Сфотографировал ли Хаббл Венеру в ближнем ИК-диапазоне? Если да, то как оно соотносится с новым захватывающим изображением Parker Solar Probe?

Зонд Parker Solar Probe от Phys.org предлагает потрясающий вид на Венеру, включая изображение ниже, сделанное солнечным зондом Parker во время его последнего гравитационного пролета Венеры, поскольку он продолжает избавляться от энергии, чтобы приблизиться к Солнцу.

Очевидно, изображение удивительно, потому что оно показывает особенности поверхности планеты, чего не ожидалось.

В статье говорится:

« WISPR эффективно зафиксировал тепловое излучение поверхности Венеры», — сказал Брайан Вуд, астрофизик и член группы WISPR из исследовательской лаборатории ВМС США в Вашингтоне, округ Колумбия. «Это очень похоже на изображения, полученные космическим кораблем Акацуки в ближнем инфракрасном диапазоне. "

Это неожиданное наблюдение отправило команду WISPR обратно в лабораторию, чтобы измерить чувствительность прибора к инфракрасному свету. Если WISPR действительно может улавливать волны света в ближнем инфракрасном диапазоне, непредвиденная возможность предоставит новые возможности для изучения пыли вокруг Солнца и внутри Солнечной системы. Если он не может улавливать дополнительные длины волн в инфракрасном диапазоне, то эти изображения, показывающие особенности поверхности Венеры, могли выявить ранее неизвестное «окно» через венерианскую атмосферу.

«В любом случае, — сказал Вурлидас, — нас ждут захватывающие научные возможности».

Акацуки_ (космический корабль) Википедии говорит, что у него было:

  • Камера освещения и воздушного свечения (LAC, 552–777 нм)
  • Ультрафиолетовый тепловизор (УФИ, 283–365 нм)
  • Длинноволновая инфракрасная камера (LIR, 10 мкм)
  • Инфракрасная камера 1 мкм (IR1, 0,90–1,01 мкм) фиксирует тепловое излучение ночной стороны, испускаемое поверхностью Венеры, и помогает исследователям обнаруживать действующие вулканы, если они существуют. Находясь на дневной стороне, он уловил солнечное ближнее инфракрасное излучение (0,90 мкм), отраженное средними облаками. Недоступен для наблюдения после декабря 2016 г. из-за отказа электроники. (Рекомендации)
  • Инфракрасная 2-мкм камера (ИК2, 1,74–2,32 мкм) изучала непрозрачность нижней части облаков ночной стороны для теплового излучения поверхности и более глубоких слоев атмосферы. Он также обнаружил на дневной стороне полосу CO2 на 2,02 мкм, которую можно использовать для определения высоты верхней границы облаков. Наконец, фильтр 1,65 мкм использовался во время фазы круиза для изучения зодиакального света. Недоступен для наблюдения после декабря 2016 г. из-за отказа электроники.
  • Сверхстабильный осциллятор (USO) для проведения экспериментов по радиозатмению.

В Википедии средняя температура поверхности Венеры составляет 737 К, что составляет 464 ° C. Ниже я начертил планковское распределение для этой температуры.

Венера достаточно горячая, где тепловое излучение можно найти в «ближнем ИК», а не только в «тепловом ИК», что объясняет смешение терминов в статье.

Wide-Field Imager for Solar Probe Plus (WISPR) (платный доступ, но его также можно найти здесь и здесь ) дает спецификации для двух камер, входящих в состав WISPR:

Table 4 WISPR Optical Design

                             Spectral    Entrance                        RMS Spot 
                   FOV      Range (nm)  Pupil (mm)   F#    # of lenses   Size (µm)
                ---------   ----------  ----------  -----  -----------   ---------
Inner Telescope 40◦ × 40◦    490–740      7.31      3.83     5-element       19
Outer Telescope 58◦ × 58◦    475–725      8.08      4.04     6-element       20

При номинальных границах 725 и 740 нм можно было бы не ожидать получения большого количества лучистого света от поверхности Венеры по сравнению с отраженным солнечным светом от облаков в этих спектральных диапазонах, отсюда и волнение!

На странице NASA JPL Вершины облаков Венеры, просмотренные Хабблом, есть изображение Венеры, сделанное Хабблом в ультрафиолетовом диапазоне.

Вопрос: Сфотографировал ли Хаббл Венеру в ближнем ИК-диапазоне? Если да, то как оно соотносится с новым изображением Parker Solar Probe?

Космический телескоп Хаббла из Википедии дает спектральный диапазон WFC3 как 0,2–1,7 мкм ( WFC2 составлял от 120 до 1000 нм), поэтому, если в этом задействован фильтр, совпадающий с любым спектральным окном атмосферы Венеры, возможно, что эффект может быть заметили раньше.

введите описание изображения здесь


Подпись к рисунку гласит:

Пролетая мимо Венеры в июле 2020 года, прибор WISPR компании Parker Solar Probe, сокращенно от Wide-field Imager for Parker Solar Probe, обнаружил яркую окантовку вокруг края планеты, которая может быть ночным свечением — светом, излучаемым атомами кислорода высоко в атмосфере. которые рекомбинируют в молекулы на ночной стороне. Заметная темная деталь в центре изображения — это Терра Афродиты, самый большой горный регион на поверхности Венеры.Яркие полосы в WISPR, такие как те, что видны здесь, обычно вызваны комбинацией заряженных частиц, называемых космическими лучами, солнечным светом, отраженным крупинками космической пыли, и частицами материала, выброшенными из конструкций космического корабля после столкновения с этой пылью. зерна. Количество полос меняется в зависимости от орбиты или когда космический корабль движется с разной скоростью, и ученые до сих пор обсуждают конкретное происхождение этих полос. Темное пятно, появляющееся в нижней части Венеры, является артефактом прибора WISPR.

Авторы и права: NASA/Johns Hopkins APL/Военно-морская исследовательская лаборатория/Гильермо Стенборг и Брендан Галлахер

введите описание изображения здесь

Признаюсь, я немного сомневаюсь в утверждении «мы наблюдаем излучение с поверхности». Насколько я могу судить, тепловизор Акацуки не видит излучение с поверхности ни в одном из своих фильтров ближнего ИК-диапазона; это все идет из облаков, на десятки километров вверх. (И я в любом случае ожидаю, что любое тепловое излучение будет подавлено отраженным солнечным излучением.)
Недавняя статья о изображениях Венеры Акацуки: researchgate.net/publication/…
@PeterErwin у каждой планеты есть ночная сторона, не так ли? Из цитируемого Wikiblurb: «Инфракрасная камера 1 мкм (IR1, 0,90–1,01 мкм) фиксирует тепловое излучение ночной стороны, испускаемое с поверхности Венеры». Разве изображения дисков ночной стороны не должны были бы исходить от теплового излучения хотя бы от чего-то?
Я предполагаю, что это дневное изображение. (Предполагается, что WISPR чувствителен к 480 750 нм, так зачем наводить его на ночную сторону Венеры?)
В статье @PeterErwin Phys.org говорится: «WISPR предназначен для получения изображений солнечной короны и внутренней гелиосферы в видимом свете, а также изображений солнечного ветра и его структур, когда они приближаются и пролетают мимо космического корабля. На Венере камера обнаружил яркий ободок вокруг края планеты, который может быть ночным свечением — светом, излучаемым атомами кислорода высоко в атмосфере, которые рекомбинируют в молекулы на ночной стороне». Это гибкий инструмент, предназначенный для изображения «рассеянного светящегося вещества в космосе», а не планетарных дисков. На Венеру, я думаю, вы бы указали только на ночную сторону.
Вы правы в том, что на 1,01 мкм канал IR1 Акацуки может видеть некоторое тепловое излучение с поверхности ( stp.isas.jaxa.jp/venus/docs/vco.pdf ). Но это только ночная сторона, и я подозреваю, что 1,01 микрона в любом случае выходит за пределы вероятной чувствительности датчика WISPR.
Хорошо, я был неправ; в статье упоминается, что это "ночная" панорама Венеры,
В то время как на Q1, кажется, отвечает один вопрос ниже, Q2 является загадочным. Кажется, что вы намерены видеть поверхность только благодаря ее излучению, но отражение солнечных лучей все же позволит вам изобразить эту точку. Увидеть то, что вы, скорее всего, имеете в виду, можно только в прицел. Вот и все. Чтобы было проще, чтобы увидеть зеленое поле, вам нужен солнечный свет. Принцип тот же, что и в ИК, с той разницей, что поле видно в темноте. Поэтому, на мой взгляд, вопрос должен заключаться в том, как мы можем быть уверены, что объекты основаны на поверхности, а не исходят из облаков.
@Alchimista Я написал это до того, как мы пришли к выводу, что это ночная, а не дневная сторона. Я просто удалю это; мне не нужно объяснять, как работает свет.
@uhoh извините, но я только что прокомментировал ваш вопрос. Выглядело так, будто что-то облучало, его нельзя было увидеть, по крайней мере, в первом варианте вопроса, который вы ставили, чтобы «увидеть» поверхность, которую нельзя «осветить». Это явно неправда, и я прокомментировал это. Я понятия не имею, что вы знаете о свете, и похоже, что вы не знали или на мгновение пропустили этот момент.
@Alchimista Существует несколько одновременных проблем, связанных как с возможным неожиданным спектральным окном пропускания в фильтрах по крайней мере одной из камер, так и с возможным неожиданным спектральным окном пропускания в атмосфере. Существуют рабочие сценарии для этого неожиданного изображения как в дневном, так и в ночном изображении, но с тех пор мы подтвердили, что это ночное изображение, поскольку экспозиция была предназначена для просмотра других слабых оптических сигналов из атмосферы и окружающей ионосферы. Темная область была специально идентифицирована как географический объект, поэтому это не «облака».
@Alchimista это в основном не связано, но как бы наоборот; узкие и темные солнечные линии Фраунгофера (поглощения) позволяют космическим кораблям с узкими спектральными окнами пропускания отображать слабую флуоресценцию молекул хлорофилла в листьях на Земле в течение дня space.stackexchange.com/a/33823/12102
@ух интересно. Это о сути. На самом деле все это заставляет задуматься о том, как мы различаем поверхность и атмосферу в дальнем объекте. Я имею в виду, что изображение Земли легко интерпретировать, потому что мы знаем, как выглядят облака. Но для Венеры, что именно позволяет нам различить их двоих? Речь идет о предположениях и сочетаниях различных знаний?
@Alchimista, может быть, мой ответ будет не таким захватывающим, но Венера была очень подробно нанесена на карту с помощью радара, поэтому планетарные ученые, изучающие Венеру (венусологи?, венономеры?), уже будут иметь представление о том, как обычно выглядят облака, и будут подготовлены к распознаванию . особенности поверхности, когда они представлены. Те, кто связан с миссией космического корабля, будут иметь доступ к траектории пролета и долготе, видимой в момент, когда была сделана фотография, чтобы они могли провести прямое сравнение. Я совершенно сбит с толку Юпитером и Сатурном, которые выглядят так, как будто у них есть настоящие структуры, но они просто вращающийся газ.
@uhoh, радар точно есть. Также можно делать фото в разное время. :) мое любопытство было немного наивным
@Alchimista Я думаю, что Марс всегда был в центре внимания общественности, и поэтому вся работа, проделанная на Венере, гораздо менее широко популяризируется и ценится.
@uhoh Интересно! Но если это действительно поверхность Афродиты Терры с излучением примерно 1000-2000 нм, почему должно быть ранее неизвестное «окно»?
@uhoh Если это контуры Афродиты Терры, то к северу от нее должно быть еще одно нагорье. Нет! Разве эти яркие черты не могут быть также и ночным сиянием?
@Cornelis, когда я опубликовал этот вопрос, изображение стало неожиданностью. Насколько я понимаю, они не были уверены, было ли неожиданное спектральное окно в атмосфере или в фильтрах камеры . Отсечка длинных волн кремния не является резкой. Это примерно 1100 нм, но температура, легирование и, в некоторой степени, толщина могут иметь влияние. Этот рисунок в верхней части шестой страницы кремниевых фотодиодов Hamamatsu предполагает небольшую чувствительность вплоть до 1200 нм, но без каких-либо условий.
@Cornelis в этом комментарии я упоминаю, что фильтры наносились в виде покрытий непосредственно на поверхности линз. Вполне возможно, что если бы покрытия были неправильной толщины или неоднородными, они могли бы не полностью блокировать более длинные волны, как ожидалось. Мы должны подождать и посмотреть, но конструкция интерференционного фильтра сложна, и действительно трудно полностью заблокировать широкий диапазон длин волн, используя только интерференцию. Даже крошечная производственная ошибка может привести к неполной аннулированию и, следовательно, некоторой «утечке»
@Cornelis, что касается рельефа, я ничего не знаю. Если у вас есть некоторое представление об этом, то, что мы видим на изображении, возможно, вы можете добавить дополнительный полезный ответ, сравнивая то, что написано в подписи к изображению в вопросе, с хорошей картой Венеры, чтобы мы могли увидеть, что они из себя представляют. говоря о.
Спасибо за все информативные комментарии, эта цифра может объяснить это. Я прочитал в этой статье, earthweb.ess.washington.edu/space/ESS495/venus_arney.pdf , что кислородное свечение составляет 1,27. мю м и что 1.0 мю м окно имеет 96% теплового излучения поверхности, поэтому я думаю, что они должны быть более удивлены, увидев это свечение воздуха.
@Корнелис О, это потрясающе! Какая классная презентация, спасибо! Они (очень грубо) изобразили поверхность Венеры с Земли, спектрально глядя сквозь облака.

Ответы (1)

Эта веб-страница — «Вот почему космический телескоп Хаббл всего несколько раз смотрел на Венеру (и почему вместо этого он смотрел на Луну)» — кажется довольно хорошим ответом на ваш главный вопрос (примечание: «МАЧТА» = Архив Мукульского для космических телескопов ):

По данным MAST, космический телескоп Хаббл всего несколько раз смотрел на Венеру. Один раз в 1995 году с широкоугольной и планетарной камерой 2 (WFPC2) и спектрографом высокого разрешения (HRS) второй раз был STIS [оптический спектрограф] в 2013 году.

Таким образом, два изображения Венеры WFPC2 F218W и F255W [в ближнем ультрафиолетовом диапазоне], которые мы получили с космического телескопа Хаббла, возможно, являются единственными четкими изображениями Венеры, полученными Хабблом.

И, конечно, причина этого дефицита не так уж загадочна:

Первое правило для (не солнечных) космических телескопов: не смотреть на солнце. Это правило является причиной того, что космический телескоп Хаббл смотрел на Венеру всего несколько раз. Венера — одна из внутренних планет, и космический телескоп Хаббл находится на орбите вокруг Земли. Вы всегда найдете Венеру на вечернем и утреннем небе, потому что с нашей позиции Венера видна близко к солнцу. Смотреть близко к солнцу с помощью космического телескопа рискованно. Если что-то пойдет не так во время такого наблюдения, это будет конец телескопа.

Итак, по-видимому, нет изображений в ближнем инфракрасном диапазоне с HST .

Спасибо за ваш пост! Хорошо, да, это, кажется, ответ на мой вопрос. Я наткнулся на MAST достаточно далеко, чтобы получить «отображается 1 строка, но доступны 2», что, кажется, подтверждает то, что говорится в блоге. Нам придется следить за этим, чтобы увидеть, что повторное тестирование (предположительно) резервных версий камер на Земле покажет о фильтрах; может быть, у них есть какие-то дополнительные колебания ниже их номинальных отсечек.
У меня сложилось впечатление (из небольшого чтения), что WISPR не имеет никаких фильтров, поэтому может быть вопрос в том, является ли датчик более чувствительным на границе ближнего ИК-диапазона, чем они предполагали.
Со спектральными диапазонами 490–740 и 475–725 для двух камер (см. вопрос) я не понимаю, как это можно добиться без фильтра где-то! обновление: в документе, который я цитирую в вопросе, говорится: «Полоса пропускания для каждого телескопа выбирается с использованием комбинации длинноволновых / коротковолновых отсекающих фильтров, нанесенных на внутренние поверхности линзы, аналогично SECCHI / HI».