허블은 화성에서 어떤 세부 사항을 볼 수 있습니까?

저는 가까운 장래의 주인공이 화성 궤도에있는 스테이션에 장착 된 망원경을 통해 지구를 관찰하는 공상 과학 소설의 한 장면을 연구하고 있습니다. 나의 목표는 그들이 합리적으로 분별할 수있는 세부 사항을 이해하는 것입니다.

허블 망원경은 아마도 내 목적에 대한 합리적인 비교 일 것입니다. 가까이 접근하는 동안 허블이 화성에서 찍은 이미지를 찾았지만 그 해상도가 가능한 최고의 해상도인지 또는 당시에 선택되었거나 사용 가능한 해상도인지, 아니면 전체 행성이 더 높은 이미지인지를 알 수 없습니다. 인기있는 미디어 아울렛에 게시 된 사진보다 해상도가 높습니다.

허블 같은 망원경이 아래 기사에 표시된 것보다 훨씬 더 자세히 관찰 할 수 있습니까? 그렇다면 무엇을 합리적으로 해결할 수 있습니까? 대도시? 개별 건물?

Vox.com의 허블에서 은하가 멀리 떨어져있는 것을 볼 수 있습니다. 화성과 토성을 볼 때 일어나는 일은 다음과 같습니다.

위 : 에서 잘립니다 소스 NASA, ESA, 및 STScI

위 : 에서 자른 소스 NASA / 허블

— 에릭 제이
소스

먼저, 확대가 원하는 것이 아니라 각도 해상도라는 것을 이해해야합니다.

— AtmosphericPrisonEscape

시간이 지남에 따라 링크가 끊어지고 (인기 웹 사이트가 이전 기사를 이동하거나 보관) 질문이 무효화되어 이미지를 질문에 가져 왔습니다. 이런 식으로 미래 독자들은 여전히 어떤 이미지에 대해 이야기하고 있는지 알 수 있습니다. 또한 그들은 정말 아름답습니다!

— uhoh

공개 이미지의 해상도는 나에게 맞는 것 같습니다. 나는 무거운 처리를 통해 더 많은 세부 사항을 추출 할 수 있다고 확신하지만 유물을 만드는 경향이 있습니다.

— 플로린 안드레이

@Tim 일반적으로 NASA의 이미지는 공개적으로 사용할 수 있지만 정확한 라이센스를 모릅니다. 정책 자체는 아마도 cc by-sa보다 훨씬 오래된 것일 수 있으며 자금 조달 규정의 일부로 미국 법에 의해 확립 될 수 있습니다. 인터넷에서 검색 할 수 있습니다. spacetelescope.org/copyright 더 논의해야 할 것이 있으면 메타 질문에 대한 좋은 주제 일 것입니다.

— uhoh

이 망원경의 규모를 사람이 참조 할 수있는 위키피디아 의 편리한 그래픽 으로 설명해야합니다 .

— 주교

답변:

확대를 잊어 버리십시오. 망원경을 아는 사람들은 확대의 관점에서 생각하지 않습니다. 중요한 것은 각 분해능 또는 분해능입니다. 계측기에서 볼 수있는 가장 작은 디테일의 각 크기입니다.

경험 법칙 : 가시 광선을 사용할 때 직경이 10cm 인 망원경의 분해능은 1 arcsecond입니다. 숫자는 반비례합니다. 20cm 망원경은 0.5 arcsec 크기의 디테일을 해결합니다. 1 미터 망원경은 0.1 arcsec를 해결합니다.

허블의 조리개 (직경)는 2.4m이므로 분해능은 0.04 arcsec입니다.

지구와 화성 사이의 최소 거리는 약 5,500 만 km이며 매우 드물게 발생합니다. 최대 거리는 400mil km입니다. "평균"거리는 225 mil km입니다 (그러나 실제 거리는 항상 다릅니다).

55mil km에서 0.04 arcsec의 접선을 적용 해 봅시다 :

https://www.wolframalpha.com/input/?i=tan(0.04+arcseconds)+*+55000000

10km입니다. 주요 지리적 특징 만 볼 수 있습니다.

건물을 보려면 (10m 규모까지) 해상도가 1000 배 증가해야합니다. 이것은 2.4km의 조리개를 의미합니다. 고전적인 망원경 디자인은 그것을 제공 할 수 없습니다. 그것은 몇 종류의 거울이 수 킬로미터 떨어져 있고 광학적으로 결합되어 하나의 거대한 거울로 기능하는 광학적으로 결합 된 일종의 간섭계 디자인이어야 할 것입니다.

그것은 애리조나 주 플래그 스태프 근처 의 해군 정밀 광학 간섭계 와 유사합니다 .

Valles Marineris의 넓고 평평한 일부는 간섭계에 적합한 위치를 제공 할 수 있습니다. Acidalia Planitia는 거대한 간섭계를 구축 할 수있는 더 많은 공간을 제공 할 것입니다. 그것은 책 / 영화의 많은 부분이 화성인들이 이야기를했던 곳입니다. 그러나 크고 합리적으로 평평한 들판이 작동합니다.

위의 모든 것은 지구와 화성 사이의 가장 가까운 접근 거리를 가정합니다. 실제로는 거리가 그보다 크므로 조리개를 늘려야합니다. 건물과 같은 구조를 구별하려면 수십 킬로미터의 기초를 가진 간섭계를 고려하고 있습니다.

눈에 띄게 간섭계는 궤도에 구축 될 수 있지만 거울 사이의 거리가 매우 정밀하게 유지되어야합니다. 행성 표면에서지면은 필요한 강성을 제공합니다. 우주에서 당신은해야 할 것 ... 나는 몰라, 우주 마술을 사용하십시오.

— 플로린 안드레이
소스

고마워, 그것은 훌륭한 세부 답변입니다. 음모는 어떤 식 으로든 작은 기능을 보는 데 의존하지 않으므로 주요 지리적 기능을 해결할 수있는 기능을 사용하겠습니다. 나는 내 소설에서 과학을 제대로 이해하고 당신의 도움에 크게 감사드립니다!

— Eric J.

@EricJ. -그럼, 궤도 망원경이 작동 할 것입니다. 프로젝트와 함께 행운을 빕니다!

— 플로린 안드레이

@ PM2Ring. 실제로, 나는 이야기에서 Olympus Mons를 언급합니다. 이 장면에서, 외계인 침공 후 몇 주 안에 화성 주위의 궤도 국은 지구와의 접촉을 잃었다. 이 장면에서 망원경의 역할은 집에서 오는 뉴스에 대한 절망을 강조하는 것입니다. 실제로 아무 것도 말하지는 않지만 그들이 보는 것을 정확하게 설명하고 싶습니다. 주요 지리적 특징 만 볼 수있는 스토리 목적으로 잘 작동합니다. 생각 주셔서 감사합니다!

— Eric J.

@ChrisStratton 망원경이 궤도에 있어야하는 것이 아니라 인간이 그곳을 찾는다는 것입니다. 화성의 대기는 너무 얇아서 내가 아는 것으로부터 관측 천문학에 큰 영향을 미치지 않아야합니다. 충분한 시간이 주어지면 표면에 큰 망원경을 만들 수 있다고 생각합니다 (예 : 위에서 제안한 Olympus Mons). 그러나 이야기는 그것들을 다른 방향으로 가져갈 것입니다.

— Eric J.

건물과 같은 이미지 디테일을 보려고하는 대신, 캐릭터는 아마도 야간 조명 패턴 (정상, 부재, 걱정스러운 스펙트럼의 갑작스러운 플레어), 아마도 기상 패턴, 라디오 채터 (정상, 부재, 결코 전에는)와 같은 것을 보게 될 것입니다 본 변조) 등. 그것은 거의 SETI 문제지만, 지금은 세 가지 선택 - 잘 알고, 아무것도, 낯선

— 크리스 스트래튼

$10^{-7}$ 약 5,460 만 km이므로 이론상 최소 해상도는 5 ~ 6km입니다. 따라서 대도시가 대비가 많으면 표시 될 수 있습니다. 가장 근접한 접근 방식으로 화성의 관측자는 지구의 밤을 똑바로 바라보고 있기 때문에 조명이 잘 된 도시를 쉽게 발견 할 수있을 것입니다. 반면에 그들은 태양을 다소 똑바로 바라보고 있습니다. 문제. 여전히 거리가 7 천만에서 8 천만 킬로미터이고 태양으로부터의 각도를 더 잘 관리 할 수있는 시간이있을 것이므로 UV에서 10km의 해상도, 가시 광선에서 20km의 신뢰성이 있습니다.

— 스티브 린튼
소스

분명하지 않은 것은 화성에서 볼 수있는 최소 지구-화성 거리가 태양 디스크 위의 지구의 이동과 일치하는지 여부입니다. 궤도가 정확히 동일 평면 상에 있지 않기 때문에, 우연의 일치가 보장되는 것은 아닙니다. 적어도 그것이 직관입니다. 내가 틀렸을 수도있다.

— 플로린 안드레이

@ 플로린 좋은 지적. 화성이 야당에있을 때 가장 가까운 접근 방식이 발생하지만 통과하지 못할 수도 있습니다. 나는 Meuss가 우리에게 말할 수 있다고 내기했다.

— PM 2Ring

@FlorinAndrei 행성의 궤도면은 서로에 대해 약간 기울어 져 있습니다 (몇도)-동일 평면 상에 있지 않습니다. 태양의 작은 각 크기 (지구 POV로부터 0.5 °)와 관련되는 넓은 거리를 고려할 때, 통과는 실제로 매우 드 rare니다. 화성에서 볼 수있는 지구 이동은 한 세기에 몇 번만 발생합니다!

— 오스카 브라보