Какова минимальная апертура/увеличение для распознавания фаз галилеевых лун?

С Земли разрешение ограничено атмосферой. Турбулентность в атмосфере делает невозможным разрешение спутников Юпитера с шириной более нескольких пикселей .

Любительские телескопы-рефракторы, как правило, маленькие и менее мощные, чем телескопы-рефлекторы. Я не знаю ни одного любительского рефакторингового телескопа, который мог бы разрешить спутник Юпитера больше, чем точка света. Глаз не в состоянии различить объект размером менее 60 угловых секунд, и для того, чтобы стали видны многие детали поверхности, он должен быть ближе к 1000 угловых секунд. Луна, для сравнения, составляет 1800 угловых секунд.

Профессиональное оборудование может частично преодолевать атмосферу за счет использования адаптивной оптики, но это не та функция, которая вообще доступна любителям.

Юпитер и его спутники вращаются вне орбиты Земли, поэтому, с нашей точки зрения, Юпитер никогда не освещен частично менее чем на 99% . Луны иногда затмевает Юпитер, но они тоже никогда не освещены частично менее чем на 99%. С любительским оборудованием Юпитер и его спутники никогда не бывают ничем иным, как «полными».

Даже с телескопом Хаббл разрешения недостаточно для определения фаз лун.

То, что видел Галилей, было Юпитером в виде диска и 4 лунами, вращающимися вокруг него, которые казались ему «звездами» (он называл их звездами Медичи). Четыре луны не всегда были видны, иногда луна была скрыта в тени Юпитера или позади Юпитера с нашей точки зрения. В других случаях луна была бы слишком близко к Юпитеру, чтобы быть видимой, или находилась бы за пределами поля зрения его телескопа.

Он понял, что это были тела на орбите вокруг Юпитера и что они подчинялись тому же правилу для орбит, которое Кеплер предложил для планет.

Галилей видел Юпитер и его спутники, которые теперь называются галилеевыми спутниками в его честь. Среди них Ио, Европа, Ганимед и Каллисто.

Когда он сделал эти «изображения», этот период времени был примерно в начале января 1610 года. В это время Галилей тестировал свой телескоп с 30-кратным увеличением ( Источник ).

Однако с точки зрения фаз галилеевых лун определенно потребуется более мощный телескоп.

Как насчет математики...

Для этого есть очень сложная формула — веб- сайт .

Чтобы увидеть сами луны, вы можете указать диаметр одной из лун в качестве R для грубой оценки. Я собираюсь использовать Ио.

Диаметр Ио составляет 3642,58921 км. Его расстояние составляет 628287897,6 км.

Мы вставляем это в веб-сайт/калькулятор... Получаем 0,0003321805004 градуса или 1,19585 угловых секунд.

Однако, поскольку вы имеете в виду рефракторный телескоп, определенно существует ограничение на разрешение, которое вы можете получить из-за размытия, поскольку телескоп становится больше, а большие линзы легко ломаются.

Самые большие телескопы-рефракторы имеют длину менее метра. Мы можем использовать предел дифракции, чтобы увидеть предел их размера и просмотра до того, как они начнут преломляться — Предел дифракции .

Мы можем использовать длину волны зеленого, или примерно 530 нм, или 5,3e-5 см в качестве грубой оценки. Самые большие телескопы 1 м или 100 см. Тогда мы получим 0,000000647 или 6,466e-7 рад. Мы конвертируем это в угловые секунды и получаем 0,13337082 угловых секунды.

Это означает, что Ио хорошо видна, но определенно необходим большой телескоп. Я бы несколько рекомендовал не делать этого, так как единственный телескоп приличного размера, вероятно, не был бы достаточно мощным...

Редактировать - 19.08.18 - ошибся в расчетах, на самом деле можно увидеть фазы Ио, но это будет довольно сложно. Спасибо Майку Г за указание на это.