हबल मंगल पर क्या विस्तार देख सकता है?

Question

मैं एक विज्ञान-फाई उपन्यास के लिए एक दृश्य पर शोध कर रहा हूं जिसमें निकट भविष्य के नायक मंगल ग्रह की कक्षा में एक स्टेशन-माउंटेड टेलीस्कोप के माध्यम से पृथ्वी का निरीक्षण करते हैं। मेरा लक्ष्य यह समझना है कि वे कितना विस्तार से समझ सकते हैं।

हबल दूरबीन शायद मेरे उद्देश्यों के लिए एक उचित तुलना है। मैंने पाया कि हबल ने मंगल के नज़दीकी दृष्टिकोण के दौरान लिया था, लेकिन मुझे नहीं पता कि क्या वे सबसे अच्छे रिज़ॉल्यूशन का प्रतिनिधित्व करते हैं या बस उस रिज़ॉल्यूशन का चयन किया गया है जो उस समय चयनित था या उपलब्ध था, या वास्तव में, यदि पूरे ग्रह को उच्चतर पर imaged किया गया था लोकप्रिय मीडिया आउटलेट्स में प्रकाशित फोटो की तुलना में संकल्प।

क्या हबल जैसा टेलिस्कोप नीचे दिए गए लेख में प्रदर्शित की तुलना में अधिक विस्तार से देख सकता है? यदि हां, तो क्या उचित रूप से हल किया जा सकता है? बड़े शहर? व्यक्तिगत भवन?

Vox.com के हबल से आकाशगंगाओं को असंभव रूप से दूर तक देखा जा सकता है। यहाँ मंगल और शनि को देखने पर क्या होता है।

ऊपर: से काटा गया स्रोत NASA ESA, और STScI

ऊपर: स्रोत नासा / हबल से क्रॉप किया गया

Comments

सबसे पहले, आपको यह समझने की आवश्यकता है कि आवर्धन वह नहीं है जिसके बारे में आप पूछना चाहते हैं, बल्कि कोणीय संकल्प भी।

— वायुमंडलीय

मैंने छवियों को प्रश्न में लाया है क्योंकि समय के साथ लिंक टूटते हैं (लोकप्रिय वेबसाइटें पुराने लेखों को स्थानांतरित या संग्रहीत करती हैं) और फिर प्रश्न अमान्य हो जाता है। इस तरह से भविष्य के पाठक अभी भी देख पाएंगे कि किन छवियों के बारे में बात की जा रही है। इसके अलावा, वे वास्तव में सुंदर हैं!

— ऊह

सार्वजनिक चित्रों का संकल्प मेरे बारे में सही लगता है। मुझे यकीन है कि भारी प्रसंस्करण के माध्यम से अधिक विवरण निकाला जा सकता है, लेकिन यह भी कलाकृतियों का निर्माण करता है।

— फ्लोरिन आंद्रेई

@Tim सामान्य चित्रों में NASA सार्वजनिक रूप से उपयोग के लिए स्वतंत्र रूप से उपलब्ध है, लेकिन मुझे सटीक लाइसेंस की जानकारी नहीं है। यह नीति शायद cc by-sa की तुलना में बहुत पुरानी है और अमेरिकी कानून द्वारा किसी भी तरह से फंडिंग जनादेश के हिस्से के रूप में स्थापित की जा सकती है। यह निश्चित रूप से इंटरनेट पर दिखने योग्य है। spacetelescope.org/copyright यदि चर्चा करना अधिक है, तो शायद यह मेटा प्रश्न के लिए एक अच्छा विषय है।

— ऊह

घटना में आपको मानव संदर्भ के संदर्भ में इन दूरबीन के पैमाने का वर्णन करने की आवश्यकता है, विकिपीडिया से एक आसान ग्राफिक ।

— बिशप

Answer 1

बढ़ाई के बारे में भूल जाओ। जो लोग दूरबीन को जानते हैं वे बढ़ाई के संदर्भ में नहीं सोचते हैं। क्या मायने रखती है कोणीय संकल्प, या संकल्प शक्ति: सबसे छोटे विवरण का कोणीय आकार जिसे आप एक उपकरण में देख सकते थे।

अंगूठे का नियम: दृश्यमान प्रकाश का उपयोग करते समय 10 सेमी के व्यास वाली दूरबीन की संकल्प शक्ति 1 आर्सेकंड होती है। संख्या इसके विपरीत आनुपातिक हैं। एक 20 सेमी दूरबीन आकार में 0.5 आर्सेक का विवरण हल करता है। एक 1 मीटर दूरबीन 0.1 आर्सेक का हल करता है।

हबल का 2.4 मीटर का एपर्चर (व्यास) है, इसलिए इसकी संकल्प शक्ति 0.04 आर्सेक है।

पृथ्वी और मंगल के बीच न्यूनतम दूरी लगभग 55 मिलियन किमी है और यह केवल बहुत कम ही होता है। अधिकतम दूरी 400 मील किमी है। "औसत" दूरी 225 मील की दूरी पर है (लेकिन वास्तविक दूरी हर समय बदलती है)।

आइए 55 मिलिट्री किमी पर 0.04 आर्सेक की स्पर्शरेखा लागू करें:

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

यह 10 कि.मी. यह केवल प्रमुख भौगोलिक विशेषताओं को देखने में सक्षम होगा।

इमारतों को देखने के लिए (10 मीटर के पैमाने पर), इसे संकल्प में 1000x वृद्धि की आवश्यकता होगी। इसका मतलब है कि 2.4 किमी का अपर्चर। क्लासिक टेलीस्कोप डिजाइनों में से कोई भी प्रदान नहीं कर सकता है। यह किसी प्रकार का इंटरफेरोमेट्रिक डिज़ाइन होना चाहिए - एक बड़ा, समतल क्षेत्र जहाँ कई दर्पणों को कई किमी अलग रखा जाता है और एक ही विशाल दर्पण के रूप में कार्य करने के लिए वैकल्पिक रूप से युग्मित किया जाता है (अच्छी तरह से - यह एक सहज ज्ञान युक्त स्पष्टीकरण है)।

यह फ्लैगस्टाफ, एरिजोना के पास नौसेना के सटीक ऑप्टिकल इंटरफेरोमीटर के समान होगा ।

वैलेर्स मेरिनारिस के कुछ चौड़े, सपाट हिस्से इंटरफेरोमीटर के लिए एक अच्छा स्थान प्रदान कर सकते हैं। एकिडालिया प्लैनिटिया विशाल इंटरफेरोमीटर के निर्माण के लिए और भी अधिक स्थान प्रदान करेगा, और सामान्य रूप से संरचनाओं के निर्माण के लिए एक अच्छी जगह होनी चाहिए - क्षितिज से परे फ्लैट; यह वह जगह है जहाँ किताब / मूवी द मार्टियन ने अपनी कहानी तय की है। लेकिन कोई भी बड़ा, यथोचित सपाट क्षेत्र काम करेगा।

उपरोक्त सभी पृथ्वी और मंगल के बीच निकटतम दृष्टिकोण की दूरी को मानते हैं। व्यवहार में, दूरी इससे अधिक है, इसलिए एपर्चर को बढ़ाना होगा। यदि आप इमारतों जैसे संरचनाओं को अलग करना चाहते हैं, तो आप दर्जनों किमी के आधार के साथ एक इंटरफेरोमीटर पर विचार कर रहे हैं।

वैचारिक रूप से, इंटरफेरोमीटर कक्षा में बनाया जा सकता है, लेकिन आपको यह सुनिश्चित करना होगा कि दर्पणों के बीच की दूरी असाधारण सटीकता के साथ बनाए रखी जाए। ग्रहों की सतह पर, जमीन आवश्यक कठोरता प्रदान करती है। अंतरिक्ष में आपको करना होगा ... मुझे पता नहीं, अंतरिक्ष जादू का उपयोग करें।

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धन्यवाद, यह एक शानदार विस्तृत जवाब है। साजिश किसी भी तरह से छोटी सुविधाओं को देखने पर निर्भर नहीं करती है, इसलिए मैं प्रमुख भौगोलिक विशेषताओं को हल करने की क्षमता के साथ जाऊंगा। मैं अपने उपन्यासों में विज्ञान को सही स्थान देने का प्रयास करता हूँ और आपकी मदद की बहुत सराहना करता हूँ!

— एरिक जे

@EricJ। - ठीक है, तब कक्षीय दूरबीन काम करेगी। आपकी परियोजना के लिए शुभकामनाएं!

— फ्लोरिन आंद्रेई

@ PM2Ring। दरअसल, मैं कहानी में ओलंपस मॉन्स का संदर्भ देता हूं। इस दृश्य में, एक कक्षीय स्टेशन (मंगल के चारों ओर) एक विदेशी आक्रमण के बाद के हफ्तों में पृथ्वी से संपर्क खो गया। इस दृश्य में दूरबीन की भूमिका घर से समाचार के लिए उनकी हताशा को उजागर करना है। यह वास्तव में उन्हें कुछ भी नहीं बताता है, लेकिन मैं जो कुछ भी देखता हूं उसका सही वर्णन करना चाहता हूं। यह कहानी के उद्देश्यों के लिए ठीक काम करता है कि वे केवल प्रमुख भौगोलिक विशेषताओं को देख सकते हैं। विचार के लिए धन्यवाद!

— एरिक जे

@ क्रिसह्राटन यह ऐसा नहीं है कि दूरबीन कक्षा में होनी चाहिए, बल्कि यह है कि मनुष्य खुद को वहां पाता है। मंगल ग्रह का वातावरण इतना पतला है कि मुझे जो पता है उससे इसका अवलोकन खगोल विज्ञान पर अधिक प्रभाव नहीं होना चाहिए। मुझे लगता है कि वे सतह पर एक बड़ी दूरबीन का निर्माण कर सकते हैं (उदाहरण के लिए ऊपर दिए गए अनुसार ओलिंप मॉन्स) को पर्याप्त समय दिया गया है, लेकिन कहानी उन्हें एक अलग दिशा में ले जाएगी।

— एरिक जे

इमारतों की तरह छवि विस्तार से देखने की कोशिश करने के बजाय, आपके चरित्र संभवतः रात की ओर प्रकाश व्यवस्था की चीजों (सामान्य, अनुपस्थित, चिंताजनक स्पेक्ट्रा के साथ अचानक flares) जैसी चीजों को देखेंगे, संभवतः बाधित मौसम के पैटर्न, रेडियो बकवास (सामान्य, अनुपस्थित), पहले कभी नहीं देखा modulations) और इतने पर। यह लगभग SETI समस्या है, लेकिन अब तीन विकल्पों के साथ - परिचित, कुछ भी नहीं, अपरिचित

— क्रिस स्ट्रैटन

Answer 2

हबल अंतरिक्ष दूरबीन एक 2.4m दर्पण है और काफी विवर्तन सीमित है, इसलिए कहते हैं 240nm के निकट यूवी तरंगदैर्य पर इसके बारे में की एक कोणीय संकल्प है रेडियंस। मंगल की पृथ्वी से निकटतम दूरी$10^{-7}$54.6 मिलियन किमी के बारे में है, इसलिए सैद्धांतिक न्यूनतम रिज़ॉल्यूशन 5 विज्ञापन 6 किमी के बीच है। इतने बड़े शहर दिखाई दे सकते हैं अगर उनके पास इसके विपरीत हो। चूँकि सबसे नज़दीकी दृष्टिकोण में मंगल पर एक पर्यवेक्षक पृथ्वी की रात की तरफ सीधा दिख रहा है, एक अच्छी तरह से जलाया हुआ शहर आसानी से हाजिर हो सकता है, दूसरी ओर, वे सूर्य पर भी कम या ज्यादा सीधे दिख रहे हैं, जो कुछ दे सकता है समस्या का। फिर भी ऐसे समय होंगे जब दूरी केवल 70 या 80 मिलियन किमी होगी और सूर्य से कोण अधिक प्रबंधनीय है, इसलिए यूवी में 10 किमी का संकल्प, दृश्यमान प्रकाश में 20 विश्वसनीय है।

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मेरे लिए यह स्पष्ट नहीं है कि मंगल से देखे जाने वाले सौर डिस्क पर पृथ्वी के पारगमन के साथ न्यूनतम पृथ्वी-मंगल की दूरी क्या है। चूँकि परिक्रमा बिल्कुल कोपलान नहीं हैं, संयोग की गारंटी नहीं है - कम से कम मेरा अंतर्ज्ञान है। मै गलत हो सकता हूँ।

— फ्लोरिन आंद्रेई

@ फ़्लोरिन गुड पॉइंट। निकटतम दृष्टिकोण तब होता है जब मंगल विपक्ष में होता है, लेकिन वह पारगमन नहीं हो सकता है। मुझे यकीन है कि मीस हमें बता सकता है ...

— पीएम 2

@FlorinAndrei ग्रहों के कक्षीय विमान एक दूसरे के सापेक्ष काफी झुके हुए हैं (कई डिग्री) - वे सह-ग्रह होने से काफी दूर हैं। सूरज के छोटे कोणीय आकार (पृथ्वी पीओवी से 0.5 डिग्री) और विशाल दूरी को शामिल करते हुए, पारगमन वास्तव में बहुत दुर्लभ हैं। पृथ्वी पारगमन, मंगल से देखा जाता है, प्रति शताब्दी कुछ ही बार होता है!

— ऑस्कर ब्रावो