), e che, per esperienza personale, è decisamente visibile, ma non così facile da individuare.

Ora la Terra vista dalla luna è circa 50 volte più luminosa della luna vista dalla Terra ( https://astronomy.stackexchange.com/questions/8133/how-bright-is-the -full-earth-durante-la-mezzanotte-lunare); mentre, se la mia stima è corretta, le luci della città della Terra sembrano essere circa 100 volte più fioche della luce della Terra sulla luna, come si vede dalla Terra ...

OK, diresti, ma forse durante un eclissi?

Beh, ancora improbabile. Considera che durante un'eclissi lunare (che corrisponde a un'eclissi solare sulla luna), la luna è ancora visibile; quindi c'è ancora una discreta quantità di luce che raggiunge la sua superficie. Vista dalla luna, un'eclissi solare sembra una Terra oscura circondata dall'aureola luminosa della sua atmosfera, retroilluminata dal sole.

Quanto è luminoso esattamente? Bene, secondo questa fonte: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.487.136&rep=rep1&type=pdf (in particolare Fig.4), anche in la parte più profonda dell'ombra terrestre, l'illuminamento non è ancora inferiore a 10 ^ -6 dell'illuminamento abituale. In altri termini, l'atmosfera terrestre è all'incirca 10 ^ -6 luminosa come il sole, che corrisponde a una magnitudine di circa -11. Probabilmente è ancora abbastanza luminoso da inondare il debole bagliore delle luci della città ...

Si dovrebbe considerare l'efficacia ottica dei lampioni e la riflettanza delle superfici stradali.
Addendum: dopo aver pensato, mi sono reso conto che quelle luci della città sarebbero state visibili di notte, ogni volta che la parte illuminata dal sole della Terra è in qualche modo nascosta. Naturalmente questo può accadere quando la Terra è vicina all'orizzonte; ma se non lo è, probabilmente è sufficiente tendere la mano in modo da nascondere la parte illuminata dal sole. Poiché la luna non ha atmosfera, l'abbagliamento è molto meno un problema che sulla Terra; e la luce diffusa della terra sul paesaggio lunare intorno a te probabilmente interferirà leggermente, ma non spegnerà completamente le luci.
Non basta tendere la mano per nascondere la parte illuminata dal sole, gli occhi hanno bisogno di alcuni minuti al buio per adattarsi alla visione notturna. Non solo l'iride dell'occhio deve adattarsi, ma anche la retina deve adattarsi.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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