Почему на космических фотографиях не видно звёзд? / Хабр
Один из вопросов, постоянно появляющихся в теме реддита «Космос», это: «Почему на фото не видно звёзд?» Обычно это бывают фотографии с высадок на Луну миссий «Аполло» или со спутников Земли, но иногда это фотки Юпитера или Луны. В последнее время тут проскакивало много фотографий Falcon Heavy Starman.
Я всё говорил себе, что надо бы написать объяснение для непрофессионалов, но у меня вечно не хватало времени. И вот, наконец, меня довели – один комментарий с вопросом, заданным в миллионный раз, наконец, убедил меня сделать это. И теперь, когда кто-то спрашивает об этом, я могу просто дать ему ссылку сюда.
Итак, вот оно. Объяснение того, почему на многих космических фотографиях не видно звёзд — с точки зрения фотографа.
Основы: камеры и экспозиционные числа
В фотокамере свет проходит через линзы и попадает на датчик, или, в стародавние времена – на плёнку. На сенсоре расположены миллионы маленьких фотоэлементов, собирающих частицы света, фотоны.
Если всё немного упростить, то каждый из фотоэлементов соответствует пикселю на конечном изображении, а яркость этого пикселя определяется количеством собранных фотонов. На итоговой фотке тёмные области соответствуют тем местам, в которых с сенсором столкнулось меньше фотонов, а светлые – тем, где фотонов было больше. Вы можете представлять себе их, как кучку вёдер, собирающих фотоны – ведро, собравшее больше фотонов, будет иметь более светлый оттенок на итоговом изображении.
Количество света, попадающего на сенсор, измеряется в экспозиционных числах, каждое последующее из которых удваивает или уполовинивает количество света. Интуитивно это можно представить себе в виде выдержки. Оставляя затвор открытым на период вдвое больший, вы соберёте вдвое больше света в каждое ведёрко. На следующем изображении видно, что это означает. Каждый шаг примерно равен одному дополнительному экспозиционному числу. Выдержка указана внизу.
Удваивание времени открытия затвора меняет его с 1/500 до 1/250 секунды.
Ещё одно удваивание даёт 1/125 секунды. Это экспонента в квадрате. Экспозиция в 1/125 находится в двух шагах от 1/500, но собирает в четыре раза больше света. Ещё одно удвоение, до экспозиции в 1/60 (это приближённые цифры) означает три шага, но в восемь раз больше света. Получается, что на изображении слева направо выполняется увеличение попадание света, равное четырём экспозиционным ступеням – то есть, правая фотография получила в 24, то есть, в 16 раз больше света, чем левая.
Кроме выдержки, в камере есть ещё два способа изменить количество света, попадающего на фотоматрицу – изменить апертуру линз или ISO. Апертура – размер отверстия, через которое проходит свет.
На числа не обращайте внимания, просто учтите, что чем больше апертура, тем больше через неё проходит света. ISO измеряет чувствительность камеру к свету, и действует примерно так же, как экспозиционные числа – ISO 200 в два раза чувствительнее, чем ISO 100, а ISO 400 в два раза чувствительнее ISO 200.
Динамический диапазон
На изображении, демонстрирующем разные выдержки, на самой правой фотографии видно, что на ярких участках – небе и облаках – почти невозможно различить детали, они выглядят просто, как белое пятно. Количество яркости, которое способны воспринять сенсоры камеры, ограничено, и самая большая яркость на фото выглядит, как белый цвет. Как только фотоэлемент достигает этого уровня экспозиции, увеличение количества приходящих в него фотонов не даст увеличения яркости. Если представлять себе фотоэлементы в виде ведёрок, то когда ведёрко наполнится, попытка добавить в него дополнительных фотонов не сделает его более полным. Когда яркость сцены выводит фотоэлементы за этот предел, в результате получаются большие белые засветы без всяких деталей – именно это и показано на фото выше.
На этой фотографии работающих на МКС космонавтов можно увидеть засветы. На скафандре и ящике с инструментами у астронавта, повёрнутого к камере спиной, есть большие участки чисто белого цвета, а ещё их можно заметить на самых ярких частях МКС вверху фотографии.
С другой стороны, у фотоэлементов есть и нижний предел распознавания света. Фотоэлементы, не уловившие достаточного количества фотонов, будут представлены на фото чёрными пикселями. Уменьшение количества света до значений ниже этого предела не сделает пиксель темнее, он и так уже максимально тёмный. Нельзя получить более пустое ведро, чем абсолютно пустое.
Участки изображения, оказавшиеся темнее этого предела, будут выглядеть как чёрные пятна без деталей.
На этой фотографии третьей ступени и лунного модуля «Сатурн-5» можно увидеть много теневых участков.
Яркостное расстояние между самым тёмным чёрным и самыми яркими белым называется динамическим диапазоном. Он обозначает диапазон яркости, в котором камера сможет запечатлеть детали изображения. Всё, что ниже этого диапазона, будет на фото чёрным, а всё, что выше – белым.
У современных цифровых камер динамический диапазон измеряется 10-15 экспозиционными ступенями. Можете ознакомиться со списком динамических диапазонов самых качественных цифровых камер.
Экспозиционные ступени обозначены в списке, как Evs [exposure value]. У плёнки примерно такой же динамический диапазон.
Поскольку динамический диапазон меняется как степень двойки, разница в интенсивности света между чёрными и белыми пикселями камеры с 15 экспозиционными ступенями будет равна 215, или 32 768. Ещё один способ обозначить этот динамический диапазон – это 32 768:1, что означает, что верхний предел запечатления деталей до засветки в 32 768 раз больше нижнего предела, на котором фотоэлемент не срабатывает.
Фото в дневном свете
Одна важная вещь, которую нужно понять про фотографии луны и планет, включая Землю, состоит в том, что они освещаются дневным светом и демонстрируют дневную сторону объекта. Иначе говоря, объект освещается солнечными лучами.
На этой фотографии Земли показана дневная сторона Земли, повёрнутая к солнцу.
Это фото с места посадки «Аполло-15» – дневное фото. Вы могли решить, что это ночное фото, поскольку небо тёмное, и это Луна, которую видно ночью – но фото сделано на стороне Луны, обращённой к солнцу, и яркость там такая же, как на Земле днём.
Это дневная фотография Юпитера. Она не ночная. Небо тёмное, и Юпитер можно увидеть в ночном небе, но это фото демонстрирует дневную сторону планеты, повёрнутую к Солнцу. То же самое верно для недавнего запуска SpaceX Tesla – автомобиль был освещён солнцем.
Сравнение дневных фотографий и фотографий звёздного света
Теперь, когда у нас есть все нужные знания, начнём разбираться в том, как сравнивать фотки Земли и Луны в дневном свете с фотками звёзд ночью. Сначала посмотрим, какие настройки были использованы во время миссий «Аполло» и других фотографий астрономических объектов при дневном свете и наземных фотографий. Затем мы посмотрим на настройки, использованные при съёмке звёзд. Наконец, мы введём различные настройки в калькулятор, и увидим, сколько экспозиционных ступеней находится между фотографиями звёзд с правильной экспозицией и фотографиями с «Аполло» и другими дневными фотографиями астрономических объектов.
Если мы обнаружим, что разница в экспозиционных ступенях превышает 15, это будет означать, что камеры, снимающей такие вещи в космосе, как дневная сторона луны, Земля или другие планеты, или такие объекты в дневном свете, как Tesla, не смогут сделать изображения звёзд.
Также вспомним, что 15 – максимальная разница между самыми яркими и самыми тёмными оттенками в камере, поэтому функциональное количество экспозиционных ступеней между объектом и самыми тёмными частями будет меньше, поскольку обычно для объекта съёмки выбирается экспозиция со средней яркостью, а не с максимальной. На фото Земли выше планета находится не на верхнем конце шкалы яркости, поэтому расстояние между яркостью Земли и нижним краем динамического диапазона будет равняться не 15 ступеням, а чему-то вроде 7, поскольку Земля находится где-то посередине динамического диапазона фотографии.
Но чтобы упросить расчёты, мы просто будем использовать 15 ступеней в качестве опорной цифры – если правильно выбранная экспозиция для звёзд будет отстоять более, чем на 15 ступеней от правильно выбранной экспозиции для Земли в дневном свете, или Луны, или любой другой планеты, тогда мы сможем быть уверены, что никакие звёзды на этих дневных снимках не появятся.
Ищем реальные настройки экспозиции – звёздный свет
В качестве примеров снимков звёзд я выбрал три изображения из нашего сабреддита.
Биолюминесценция в Малибу и Млечный путь; выдержка: 13 секунд, апертура: f/1.8, ISO: 4000
Млечный путь перед рассветом над Атлантикой; выдержка: 25 секунд, апертура: f/3.5, ISO: 2500
Млечный путь над яхтой; выдержка: 13 секунд, апертура: f/4.0, ISO: 6400
Ищем реальные настройки экспозиции – дневной свет
В фотографии есть такое практическое правило под названием «Солнечно 16» (правило F/16), утверждающее, что для выбора правильной экспозиции для фотографии в солнечном свете нужно выставить апертуру на f/16, а выдержку на величину, обратную ISO; фотография, сделанная с ISO 100 должна использовать выдержку в 1/100 секунды. Мы возьмём это правило в качестве первого опорного пункта по подходящим настройкам дневных фотографий: ISO 100, f/16 и выдержка 1/100.
Вторым опорным пунктом станут лунные снимки «Аполло». На снимке какого-то фотографического оборудования показаны реальные настройки, использованные для фотографий, сделанных на поверхности луны.
Взгляните на катушку плёнки слева. ASA – это плёночный эквивалент ISO, поэтому мы имеем ISO 160. Выдержка выставлена в 1/250 с. Инструкция предписывает снимать с апертурой от f/5.6 до f/11. Поскольку средним значением будет f/8, его мы и используем в качестве эталона. Разница между f/5.6 и f/11 составляет всего две ступени, поэтому это не так уж и важно.
Итоговым эталоном станет этот снимок луны, сделанный астронавтом Паоло Несполи. Настройки камеры перечислены на странице оригинала: ISO 400, f/6.3 и 1/500.
| Фото | Выдержка | Апертура | ISO |
|---|---|---|---|
| Солнечно 16 | 1/100 | f/16 | 100 |
| «Аполло» | 1/250 | f/8 | 160 |
| Паоло Несполи | 1/500 | f/6.3 | 400 |
Сводим всё вместе
Так сколько же ступеней между дневными снимками и фотографиями звёзд? Есть несколько онлайн-калькуляторов, считающих экспозицию, но я использовал вот этот.
Чтобы провести расчёты, мы вводим настройки двух фотографий, и он выдаёт разницу в экспозиции в ступенях. Вот таблица разницы между дневными и звёздными фотографиями. Помните: волшебный номер – 15. Всё, что больше 15, однозначно говорит о слишком большом динамическом диапазоне, и любая попытка получить изображение обоих объектов приведёт либо к засветке, либо к затенению.
| Разница между снимками в ступенях | Солнечно 16 | Аполло | Паоло Несполи |
|---|---|---|---|
| Млечный путь и Малибу | 22 | 20,67 | 19,67 |
| Млечный Путь над Атлантикой | 20,33 | 19 | 18 |
| Звёзды над яхтой | 20,33 | 19 | 18 |
Вот вам и ответ: разница в яркости между фотографиями дневных объектов, например, поверхности Луны, вида на Землю и другие планеты, и фотографиями звёзд слишком велика, чтобы их можно было запечатлеть на одном изображении.
Динамический диапазон в 20 экспозиционных ступеней находится за пределами возможностей наших камер, поэтому на фотографиях освещённых дневным светом объектов в космосе звёзд не видно. Существуют фотографии, где видно тусклые звёзды и объекты, освещённые дневным светом, такие, как Земля или дневная сторона луны. Результат получился очень тёмным. Вот несколько примеров:
8 звёзд, которые не используют фотошоп: фото, описание
Сложно поверить, что существуют ещё звёзды, которые не используют Photoshop или Facetune для каждой новой фотографии? Да-да, они есть! За эту честность и настоящую красоту мы их и любим.
Новый очаг
Эмма Уотсон, Дрю Бэрримор и другие артистки, которые выкладывают честные фото.
Содержание статьи
Гвинет Пэлтроу
Профессиональные снимки актрисы, безусловно, ретушируются (увы, в индустрии от этого еще не отказались), но снимки, сделанные самой Гвинет Пэлтроу в соцсетях, выглядят очень правдоподобно.
Все-таки приятнее смотреть на живые фотографии звезд, когда они действительно без макияжа и не замазывают морщинки на лбу.
Дрю Бэрримор
Смелости актрисы можно только позавидовать: Дрю Бэрримор выкладывает комичные селфи и видео совершенно без ретуши, когда ее коллеги уменьшают свою и без того тонкую талию, «стирают» поры на лице и увеличивают глаза. Так держать, Дрю!
Нина Добрев
Нина Добрев — яркое доказательство того, что быть популярной в соцсетях можно и без использования Facetune. Селебрити снимает веселые видео, выкладывает фото своей жизни и набирает при этом тысячи лайков.
Лили Коллинз
У Лили Коллинз ангельская, даже немного детская внешность, поэтому было бы очень странно, если бы девушка пользовалась фотошопом. Вместо этого актриса знает правило удачного селфи: хороший свет — залог успеха!
Эмма Уотсон
У Эммы Уотсон очень интересные страницы в соцсетях — они напоминают модный журнал.
Смотрим и вдохновляемся не только вкусом актрисы, но и непостановочными снимками без грамма Facetune.
Эмилия Кларк
Когда вы одна из самых востребованных актрис современности, выглядеть красиво важно не только вживую, но и в Сети тоже. Эмилия не разграничивает две реальности, так что и на улице, и на очередном селфи будет та самая девушка — живая, яркая и очень эмоциональная.
Дженнифер Гарнер
В свои 50 лет Дженнифер Гарнер выглядит просто сногсшибательно. Если одни звезды боятся выкладывать свои фотографии без ретуши, пытаясь замаскировать все морщинки и неровности, то Дженнифер не из таких. Вот с кого точно стоит брать пример!
Наоми Уоттс
Блог Наоми Уоттс мы любим за то, что он выглядит так, будто его ведет сама актриса, а не ее smm-менеджер. Он действительно живой! Она выкладывает честные селфи с друзьями и коллегами, где они без макияжа и ретуши — только счастливые улыбки и горящие глаза.
Браво!
Текст: Анна Степнева. Фото: соцсети
Источник
Почему на большинстве космических снимков нет звезд?
Эмили Лакдавалла • 28 января 2019 г.
И почему тускло освещенные миры, такие как Плутон, выглядят такими яркими на космических фотографиях?
Есть несколько вопросов, которые мы постоянно получаем в Планетарном обществе. Посмотрите на космос ночью из темного места, и вы увидите бесчисленное множество звезд. Почему же тогда фотографии космических объектов не содержат звезд? Почему на черном небе Луны нет звезд на фотографиях Чанъэ?
Ответ: Звезды есть, просто они слишком тусклые, чтобы их было видно.
Могу проиллюстрировать примером из повседневной жизни. Я уверен, что все, читающие эту статью, совершили ошибку, сфотографировав любимого человека, стоящего перед ярко освещенным окном. На вашей фотографии вы видите только силуэт; лицо вашего объекта — почти безликая тень. Конечно, их лицо все еще существует! Он просто недостаточно освещен, чтобы его можно было увидеть на фото.
Те же проблемы, из-за которых обычные снимки могут выглядеть плохо, касаются и космических снимков. Давайте поговорим о трех вещах, которые влияют на то, какие детали вы можете увидеть на любой фотографии, будь то звезда, планета или человек: чувствительность камеры, время, которое ваша камера должна собрать свет, и динамический диапазон вашего изображения. камера.
Насколько чувствительна ваша камера?
Сколько света нужно вашей камере? Модные камеры могут регулировать чувствительность, открывая и закрывая апертуру, пропускающую свет. Человеческие глаза делают то же самое, автоматически, все время, расширяя и сужая свои зрачки. Если вы зрячий человек, идущий из ярко освещенного места в темное, вы тоже не увидите звезд на небе, по крайней мере, не сразу. По мере того как ваши глаза повышают свою чувствительность, открывая зрачки, вы постепенно замечаете все более и более тусклые звезды.
Большинство космических камер не могут регулировать апертуру таким образом.
Вместо этого ученые предсказывают уровни освещенности, с которыми камера столкнется во время своей миссии, и разрабатывают свои инструменты с апертурой, подходящей по размеру для диапазона целей, с которыми они ожидают столкнуться. Это может быть проблемой, если ваш космический корабль столкнется с широким диапазоном целевой яркости, но вы заставляете свою камеру работать с намеченными научными целями, и не беспокойтесь, если она не идеальна для каких-либо забавных дополнений, которые вы можете фотографировать по пути. . OSIRIS-REx, чья MapCam была разработана для изучения цветов очень темного астероида, не могла смотреть на Землю, не будучи поражена ярким светом, отражающимся от ярких облаков, вызывая артефакты, которые вы видите в верхней части этого изображения. .
Изображение представляет собой композицию из трех фотографий, сделанных через инфракрасный, зеленый и синий фильтры с выдержкой 1,5 миллисекунды. Использование инфракрасного фильтра заставляет землю, которая казалась бы зеленой, казаться красной. «Сосульки» наверху вызваны просвечиванием регистра считывания детектора, которое происходит при очень коротких временах экспозиции, необходимых для просмотра яркой планеты крупным планом. Изображение: NASA / GSFC / UA / Björn Jónsson Но изображения Бенну, сделанные с помощью MapCam, выглядят прекрасно, потому что именно для этого MapCam был разработан. (Обратите внимание, что ни на одном из этих изображений вы не видите звезд в черном пространстве, окружающем миры.)
Бенну с юга, 17 декабря 2018 г. Это изображение было получено камерой OSIRIS-REx MapCam 17 декабря 2018 г., когда космический корабль пролетел под южным полюсом Бенну во время предварительного исследования астероида миссией. Изображение имеет время экспозиции 90,3 миллисекунды и был снят с расстояния около 12 километров, когда космический корабль удалялся от астероида.
Изображение: NASA / GSFC / UA Как долго ваша камера собирает свет?
Более длинные выдержки собирают больше света, помогая обнаруживать более слабые объекты, чем более короткие выдержки. В человеческом зрении нет реального эквивалента настройки экспозиции — мы замечаем больше, когда смотрим на что-то дольше, но это не совсем одно и то же. Фотографии ночного неба, полные звезд, получаются с длинной выдержкой, часто занимающей много минут — именно столько времени требуется камере, чтобы обнаружить достаточное количество фотонов для красивого вида. Короткие выдержки не улавливают звезды. Фотография ниже была минутной выдержкой. То, что кажется солнечным светом в горах, на самом деле является лунным светом.
Млечный Путь над Глейшер-Пойнт, Национальный парк Йосемити Млечный Путь от Глейшер-Пойнт в Йосемитском национальном парке. Лунный свет все еще освещает Хаф-Доум и высокие Сьерры за его пределами. Хотя цвета Млечного Пути видны только на фотографиях с длинной выдержкой, большая часть деталей видна невооруженным глазом, если вы потратите время, чтобы посмотреть.
Изображение: Тайлер Нордгрен Фотографии астронавтов Аполлона были выставлены на фоне ярко освещенной солнцем поверхности Луны и белых скафандров. Эти экспозиции были слишком короткими, чтобы обнаружить звезды на небе.
Командир «Аполлона-15» Дэвид Скотт на станции ALSEP. Командир миссии Дэвид Скотт развертывает инструменты пакета для экспериментов на поверхности Луны «Аполлон» (ALSEP). Изображение: NASAКосмические камеры позволяют использовать очень широкий диапазон настроек экспозиции. Например, камера LORRI компании New Horizons может снимать изображения с выдержкой от 1 миллисекунды до 30 секунд. Они использовали самую короткую выдержку, когда пролетали мимо Юпитера, который намного ближе к Солнцу и намного ярче Плутона. Они используют самые длинные выдержки для самых тусклых целей — далеких миров в поясе Койпера.
Кстати, это ответ на другой распространенный вопрос, который мы получаем о космических снимках: как камеры могут делать снимки так далеко от Солнца, где свет сравнительно тусклый? Ответ: высылаем чувствительные камеры и при необходимости делаем длинные выдержки.
«Вояджер-2» на Нептуне дает хороший пример того, что происходит, когда мы посылаем камеру с недостаточной чувствительностью. Разработанный для Юпитера и Сатурна, ему было трудно видеть в относительной темноте на Нептуне.
Изображение: NASA / JPL Каков динамический диапазон вашей камеры?
Способна ли ваша камера видеть как плохо освещенные, так и хорошо освещенные объекты на одном изображении? Или его светособирающая способность быстро подавляется более яркими объектами, прежде чем он успевает обнаружить свет от более тусклых объектов? Вот где наши глаза обычно работают намного лучше, чем наши камеры. Когда я вижу друга, сидящего перед окном, я прекрасно вижу его лицо, потому что мои глаза способны различать детали как в тени, так и на солнце. Отчасти это потому, что мои глаза не неподвижны, когда я смотрю на сцену. Мои глаза постоянно бегают, глядя в окно, глядя в помещение, глядя на лицо моего друга, каждый раз подстраивая фокус и диафрагму. Мой мозг создает композицию из всей этой информации, делая картину перед моим мысленным взором более детализированной, чем любая мгновенная картина, которую видит мой физический глаз. Затем я достаю камеру и делаю снимок, и он выглядит ужасно.
Но подождите, у современных цифровых камер есть трюк, имитирующий работу человеческого глаза и мозга. С помощью камеры моего телефона я могу включить функцию под названием «HDR», что означает расширенный динамический диапазон . Когда я делаю снимок в режиме HDR, телефон фактически делает два снимка (один с более длинной выдержкой, другой с более короткой выдержкой) и объединяет наиболее экспонированные части обоих изображений, чтобы показать мне детали как за окном, так и в чертах лица моего друга.
Космические камеры обычно имеют более широкий динамический диапазон, чем потребительские камеры, поэтому они могут записывать относительно слабые и яркие объекты на одном изображении. Может быть трудно оценить, сколько деталей содержится в тенях космических изображений, потому что наши повседневные цифровые дисплеи в большинстве случаев не способны отображать такой широкий динамический диапазон. Но вы можете играть с яркостью и контрастом в космических изображениях, чтобы выявить скрытые детали в тенях.
Посмотрите, что видно на двух контрастных участках изображения кометы Чурюмова-Герасименко, сделанного Rosetta OSIRIS. Это та же фотография, сделанная из тех же данных, я только что сказал компьютеру отображать низкие значения пикселей с более высокой яркостью.
Пример: New Horizons
звезды иногда видны, а иногда нет. Давайте вместе отправимся в путешествие на борту New Horizons, поскольку он использует свою камеру LORRI, чтобы делать снимки целей с различной внутренней яркостью, ловя по пути несколько звезд. Как я упоминал ранее, LORRI имеет фиксированную диафрагму и широкий динамический диапазон и может использовать широкий диапазон настроек экспозиции.
Одна из самых крутых целей на Юпитере — вулканический спутник Ио. Вот фотография Ио, сделанная LORRI, когда «Новые горизонты» приблизились к системе Юпитера. На фотографии использовалась выдержка 4 миллисекунды. Ио хорошо освещена, звезд не видно.
) Ио с «Новых горизонтов» (время выдержки: 75 миллисекунд) Изображение Ио с длинной выдержкой, сделанное 26 февраля 2007 года во время пролета спутника «Новые горизонты» над Юпитером. Солнечный свет на дневной стороне Ио наполнил детектор камеры New Horizons LORRI, что привело к появлению полос на фотографии. Но на длинной выдержке видны прекрасные структуры в шлейфе в форме зонтика активно извергающегося вулкана Тваштар. На ночной стороне Ио видны два или более других шлейфа. Изображение: НАСА / JHUAPL / SwRI Вот другой набор изображений Ио. К этому времени, 2 дня спустя, Ио обогнула Юпитер и оказалась в тени Юпитера. Солнечный свет не падает на поверхность Ио. Вы видите, как Ио светится в темноте, освещенный горячими вулканическими шлейфами. (Вы также видите много артефактов камеры, вызванных рассеянным светом — Ио было в затмении, а New Horizons — нет; свет Юпитера отражается в камеру, вызывая всплески света и яркий фон. пуха, вызванного попаданием энергичных частиц в детектор — вокруг Юпитера летает много такого материала.
) Подумайте на минуту о том, как здорово, что мы можем видеть горячее свечение вулканов Ио в полной темноте затмения! Потребовалась гораздо более длительная выдержка, почти 8 секунд, чтобы сделать самосвет Ио от его вулканов видимым для LORRI. Наконец у нас есть достаточно длинная выдержка, чтобы увидеть звезды на заднем плане. На самом деле, я использовал эти звезды для выравнивания изображений; в этой анимации звезды остаются неподвижными, пока Ио движется, а New Horizons корректирует свое направление.
Также много «снега» от энергичных частиц, попадающих в детектор. Изображение: NASA/JHUAPL/SwRI/Emily Lakdawalla Здесь: чтобы помочь вам, я выбрал несколько звезд. Сконцентрируйтесь, и вы сможете увидеть больше; Я почти уверен, что в верхней части анимации есть много более тусклых.
Ио во время затмения от New Horizons (аннотировано) Когда New Horizons проходил мимо Юпитера, он видел, как Ио скрылась в тени Юпитера. Поскольку Солнце было закрыто от поверхности Ио, New Horizons мог видеть свет, излучаемый вулканами Ио. Каждое изображение в этой анимации из 28 кадров требовало 8-секундной выдержки, чтобы сделать видимым слабое свечение горячих вулканов. На длинных выдержках также видны фоновые звезды. В этой версии анимации более яркие звезды отмечены горизонтальными белыми линиями. На этих изображениях есть ряд артефактов. Большие полосы на фотографии и в целом яркий фон являются результатом рассеянного света, попадающего в ствол LORRI — залитый солнцем Юпитер находится недалеко от поля зрения LORRI, и его блестящие облака отражают свет в оптику камеры.
Также много «снега» от энергичных частиц, попадающих в детектор. Изображение: NASA / JHUAPL / SwRI / Emily Lakdawalla (Рискуя усложнить ситуацию, я упомяну, что на самом деле New Horizons использовала второй прием, помимо длинной выдержки, чтобы сделать слабые вещи более заметными в этих затмениях. Они объединяли данные, усредняя вместе группы пикселей 4 на 4, и таким образом возвращали изображения размером всего 256 квадратных пикселей вместо 1024. Путем объединения данных они получают в 16 раз меньше пикселей, но они делают камеру намного более чувствительны, менее подвержены влиянию случайного шума.Бинирование данных также предотвращает размытие изображений из-за движения космического корабля во время длительных экспозиций.)
Когда «Новые горизонты» приблизились к Плутону, звезды все еще были видны на их относительно длинных экспозициях. Вы все еще можете видеть звезды в этих анимациях приближения; Ниже любитель Мэтью Эрл использовал звезды, чтобы выровнять изображения и показать причудливое вращение Плутона и Харона с гантелями.
Итак, в следующий раз, когда вы задаетесь вопросом, почему звезды не видны, спросите вместо этого: что на изображении настолько яркое, что я не могу видеть звезды?
Поддержите наши основные предприятия
Ваша поддержка помогает нам исследовать миры, находить жизнь и защищать Землю. Дай сегодня!
Пожертвовать
Подробнее: Объяснение обработки изображений, Объяснение технологии, Ио, Новые горизонты, Миссии внешних планет, Красивые картинки, Космические миссии, Система Земля-Луна, Система Юпитер, Луна, Миры
You are here: Home > Статьи
Статьи по теме
- Исследовать космос
- Планеты и другие миры
- Космические полеты
- Ночное небо
- Космическая политика
- Для детей
- Обучение
- Артикул
- Планетарное радио
- Космические снимки
- Видео
- Курсы
- Планетарный отчет
- Примите участие
- Центр действий
- Регистрация по электронной почте
- Стать участником
- Контакт
- Дать
- Продлить членство
- Поддержите проект
- Магазин поддержки
- Путешествие
- Другие способы пожертвований
Расширение прав и возможностей граждан мира для развития космической науки и исследований.
Центр учета • Свяжитесь с нами
Отдавайте с уверенностью. Планетарное общество является зарегистрированной некоммерческой организацией 501(c)(3).
© 2022 Планетарное общество. Все права защищены.
Политика конфиденциальности • Декларация о файлах cookie
Почему на космических фотографиях не видно звезд
На фотографиях, сделанных с поверхности Луны или с околоземной орбиты, небо кажется совершенно черным, и лишь изредка видна звезда. Между тем космонавты видят их регулярно и предельно ясно, но только при определенных условиях.
Фотография космоса с орбиты. Источник: eol.jsc.nasa.govНайдите звезду на фото с орбиты
Большинство людей на Земле судят о космосе по фотографиям, сделанным космонавтами в полете. На этих снимках ясно видно, что небо там всегда темное. Но там есть некий «глюк». Он почти всегда выглядит беззвездным.
Следовательно, многие делают вывод, что их вообще не видно в космосе, и задаются вопросом: почему? На самом деле звезды астронавты видят каждый день, но очень редко изображают на снимках.
Чтобы понять, почему это так, надо начать с того, что чернота неба не всегда означает возможность увидеть звезды.
Объяснение следует начать с вопроса, почему мы не видим звезд днем здесь, на Земле. Нет, не потому, что в это время небо слишком светлое. Он синий, потому что наша атмосфера частично рассеивает солнечный свет, и в основном этому процессу подвержены более короткие длины волн — то есть синяя и фиолетовая части видимого спектра.
Но цвет неба не мешает нам видеть Луну днем! Более того, при определенных обстоятельствах даже Венеру, Марс и Юпитер можно увидеть невооруженным глазом на дневном небе (если знать, где их искать). Дело в том, что наши глаза настраиваются на определенный уровень освещенности. А днем солнечный свет просто слишком интенсивен по сравнению с такими слабыми источниками излучения, как далекие звезды.
Между тем, наш естественный спутник отражает достаточно света.
В космосе атмосфера не мешает. Вот почему небо днем остается темным. Но уровень освещенности при наличии Солнца или освещенной солнцем части Земли все же слишком высок. И наше зрение продолжает «настраивать» свою чувствительность на эти условия, так что звезд тогда не видно на черном небе.
Темное небо в космосе не означает, что света мало. Источник: www.issnationallab.orgЭто можно сравнить с ситуацией, когда после захода солнца вы выходите из супермаркета и заходите на ярко освещенную парковку. Небо над головой кажется темным, но в то же время разглядеть на нем звезды крайне сложно. Примерно такая же ситуация и над освещенным солнцем полушарием Земли, потому что наше светило намного ярче любой лампы.
Астронавты Аполлона видели звезды? Астронавты Аполлона-11, первыми достигшие Луны, столкнулись с эффектом темного неба, где не видно звезд. Журналисты не увидели ни одной звезды на сделанных ими снимках, поэтому по возвращении спросили героев, видели ли они их во время своей миссии.
На это Нил Армстронг ответил, что не видел их, и объяснил почему. Все пилотируемые модули прибыли на Луну в местное светлое время суток, которое на нашем спутнике длится в среднем 14 дней и 18 часов. Эксперты пришли к выводу, что ночь на Луне слишком опасна для пребывания человека.
Астронавт Аполлона-11 на Луне. Источник: www.history.comКроме того, все посадки проводились в видимой с Земли полусфере нашего спутника. Поэтому на небе все время было не только Солнце, но и наша планета, которая может излучать почти в сто раз больше света, чем полная Луна.
Однако после этого Армстронг добавил, что если спрятаться в тени лунного модуля, то можно увидеть на небе самые яркие звезды. Еще лучше они были бы видны со дна какого-нибудь очень глубокого кратера или ущелья, но космонавты таких экспериментов не проводили.
Почему фотографии звезд с орбиты редки? Камера работает так же, как человеческий глаз. Только его чувствительность регулируется временем, в течение которого свет, прошедший через объектив, освещает воспринимающий элемент — пленку или ПЗС-матрицу.
Она называется выдержкой (выдержкой), и для съемки звезд ночью она должна быть намного больше, чем для съемки объектов и пейзажей днем. Поэтому у камеры на борту космической станции, летящей над освещенной стороной Земли, шансов увидеть звезды еще меньше, чем у человеческого глаза.
Разумно предположить, что при нахождении космического корабля или станции над неосвещенной стороной Земли проблем с наблюдением дальних огней быть не должно. Действительно, они видны, и тому есть множество фотографий, подтверждающих это.
Единственная проблема заключается в том, что на большинстве космических фотографий изображена поверхность Земли, орбитальная станция или другие космические объекты. А при отсутствии солнечного света их вообще не видно или видно очень плохо. Поэтому обычно стреляют над дневной стороной. На таких снимках не прослеживается звезд.
Обычно космонавты снимают не звездное небо. Источник: bbc.