Почему точечный источник (звезда) мерцает больше, чем дисковый источник (планета)?

Большинство мерцающих эффектов вызвано аномальной рефракцией, вызванной мелкомасштабными флуктуациями плотности воздуха, обычно связанными с температурными градиентами.

Звезды мерцают, потому что они так далеко от Земли, что кажутся точечными источниками света, легко нарушаемыми турбулентностью атмосферы Земли, которая действует как линзы и призмы, отклоняющие путь света.

Ближайшие к Земле крупные астрономические объекты, такие как Луна и другие планеты, охватывают множество точек в пространстве и могут рассматриваться как объекты наблюдаемого диаметра. При наличии нескольких наблюдаемых точек света, пересекающих атмосферу, отклонения их света усредняются, и наблюдатель воспринимает меньше изменений исходящего от них света. https://en.wikipedia.org/wiki/Мерцание

Но я не понимаю, почему свет, исходящий из одной точки, рассеивается больше, чем свет, исходящий из большего количества точек. Я бы ожидал обратного, потому что линии к приемнику расположены ближе друг к другу. Кроме того, как усредняется отклоненный свет планет. Способен ли свет (краев) диска (планеты) получить конструктивную интерференцию или что-то в этом роде? Как это могло работать?

Я бы рассмотрел возможность включения этой связанной ссылки в ваш пост. Это не дубликат, особенно в отношении вашего последнего абзаца, но, возможно, некоторые пользователи могут подумать, что это так; физика.stackexchange.com/questions/68200/почему-делать-звезды-мерцание

Ответы (2)

Свет от каждой точки поверхности планеты рассеивается почти так же, как от далекой звезды. Хитрость заключается в том, чтобы выяснить, какая часть нашей турбулентной атмосферы влияет на изображение всего объекта.

Предположим, что размер вашего расширенного зрачка составляет 6 мм.

1) Когда вы смотрите на звезду - вы смотрите на нее через цилиндр диаметром 6 мм и длиной ~10 км.

2) Когда вы смотрите на планету с угловым размером всего 10 угловых секунд (средний размер для Марса), вы смотрите через конус диаметром 6 мм на одном конце и 484 + 6 = 490 мм на другом конце. (тангенс (10 угловых секунд) * 10 км = 484 мм).

Таким образом, лучи из разных точек поверхности планеты (даже если они находятся за пределами разрешения глаза) проходят через значительно разные части атмосферы (расстояние до 490 мм по сравнению с 6 мм для звезды), преломляются случайным образом и, таким образом, усредняются по мере прохождения каждого фотона. через существенно иной путь через атмосферу.

Теперь мы можем видеть, что лучи от Марса «усредняют» гораздо больший объем земной атмосферы, хотя вы все еще видите ее как единую точку (это в 6 раз меньше, чем разрешение глаза).

Получаем ли мы от планет больше фотонов в наши глаза? Если да, то они должны быть ярче, но действительно ли это то, что мы наблюдаем, сравнивая звезды с планетами?
@Marijn Нет, количество фотонов может быть одинаковым, если их яркость одинакова. Основное отличие состоит в том, что фотоны с планеты проходят через атмосферу более разнообразными путями.

Это связано с критерием Рэлея. Это утверждает, что минимальный угол, под которым можно различить два источника, равен углу

θ   "="   1,22 λ Д ,
для λ длина волны и Д диаметр проема. 1,22 получается из первой функции Бесселя Дж 1 ( Икс ) . Рассмотрим Венеру, которая не мерцает. Имеет диаметр около 6000 к м и мы наблюдаем это на расстоянии скажем 5 × 10 7 к м . А это угол 1,2 × 10 − 4 р а г или 7 × 10 − 3 градусов. Для оптического света вокруг 500 н м и зрачок глаза .5 с м критерий Рэлея θ   "="   1 × 10 − 4 Это очень близко, и если подумать, то можно почти увидеть Венеру в виде диска. То же самое и с другими планетами. Теперь сравните это с углом к ​​далекой звезде θ   <   10 − 8 р а г .

Оптическая турбулентность наиболее выражена ниже критерия Рэлея, поэтому звезды мерцают, а планеты нет. Чтобы разрешить звезды как диск, у вас должна быть оптическая апертура. 10 3 или 10 4 раз больше зрачка глаза. Это по заказу 10 м к 100 м , что находится на верхнем пределе возможностей современных телескопов.

Не уверен, что это связано. Глаз не может разглядеть поверхность Марса в виде диска, но он мерцает гораздо меньше, как я показал. Кроме того, угловое разрешение глаза значительно ниже предела дифракции — вы не можете ожидать характеристик, ограниченных дифракцией, от оптической системы с 1 линзой.
Почему точечный источник (звезда) мерцает больше, чем дисковый источник (планета)?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v