Astronomiya

Ay 3D modelində çox kiçik görünür

Ay 3D modelində çox kiçik görünür

Bunun daha çox 3D qrafika forumu üçün bir sual olduğuna əmin deyiləm, amma cavabın 3D-dən çox astronomiya ilə əlaqəli olması halında ilk növbədə burda çalışıram.

3D proqramında Yer və Ay modelini yaradıram. Həqiqi dünya ölçülərindən istifadənin böyük miqyasından qaçmaq üçün 1000: 1 miqyaslı nisbətdən istifadə edirəm.

Bunlar istifadə etdiyim ölçülərdir:

  • Yer radiusu = 6,371 m
  • Ay radiusu = 1,737 m
  • Yerdən Aya olan məsafə = 384.400 m

Hər şeyi bərabər şəkildə ölçdüyüm üçün şeylərin nisbətlərinin dəqiq görünəcəyini düşünürdüm, amma ay həqiqətən çox kiçik görünür.

Budur Yerin səthindən bir az yuxarıda, aya baxan bir kameradan qısa bir görüntü.

Kameranın fokus məsafəsi 24 mm-dir, insan gözünə nisbətən bənzədiyini başa düşürəm. Ayın gerçək həyatda baxanda göründüyünə görə ölçüsünə bənzər olacağını gözləyirdim, ancaq gördüyünüz kimi kiçik bir nöqtədir.

Burda itirdiyim açıq bir şey var və ya bu uyğunsuzluğun bir izahı var?


Bu biraz mövzudan kənar olacaq, amma mövzunun özü də.

Kameranın fokus məsafəsi 24 mm-dir, insan gözünə nisbətən bənzədiyini başa düşürəm

Fokus uzunluğu, görüş sahəsini təyin edən iki parametrdən yalnız biridir. Əslində, verilmiş məsafədəki bir cisim üçün proyeksiyasının ölçüsünü ekranda təyin edir. Sadə, nazik bir lens üçün ölçülər və məsafələr (lens oxundan / lensindən) verilir

$$ frac { text {obyekt ölçüsü}} { text {obyekt məsafəsi}} = = tan alpha = frac { text {proyeksiya ölçüsü}} { text {proyeksiya məsafəsi}} $$

Uzaqdakı obyektlər üçün $ text {proyeksiya məsafəsi} təxmini mətn {fokus məsafəsi} $ təxmini edilə bilər.

Beləliklə, ayın 24 mm-lik bir lens ilə proyeksiyası yalnız 0,22 mm diametrdədir!

İkinci vacib parametr, görüntü yaradan sahənin ölçüsüdür. Bahalı bir DSLR kamera 36x24mm, daha ucuzları (APS-C ölçülü sensor) 22x15mm, bir cib telefonu 5x4mm və ya daha kiçik ola bilər. Yalnız telefon sensöründə, ay bütün görüntü ilə müqayisədə kiçik bir nöqtədən daha çox olmağa başlayır və bütün bu megapiksellər sayəsində, şəkil böyüdərkən bəzi detallara sahibdir.
Ayrıca, insan gözü yüksək bir çözünürlüğe sahibdir, buna görə təfərrüatları görə bilərsiniz, ancaq beyin də ayın özündən daha böyük görünməsi üçün bəzi fəndlər oynayır.

Bir 3D proqramının virtual görüntü sensorunun da 36 mm-lik bir sırada olduğunu düşünmək olar, növbəti abzasa baxın. Ancaq ay yalnız görüntüdə kiçik deyil, çünki FullHD şəklin cəmi 2 meqapiksel olduğu, böyüdərkən görünən hər hansı bir detal belə yoxdur.

36x22mm sensordakı 24mm lens, şərhlərdə deyildiyi kimi insan gözünün dəyəri ilə əlaqəli 73 ° yatay bir görünüş sahəsi verir. Ancaq bu dəyər yalnız görüş sahəsini müəyyənləşdirmir, eyni zamanda görüntünün nə dərəcədə "3D" olduğunu müəyyənləşdirir. Yüksək fokus məsafəsi ilə daha böyük məsafədən çəkilmiş fotoşəkil, aşağı məsafə və aşağı fokus uzunluğuna nisbətən düz görünür. Və çox aşağı fokus məsafəsində çəkilən şəkillər bir siçan tərəfindən çəkilmiş kimi hiss olunur. İndi 55 "televizorları masalarında monitor olaraq istifadə edənlər fokus məsafəsini azaltmaq istəyirlər, çünki onlar ekranın qarşısında siçanlar kimidirlər. Beləliklə, bir çox oyun bu parametri tənzimləməyə imkan verir.


Cavab verməyə qərar verdim, çünki qavrayışın rolu hələ nəzərə alınmır.

Gördüyümüz yolu yalnız kameralar kimi gözlərimizin optikləri diktə etmir. Bu, beynin siqnalları necə hazırladığından və ya interprete etdiyindən asılıdır.

Hamıya məlumdur, lakin qol uzunluğundakı bir barmağın yeddi ilə ay arasında bir şey yerləşdirə biləcəyi təəccüblüdür (əgər on-on üç deyilsə, indi baxa bilmirəm). Yenə də bir insandan (bunun fərqində deyil) "neçə aya barmaqla örtmək olar?" Kimi bir şey soruşması tamamilə mümkündür. "yarısı ola bilər" və ya "bir? iki? deyin ..." kimi bir cavab alırıq.

Konkret olaraq Aya:

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Moon_illusion

Ayı bir smartfon və ya bir nöqtə ilə çəkmək və kamera ilə çəkmək bu şəkil kimi şeyləri əldə edirik (3.5 mm, diafraqma 2.6).

Ay fotoşəkildə reallıqda göründüyündən daha kiçik görünür. Nəticə, OP tərəfindən göndərilən şəkildən çox bənzər görünmür. (Əlavə edim ki, fotoşəkilim bir az kəsilmişdi, buna görə ayın yerli ölçüsü daha da kiçikdir).

Bütün bunlar deməkdir ki, realizm hissi verməyə yönəlmiş hər şey reallığın qavranılmasını deyil, gerçəkliyin ölçüsünü nəzərə almalıdır.

Bu, Stellariumda və digər bir çoxunun səmaya baxış tətbiqetmələrində, gerçəklikdən paradoksal olaraq ayın açısal ölçüsünü dəyişdirmək üçün "real" bir seçimdən istifadə olunur. Yəni ay özbaşına genişlənərək ümumi qəbulumuza uyğunlaşdırılır.

Düşünürəm ki, OP bununla məşğul olur.

PS Mənim şəklimin yükləndiyinə əminəm. Nədənsə belə görünmür. Lazım gələrsə mənə bildirin. Yeri gəlmişkən, göylü və ümumiyyətlə qəbul edilən Aydan kiçik bir ev idi;)

Buradakı bu şərhə görə, təxminən 60 ° yatay bir FOV ilə bir mobil telefon şəklidir. Lakin bu şəkildəki ay o qədər də kiçik deyil. Şübhə edirəm ki, beyin üfüqdə olduğu və ağaclar yaxın olduğu üçün onu böyüdür :)


tl; dr- Ayınızın ölçüləri olduqca yaxşı görünür, amma işıqlandırma effekti ayınızın daha çox qaranlıq və qaranlıq olmasına və daha da kiçik görünməsinə səbəb olur. Ay obyektinin işıqlandırma modelini tənzimləyərək bunu çox asanlıqla düzəldə bilərsiniz.


Nəticənizi yoxlamaq üçün bunu sınadım:

  1. Nömrələrinizi yoxladım; Wikipedia ilə uyğun gəlirlər.

  2. Sualda təsvir etdiyiniz mənzərəni yaratdığım və yayımlamadığım bir şüa izləyicisinə çevirdim (buna görə mütləq fərqli proqram istifadə edirik).

  3. Nəticəni @ Alchimista-nın cavabında göstərilən şəkil ilə müqayisə etdilər və 60 dərəcə kamera açısından istifadə edərək həmin şəkil üçün təxmin etdikləri və ölçülərinə uyğun gəldikləri.

Budur, aldığım Ayın şəkli (Yerə qoyulmadı; arxa plandakı ulduzlar təsadüfi olaraq yaradıldı):

Budur şüa izləyicisindən çıxarılan aylar və @ Alchimista-nın cavab şəkli:

Budur fotoşəkildə Ayın şüa izləyicisinin ayının çərçivəsinə sığmayan hissələrini kəsərək üst-üstə qoyun:

Yaxşı uyğun görünür! Bir neçə kiçik səhv mənbəyi var:

  1. Ray-tracer heç bir atmosfer təsiri hesab etməyib.

  2. Kameranı birbaşa aya yönəltdi, şəkil isə aya biraz mərkəzdən kənar idi.

  3. Ray-tracer, üfüqi görünüş açısı üçün tam 60 dərəcə istifadə etdi, lakin bu, kameranın yalnız bir təxminidir.

  4. Ayın məsafəsi / ölçüsü üçün istifadə olunan rəqəmlər. Güman ki, ay şəkildəki təxmin edilən orta məsafədə deyildi.

  5. Şüa izləyən şəkil və şəkil bir az fərqli piksel yüksəkliklərindən / genişliklərindən istifadə edirdi, çünki gözlə görmüşəm. Olduqca yaxın idilər (pəncərələrin üstünü örtdü), amma yəqin ki, dəqiq deyildilər.

Yalnız qarışıqlığı qarşısını almaq üçün əslində paylaşılan foto sənədini istifadə etmədim, əksinə şəklin ekran görüntüsünü istifadə etdim. Müvafiq nöqtə, şüa ilə izlənilən görüntünün piksel ölçülərinin bu səbəbdən fotonun piksel ölçülərinə uyğun gəlməməsidir.

Sonra, ayınızı qırmızı çərçivəli versiyamla örtdüm:

Aylarımız fərqli şəkildə çəkildikləri təqdirdə təxminən eyni ölçüyə bənzəyirlər. Mənimki 100% ağ işıq kimi çəkdim; vuran hər hansı bir şüa mükəmməl ağ bir piksel döndü. Sənin, əsasən tünd görünür, spekulyar bir məqamla.

Bununla birlikdə, spekulyar bir məqam ay üçün yaxşı bir model deyil; heç olmasa o səhnədə istifadə olunduğu qədər kəskin deyil. Fotoşəkilin ayının üst-üstə qoyulmasında göründüyü kimi, gerçək həyat ayı daha parlaq bir bölgə ilə daha çox əks təsir göstərir (baxmayaraq ki, bu ayın fazasına görə dəyişəcək, məsələn, bir dolunay və hilal-aya nisbətən şəkildə görünür).

Bir sözlə, ay, ehtimal ki, ətrafındakı tipik mənzərələr olmadan kiçik görünəcək, baxmayaraq ki işıqlandırma effekti seçimi onu daha kiçik göstərir.


Ayın nano tozunu ölçmək kiçik bir məsələ deyil

Apollon 11 missiyası zamanı toplanan ay tozunun dəqiq formalarının rəngli ekran görüntüləri. NIST tədqiqatçıları və əməkdaşları bu nanölçülü hissəciklərin işıq saçma xüsusiyyətlərinin öyrənilməsinə başlanğıc olaraq ölçmə üsulu inkişaf etdirdilər. Kredit: E. Garboczi / NIST və A. Sharits / AFRL

Gecə səmasının bir buqələmun kimi, ay tez-tez görünüşünü dəyişdirir. Məsələn, fazaları, günəş sistemindəki mövqeyi və ya Yer atmosferindəki tüstü səbəbiylə daha böyük, daha parlaq və ya daha qırmızı görünə bilər. (Ancaq yaşıl pendirdən deyil)

Görünüşündə başqa bir amil də ay tozunu hissəciklərinin, ay səthini örtən kiçik qaya dənələrinin ölçüsü və formasıdır. Milli Standartlar və Texnologiya İnstitutunun (NIST) tədqiqatçıları, əvvəllər olduğundan daha kiçik ay toz hissəciklərini ölçürlər, bu da ayın görünən rəngini və parlaqlığını daha dəqiq izah etmək üçün bir addımdır. Bu da öz növbəsində ayı kalibrləmə mənbəyi kimi istifadə edən peyk kameraları tərəfindən hava şəraitinin və digər hadisələrin izlənməsini yaxşılaşdırmağa kömək edə bilər.

NIST tədqiqatçıları və əməkdaşları 1969-cu ildə Apollon 11 missiyası əsnasında toplanan ay tozunun 25 hissəciyinin dəqiq üç ölçülü şəklini ölçmənin kompleks bir üsulunu inkişaf etdirdilər. Komandaya Hava Qüvvələri Tədqiqat Laboratoriyası, Kosmik Elmlər İnstitutu və Universitetin tədqiqatçıları daxildir. Missouri-Kansas City.

Bu tədqiqatçılar bir neçə ildir ki, ay tozunu araşdırırlar. Ancaq yeni bir jurnal məqaləsində təsvir edildiyi kimi, artıq 400 nanometr (metrin milyarddan biri) qədər hissəciklərin formasını araşdırmalarına imkan verən X-ray nano kompüter tomoqrafiyası (XCT) var.

Tədqiqat qrupu toz hissəciklərinin formalarının işığı necə səpdiyini həm ölçmək, həm də hesablamaqla analiz etmək üçün bir metod hazırladı. İzləmə işləri daha çox hissəcikləri əhatə edəcək və şəkillərini işıq saçılması ilə daha aydın əlaqələndirəcəkdir. Tədqiqatçılar xüsusilə "albedo" adlı bir xüsusiyyət ilə maraqlanır, nə qədər işığı və ya radiasiyanı yansıtdığına görə ay danışır.

Ayın nano tozunu ölçmək üçün resept çətindir. Əvvəlcə bir omlet düzəltmiş kimi bir şeylə qarışdırmalı və sonra fırlanan toyuq kimi saatlarla çubuqda açmalısınız. Samanlar və paltar istehsalçılarının sancaqları da buna aiddir.

"Prosedur işlənib hazırlanmışdır, çünki öz-özlüyündə kiçik bir hissəcik əldə etmək çətindir, lakin ölçülü və şəklində təsadüfi şəkildə paylandığı üçün yaxşı bir statistika üçün bir çox hissəcik ölçmək lazımdır" dedi.

Garboczi, "Bu qədər kiçik olduqları və yalnız toz halında olduqları üçün, tək bir hissəcikin digərlərindən ayrılması lazımdır" dedi. "Bunu ən azı heç bir miqdarda deyil, əllə etmək üçün çox kiçiklər. Buna görə də bir mühitdə diqqətlə dağıtılmalıdır. Yaxşı XCT görüntüləri əldə edə bilmək üçün mühit də mexaniki hərəkətlərini dondurmalıdır. Varsa XCT taramasının bir neçə saatı ərzində hissəciklərin hər hansı bir hərəkəti olduqda şəkillər çox pis bulanacaq və ümumiyyətlə istifadə edilə bilməz.Nümunənin son forması da rentgen mənbəyi və kameranı nümunəyə yaxınlaşdırmaqla uyğun olmalıdır. döndüyü üçün dar, düz bir silindr ən yaxşısıdır. "

Prosedura Apollo 11 materialının epoksiyaya qarışdırılması daxil idi, sonra incə bir təbəqə əldə etmək üçün kiçik bir samanın kənarına damlandı. Bu təbəqənin kiçik parçaları daha sonra samanın içərisindən çıxarıldı və XCT alətinə daxil edilmiş paltar istehsalçılarının sancaqlarına quraşdırıldı.

XCT aparatı proqramla dilim şəklində yenidən qurulan nümunələrin rentgen görüntülərini yaratdı. NIST proqramı dilimləri bir 3D şəklinə yığdı və sonra hissəciklərin içərisində və ya xaricində səs vahidlərini və ya vokselləri təsnif edən bir formata çevirdi. Bu hissəcikli şəkillərdən 3B hissəcik formaları hesablama yolu ilə müəyyən edilmişdir. Hər hissəciyi təşkil edən voksellər, infraqırmızı tezliklə görünən yerdə elektromaqnit səpələnmə problemlərinin həlli üçün proqram təminatına göndərilən ayrı sənədlərdə saxlanıldı.

Nəticələr göstərir ki, ay toz hissəciyi tərəfindən udulan işığın rəngi onun şəklinə yüksək dərəcədə həssasdır və eyni ölçülü sferik və ya elipsoidal hissəciklərdən xeyli fərqlənə bilər. Bu tədqiqatçılar üçün çox məna daşımır - hələ.

Kosmik Elm İnstitutunun həmmüəllifi Jay Goguen, "Bu, Ayın hissəciklərinin həqiqi formalarının işığın dağılmasına təsirinə ilk baxışımızdır və bəzi əsas hissəcik xüsusiyyətlərinə diqqət yetiririk" dedi. "Burada hazırlanmış modellər, ay səthinin spektrini, parlaqlığını və qütbləşməsini və ayın fazaları zamanı bu müşahidə olunan kəmiyyətlərin necə dəyişdiyini müşahidə edə bilən gələcək hesablamaların əsasını təşkil edir."

Bu hekayə NIST-in nəzakəti ilə yenidən nəşr edilmişdir. Orijinal hekayəni burada oxuyun.


Ay və rsquos Nano Tozunun Ölçülməsi Kiçik Fərqi Yoxdur

Apollon 11 missiyası zamanı toplanan ay tozunun dəqiq formalarının rəngli ekran görüntüləri. NIST tədqiqatçıları və əməkdaşları bu nanölçülü hissəciklərin işıq saçma xüsusiyyətlərinin öyrənilməsinə başlanğıc olaraq ölçmə üsulu inkişaf etdirdilər.

Gecə səmasının bir buqələmunu kimi, Ay tez-tez görünüşünü dəyişdirir. Məsələn, fazaları, günəş sistemindəki mövqeyi və ya Yer atmosferindəki tüstü səbəbiylə daha böyük, daha parlaq və ya daha qırmızı görünə bilər. (Ancaq yaşıl pendirdən deyil)

Görünüşündəki digər bir amil də ay tozunu hissəciklərinin, ayın səthini örtən kiçik qaya dənələrinin ölçüsü və formasıdır. Milli Standartlar və Texnologiya İnstitutunun (NIST) tədqiqatçıları indi Ayın görünən rəngini və parlaqlığını daha dəqiq izah etmək üçün bir addım olaraq əvvəlkindən daha kiçik ay toz hissəciklərini ölçürlər. Bu da öz növbəsində Ayı kalibrləmə mənbəyi kimi istifadə edən peyk kameraları tərəfindən hava şəraitinin və digər hadisələrin izlənməsini yaxşılaşdırmağa kömək edə bilər.

NIST tədqiqatçıları və əməkdaşları 1969-cu ildə Apollon 11 missiyası əsnasında toplanan ay tozunun 25 hissəciyinin dəqiq üç ölçülü şəklini ölçmək üçün kompleks bir metod hazırladılar. Komandaya Hava Qüvvələri Tədqiqat Laboratoriyası, Kosmik Elmlər İnstitutu və Universitetin tədqiqatçıları daxildir. Missouri-Kansas City.

Bu tədqiqatçılar bir neçə ildir ki, ay tozunu araşdırırlar. Ancaq yeni bir jurnal məqaləsində təsvir edildiyi kimi, artıq 400 nanometr (metrin milyarddan biri) qədər hissəciklərin formasını araşdırmalarına imkan verən X-ray nano kompüter tomoqrafiyası (XCT) var.

Tədqiqat qrupu toz hissəciklərinin formalarının işığı necə səpdiyini həm ölçmək, həm də hesablamaqla analiz etmək üçün bir metod hazırladı. İzləmə işləri daha çox hissəcikləri əhatə edəcək və şəkillərini işıq saçılması ilə daha aydın əlaqələndirəcəkdir. Tədqiqatçılar xüsusilə "albedo" adlı bir xüsusiyyət ilə maraqlanır, nə qədər işığı və ya radiasiyanı yansıtdığına görə ay danışır.

Ayın nano tozunu ölçmək üçün resept çətindir. Əvvəlcə bir omlet düzəltmiş kimi bir şeylə qarışdırmalı və sonra fırlanan toyuq kimi saatlarla çubuqda açmalısınız. Samanlar və paltar istehsalçılarının sancaqları da iştirak edir.

"Prosedur işlənib hazırlanmışdır, çünki öz-özlüyündə kiçik bir hissəcik əldə etmək çətindir, lakin ölçülü və şəklində təsadüfi şəkildə paylandığı üçün yaxşı bir statistika üçün bir çox hissəcik ölçmək lazımdır" dedi.

Garboczi, "Bu qədər kiçik olduqları və yalnız toz halında olduqları üçün, tək bir hissəcikin digərlərindən ayrılması lazımdır" dedi. “Ən azından heç bir miqdarda deyil, əllə bunu etmək üçün çox kiçikdirlər, buna görə də bir mühitdə diqqətlə dağıtılmalıdırlar. Yaxşı XCT görüntüləri əldə etmək üçün mühit mexaniki hərəkətlərini də dondurmalıdır. XCT taramasında bir neçə saat ərzində hissəciklərin hərəkəti olarsa, şəkillər pis bulanacaq və ümumiyyətlə istifadə edilə bilməz. Nümunənin son forması eyni zamanda rentgen mənbəyini və kameranı fırlanarkən nümunəyə yaxınlaşdırmaqla uyğun olmalıdır, buna görə dar, düz silindr ən yaxşısıdır. ”

Prosedura Apollo 11 materialının epoksiyaya qarışdırılması daxil idi, sonra incə bir təbəqə əldə etmək üçün kiçik bir samanın kənarına damlandı. Bu təbəqənin kiçik parçaları daha sonra samanın içərisindən çıxarıldı və XCT alətinə daxil edilmiş paltar istehsalçılarının sancaqlarına quraşdırıldı.

XCT aparatı proqramla dilim şəklində yenidən qurulan nümunələrin rentgen görüntülərini yaratdı. NIST proqramı dilimləri bir 3D şəklinə yığdı və sonra hissəciklərin içərisində və ya xaricində səs vahidlərini və ya vokselləri təsnif edən bir formata çevirdi. Bu hissəcikli şəkillərdən 3B hissəcik formaları hesablama yolu ilə müəyyən edilmişdir. Hər hissəciyi təşkil edən voksellər, infraqırmızı tezliklə görünən yerdə elektromaqnit səpələnmə problemlərinin həlli üçün proqram təminatına göndərilən ayrı sənədlərdə saxlanıldı.

Nəticələr göstərir ki, ay toz hissəciyi tərəfindən çəkilən işığın rəngi onun şəklinə yüksək dərəcədə həssasdır və eyni ölçülü sferik və ya elipsoidal hissəciklərdən xeyli fərqlənə bilər. Bu tədqiqatçılar üçün çox məna daşımır - hələ.

Kosmik Elm İnstitutunun həmmüəllifi Jay Goguen, "Bu, Ay hissəciklərinin həqiqi formalarının işığın dağılmasına təsirinə ilk baxışımızdır və bəzi əsas hissəcik xüsusiyyətlərinə diqqət yetiririk" dedi. "Burada hazırlanmış modellər ay səthinin spektrinin, parlaqlığının və qütbləşməsinin müşahidələrini və bu fazaların ay fazalarında necə dəyişdiyini modelləşdirə biləcək gələcək hesablamaların əsasını təşkil edir."

Müəlliflər indi 1971-ci ildə Apollo 14 missiyası əsnasında toplanan hissəciklər daxil olmaqla daha geniş ay toz formaları və ölçülərini araşdırırlar. Ay toz nümunələri NASA-nın Yerdənkənar Materiallar üçün Kürasiya və Analiz Planlaşdırma Qrupu tərəfindən NIST-ə borc verilib.


Ay çərəzləri hazırlayın!

Missouri, Columbia'daki Daniel Boone Regional Kitabxanası, Space Place Kitabxana Tərəfdaşlarımızdan biridir. Xahiş edirəm The Space Place ilə Ay Çərəzləri üçün dadlı reseptlərini paylaşırlar.

Ay çərəzləri
(Çörək yoxdur)

Aşağıdakı maddələri böyük, böyük bir qabda ölçün:

Əvvəlcə hər şeyi taxta qaşıqla qarışdırın. İndi əllərinizi xəmiri kiçik yuvarlaq toplar və ya aylar şəklində düzəltmək üçün istifadə edin. Yoxsa hilal aylarını da şəkilləndirə bilərsiniz.

İpucu: Əllərinizi isladınızsa, xəmirlə işləmək daha asan olacaq.

Hər ayı şəkər tozu ilə yuvarlayın. Yeməyə hazırdırlar!

Artıq bir şey varsa, onları soyuducuda örtülü bir qabda saxlayın.


Yerdən kənar materiallar: Ayın Nano tozunun ölçülməsi kiçik bir məsələ deyil

Apollon 11 missiyası zamanı toplanan ay tozunun dəqiq formalarının rəngli ekran görüntüləri. NIST tədqiqatçıları və əməkdaşları bu nanölçülü hissəciklərin işıq saçma xüsusiyyətlərinin öyrənilməsinə başlanğıc olaraq ölçmə üsulu inkişaf etdirdilər. Kredit: E. Garboczi / NIST və A. Sharits / AFRL

Gecə səmasının bir buqələmunu kimi, Ay tez-tez görünüşünü dəyişdirir. Məsələn, fazaları, günəş sistemindəki mövqeyi və ya Yer atmosferində tüstü səbəbiylə daha böyük, daha parlaq və ya daha qırmızı görünə bilər. (Ancaq yaşıl pendirdən deyil)

Görünüşündəki digər bir amil də ay tozunu hissəciklərinin, ayın səthini örtən kiçik qaya dənələrinin ölçüsü və formasıdır. Milli Standartlar və Texnologiya İnstitutunun (NIST) tədqiqatçıları indi Ayın görünən rəngini və parlaqlığını daha dəqiq izah etmək üçün bir addım olaraq əvvəlkindən daha kiçik ay toz hissəciklərini ölçürlər. Bu da öz növbəsində Ayı kalibrləmə mənbəyi kimi istifadə edən peyk kameraları tərəfindən hava şəraitinin və digər hadisələrin izlənməsini yaxşılaşdırmağa kömək edə bilər.

NIST tədqiqatçıları və əməkdaşları 1969-cu ildə Apollon 11 missiyası əsnasında toplanan ay tozunun 25 hissəciyinin dəqiq üç ölçülü şəklini ölçmənin kompleks bir üsulunu inkişaf etdirdilər. Komandaya Hava Qüvvələri Tədqiqat Laboratoriyası, Kosmik Elmlər İnstitutu və Universitetin tədqiqatçıları daxildir. Missouri-Kansas City.

Bu tədqiqatçılar bir neçə ildir ki, ay tozunu araşdırırlar. Ancaq yeni bir jurnal məqaləsində təsvir edildiyi kimi, artıq 400 nanometr (metrin milyarddan biri) qədər hissəciklərin formasını araşdırmalarına imkan verən X-ray nano kompüter tomoqrafiyası (XCT) var.

Tədqiqat qrupu toz hissəciklərinin formalarının işığı necə səpdiyini həm ölçmək, həm də hesablamaqla analiz etmək üçün bir metod hazırladı. İzləmə işləri daha çox hissəcikləri əhatə edəcək və şəkillərini işıq saçılması ilə daha aydın əlaqələndirəcəkdir. Tədqiqatçılar xüsusilə "albedo" adlı bir xüsusiyyət ilə maraqlanırlar, nə qədər işığı və ya radiasiyanı əks etdirdiyinə görə danışır.


NIST tədqiqatçıları bir neçə ildir Apollon missiyaları zamanı toplanan ay tozunu ölçürlər. Materialşünas Ann Chiaramonti Debay bunun səbəbini izah edir.

Ayın nano tozunu ölçmək üçün resept çətindir. Əvvəlcə bir omlet düzəltmiş kimi bir şeylə qarışdırmalı və sonra fırlanan toyuq kimi saatlarla çubuqda açmalısınız. Samanlar və paltar istehsalçılarının sancaqları da iştirak edir.

"Prosedur işlənib hazırlanmışdır, çünki öz-özlüyündə kiçik bir hissəcik əldə etmək çətindir, lakin ölçülü və şəklində təsadüfi şəkildə paylandığı üçün yaxşı bir statistika üçün bir çox hissəcik ölçmək lazımdır" dedi.

Garboczi, "Bu qədər kiçik olduqları və yalnız toz halında olduqları üçün, tək bir hissəcikin digərlərindən ayrılması lazımdır" dedi. “Ən azından heç bir miqdarda deyil, bunu əl ilə etmək üçün çox kiçiklər, buna görə də bir mühitdə diqqətlə dağıtılmalıdırlar. Yaxşı XCT görüntüləri əldə etmək üçün mühit mexaniki hərəkətlərini də dondurmalıdır. XCT taramasında bir neçə saat ərzində hissəciklərin hərəkəti varsa, şəkillər pis bulanacaq və ümumiyyətlə istifadə edilə bilməz. Nümunənin son forması eyni zamanda rentgen mənbəyini və kameranı fırlanarkən nümunəyə yaxınlaşdırmaqla uyğun olmalıdır, buna görə dar, düz silindr ən yaxşısıdır. ”

Prosedura Apollo 11 materialının epoksiyaya qarışdırılması daxil idi, sonra incə bir təbəqə əldə etmək üçün kiçik bir samanın kənarına damlandı. Bu təbəqənin kiçik parçaları daha sonra samanın içərisindən çıxarıldı və XCT alətinə daxil edilmiş paltar istehsalçılarının sancaqlarına quraşdırıldı.

XCT aparatı proqramla dilim şəklində yenidən qurulan nümunələrin rentgen görüntülərini yaratdı. NIST proqramı dilimləri bir 3D şəklinə yığdı və sonra hissəciklərin içərisində və ya xaricində səs vahidlərini və ya vokselləri təsnif edən bir formata çevirdi. Bu hissəcikli şəkillərdən 3B hissəcik formaları hesablama yolu ilə müəyyən edilmişdir. Hər hissəciyi təşkil edən voksellər, infraqırmızı tezliklə görünən yerdə elektromaqnit səpələnmə problemlərinin həlli üçün proqram təminatına göndərilən ayrı sənədlərdə saxlanıldı.

Nəticələr göstərir ki, ay toz hissəciyi tərəfindən çəkilən işığın rəngi onun şəklinə yüksək dərəcədə həssasdır və eyni ölçülü sferik və ya elipsoidal hissəciklərdən xeyli fərqlənə bilər. Bu tədqiqatçılar üçün çox məna daşımır - hələ.

Kosmik Elm İnstitutunun həmmüəllifi Jay Goguen, "Bu, Ay hissəciklərinin həqiqi formalarının işığın dağılmasına təsirinə ilk baxışımızdır və bəzi əsas hissəcik xüsusiyyətlərinə diqqət yetiririk" dedi. "Burada hazırlanmış modellər ay səthinin spektri, parlaqlığı və qütbləşməsini və bu müşahidə olunan kəmiyyətlərin ay fazalarında necə dəyişdiyini müşahidə edə bilən gələcək hesablamaların əsasını təşkil edir."

Müəlliflər indi 1971-ci ildə Apollo 14 missiyası zamanı toplanan hissəciklər də daxil olmaqla daha geniş ay toz formaları və ölçülərini araşdırırlar. Ay toz nümunələri NASA-nın Yerdənkənar Materiallar üçün Kürasiya və Analiz Planlaşdırma Qrupu tərəfindən NIST-ə borc verilib.

İstinad: & # 8220 X-Ray Nano Kompüter tomoqrafiyasından istifadə edilərək ölçülən 3 ölçülü Ay regolit parçacıqlarının optik səpələnmə xüsusiyyətləri & Somen Baidya Mikolas Melius Ahmed M. Hassan Andrew Sharits Ann N. Chiaramonti Thomas Lafarge Jay D. Goguen və Edward J. Garboczi , 27 aprel 2021, IEEE Geoscience və Uzaqdan Algılama Məktubları.
DOI: 10.1109 / LGRS.2021.3073344


Daha fundamental bir nəzəriyyə ortaya çıxır

Növbəti on il ərzində beş nəzəriyyə arasındakı əlaqələri araşdıran elm adamları, gözlənilməz əlaqələri tapmağa başladılar ki, bu da Nyu-Cersinin Princeton şəhərindəki Advanced Study İnstitutunun nəzəriyyəçisi Edward Wittenin topladığı və 1995 simli nəzəriyyə konfransı Cənubi Kaliforniya Universitetində. Witten, beş simli nəzəriyyənin hər birinin müəyyən bir vəziyyətdə daha təməl, 11 ölçülü bir nəzəriyyənin bir yaxınlaşmasını təmsil etdiyini, Einstein & rsquos məkan və zaman əyilmə nisbət nəzəriyyələrinin Newton & normal sürətlə hərəkət edən cisimlərin təsviri ilə necə uyğunlaşdığını iddia etdi.

Yeni nəzəriyyə M nəzəriyyəsi adlanır, baxmayaraq ki, bu günə qədər hansı riyazi forma ala biləcəyini heç kim bilmir. "M", ehtimal ki, membran adlanan daha yüksək ölçülü cisimlərdən ilham aldığını söylədi Taylor, lakin nəzəriyyənin konkret riyazi tənlikləri olmadığından, "M" rəsmi mənası olmayan yer tutucu olaraq qalır. "Bu, həqiqətən bizim cahilliyimizin bir parametrizası idi" dedi Taylor. "Tamamilə hər şeyi təsvir edəcək bu ana nəzəriyyə."

Mümkün olan hər vəziyyətdə işləyə biləcək bu ümumi tənlikləri tapmaq cəhdləri az irəliləyişə səbəb oldu, lakin əsas nəzəriyyənin mövcud olduğu nəzəriyyəçilərə simli nəzəriyyənin beş versiyası üçün riyazi texnikaları inkişaf etdirmək və lazımi kontekstdə tətbiq etmək üçün lazım olan anlayış və inam verdi. . Simlər hər hansı bir ağla gələ biləcək bir texnologiya ilə aşkarlanmaq üçün çox kiçikdir, lakin erkən bir nəzəri müvəffəqiyyət təsvir etmək bacarığı idi 1996-cı ildə qara dəlik entropiyası.

Entropiya bir sistem hissələrini düzəldə biləcəyiniz yolların sayına aiddir, ancaq bir qara dəliyin keçilməz dərinliklərini görə bilmədən heç kim hissəciklərin hansı növünün içərisində ola biləcəyini və ya hansı tənzimləmələri edə biləcəyini bilmir. Və hələ, 1970-ci illərin əvvəllərində Stephen Hawking və digərləri, entropiyanın necə hesablanacağını göstərərək, qara dəliklərin bir növ daxili quruluşa sahib olduğunu irəli sürdülər. Qara dəlik və rsquos makiyajını təsvir etmək üçün ən çox cəhd qısa olur, ancaq fərziyyə iplərinin konfiqurasiyalarını danışmaq hiyləgərlik yaradır. "String nəzəriyyəsi nöqteyi-nəzərdən hesablama aparmağı bacardı," Taylor deyir, "sadəcə kobud şəkildə düzəltməklə kifayətlənmir."

Simli çərçivə hələ də bir çox çətinliklərlə üzləşir: Bununla yanaşı, hamısının hissəciklər fizikasının Standart Modelinin geniş xüsusiyyətlərinə uyğun görünən əlavə ölçüləri qatlamaq üçün mümkünsüz sayda yol təqdim edir, hansının doğru olduğunu ayırd etmək ümidi azdır. Üstəlik, bu modellərin hamısı, əlavə ölçülər kimi, süper simmetriya deyilən güc hissəcikləri ilə maddə hissəcikləri arasındakı ekvivalentliyə əsaslanır. dünyamızda müşahidə etmirik. Modellər də genişlənən bir kainatı təsvir etmirsiniz.

Kolumbiya Universitetindən Peter Woit kimi bir sıra fiziklər bu fikir ayrılığını reallıq kimi qiymətləndirirlər ölümcül qüsurlar. "Simli nəzəriyyə birləşdirilməsi tədqiqatının əsas problemi son 30 ildə irəliləmənin yavaş olmaması deyil" blogunda yazdı, "lakin mənfi olduğu, öyrənilən hər şeyin fikrin niyə işləmədiyini daha aydın göstərməsi ilə."

Bununla birlikdə, Taylor, bu gün & rsquos modellərinin həddindən artıq sadə olduğunu və bu kimi xüsusiyyətləri qoruyur kosmoloji genişlənmə və super simmetriya çatışmazlığı nə vaxtsa gələcək versiyalarda qurula bilər. Taylor, yeni cazibə dalğa astronomiyası dövrü kvant cazibəsi haqqında yeni məlumatları gətirə bilsə də, riyaziyyatı simli nəzəriyyəyə daha da davam etdirərək daha çox irəliləyiş əldə edəcəyini gözləyir. "Mənim nəzəri yanlılığım var" dedi, "amma düşünürəm ki, təsvir etdiyim bir irəliləyiş düşüncədən bir yazı taxtasından çıxacaq."


Ay 3D modelində çox kiçik görünür - Astronomiya

Gerçək yüksək dəqiqlikli peyk xəritələrini özündə cəmləşdirən JavaScript və WebGL-də yazılmış Ayımızın fotogerçekçi bir 3D qrafika demosu. Baxın canlı demo! Onu işə salmaq üçün WebGL effektiv olan müasir bir brauzerə ehtiyacınız olacaq. Tövsiyə edirəm Google Chrome.

Bu yaxınlarda Android üçün Chrome'da Galaxy Note 3 cihazımda test etdim və 60 FPS-də yaxşı işlədi. Ulduzlar görünmürdü. Düşünürəm ki, onlar çox kiçikdirlər.

Bu demo aşağıdakı açıq mənbəli kitabxanalardan istifadə edir:

    - JavaScript 3D Qrafika Kitabxanası - WebGL - Daha sadə interfeysli yerli JS Fullscreen API üçün brauzerinizin arası.

Fotogerçekçi bir demo yaratmaq üçün Ayın mövcud olan ən yüksək keyfiyyətli ictimai sahə xəritələrini tapmaq üçün yola çıxdım. Map Planet təşəbbüsü ilə nəşr olunan və mövcud olan yaxşı məlumatların olduğunu öyrəndim USGS PDS saytı. Ayımız üçün əlimizdə olan ən yaxşı məlumatlar əslində Clementine kosmik gəmisi. Bu məlumatlardan istifadə edərək Ayımızın bütün səthinin boz rəngli bir görüntüsünü işləmək mümkündür və bildiyimə görə bu gün Ay səthinin ən yaxşı xəritələrini əldə etdik. USGS-dən əldə olunan bütün bu əla məlumatların ictimai məkan olduğunu bilməkdən məmnun oldum.

Tapa biləcəyim ən yaxşı xəritə işləndi Jens Meyer və göründüyü kimi qaraldı Steve Albers. Bu və digər yüksək keyfiyyətli xəritələr Steve Albers ana səhifəsində tapıla bilər və şəxsi qeyri-kommersiya istifadəsi üçün pulsuzdur. Bu xəritənin olduğunu deyirəm yaxşı tapa bildiyim digər xəritələrə nisbətən ən yüksək qətnamə və detallara sahib olduğu mənasında.

Steve Albers'ın ana səhifəsində tapılmış xəritənin orijinal çözünürlüğü 8192x4096-dır. Həm eni, həm də hündürlüyü 40% olan 4096x2048 qətnamədə bir toxuma verən 50% -ə endirilmiş bir versiyadan istifadə edirəm. Bu ölçünü demoya uyğun bilirəm.

Kiçikləşdirilmiş versiyam burada göstərilir:

Bu demo, Three.JS JavaScript kitabxanası ilə WebGL istifadə nümunəsidir. GLSL kölgəldicilər, Ay örgüsündəki hər təpə üçün hesablanmış diffuz işığı simulyasiya etmək üçün aya tətbiq olunan bir material yaratmaq üçün istifadə olunur. Bu, Ayın fazalarını dəyişdirən təsirinə imkan verir.

Həm də səhnə ətrafında göy qutusu yaratmaq üçün 6 təsadüfi ulduz nümunəsi yaratdım, eyni zamanda orijinal yüksək qətnamə xəritəsindən toxunuşlu bir kosmik normal xəritə yaratdım. Həm orijinal ölçüdə, həm də miqyaslı verisonda normal xəritələr yaratdım.

Miqyaslı normal xəritə burada göstərilir:

Bu demonun necə yaradıldığı barədə daha çox məlumat əldə etmək istəyirsinizsə, xahiş edirəm mənim blog yazısı daha ətraflı texniki izah üçün.


Astronomlar Tünd Maddənin 3B xəritəsi yaradırlar

SEATTLE - Astronomlar, göydəki geniş, görünməyən qaranlıq maddənin adalarını, içərisində normal "parlaq" maddə qalaktikalarının parıldayan daşlar kimi yerləşdiyi yerləri xəritələşdirdilər. Üç ölçülü xəritə [görüntü] təkcə məkanı deyil, həm də vaxtı əhatə edir və kainat indiki yaşının təqribən yarısı olduğuna qədər uzanır.

Qaranlıq maddə, işıq fotonları ilə qarşılıqlı əlaqədə olmadığı düşünülən və bu səbəblə cari aşkarlama cihazları üçün görünməyən sirli bir hipotetik maddədir.

SPACE.com-un həftəlik Gizem Bazar ertəsi seriyasının bu versiyası, Sietldə 209-cu Amerika Astronomiya Cəmiyyətinin iclasında bildirilən kəşflərin bir hissəsi kimi bir gün əvvəl gəlir.

SPACE.com's Ker Than will report from Seattle all week.

This version of SPACE.com's weekly Mystery Monday series comes a day early as part of a bevy of discoveries being reported at the 209th American Astronomical Society meeting in Seattle.

SPACE.com's Ker Than will report from Seattle all week.

This version of SPACE.com's weekly Mystery Monday series comes a day early as part of a bevy of discoveries being reported at the 209th American Astronomical Society meeting in Seattle.

SPACE.com's Ker Than will report from Seattle all week.

Scientists first invoked the concept in the 1930s to explain why fast-spinning galaxies with relatively little mass don't break apart. The unusual solution: They contain a large amount of invisible matter whose heft and gravity hold the galaxies together. Scientists have since estimated that only about one-sixth of the matter in the universe is visible, and that the rest is dark matter.

Some of the strongest evidence for dark matter's existence was announced last year, and even that was highly debated.

Even though dark matter can't be seen directly, some scientists say its presence and distribution in the universe can be observed indirectly by the way its gravity distorts the light of distant galaxies streaming toward us.

"We look at galaxies which are behind the dark matter that we're interested in," explained study team member Richard Massey of Caltech. "The light from these distant galaxies doesn't travel in a straight line because space itself is distorted and bent, and the light follows that distortion."

Using a dark matter lens

Massey likens this indirect technique, called "gravitational lensing," to peering at a page of text with a magnifying glass.

"The first thing you notice is that the text is bigger, but also, if you look around the edges of the magnifying glass, the text is slightly distorted," he said. "You can investigate the properties of the magnifying glass by observing these distortions and actually find out what shape the glass lens is."

The researchers took an analogous approach to create their dark matter map. By analyzing the distortions in galaxy shapes, they inferred properties of the dark matter "lens" itself, including its mass and position in the sky.

The new map, created using data collected by the Hubble Space Telescope's Cosmic Evolution Survey (COSMOS), confirms what previous, smaller, maps have hinted at: Dark matter is distributed across the universe in thick clumps and fat filaments within which galaxies are anchored like set jewels.

The map relied on data collected from more than half a million galaxies and spans a swath of the night sky that is nearly nine times the diameter of the full Moon. The map is detailed online in the journal Təbiət and was presented here Sunday at the 209th meeting of the American Astronomical Society.

"We've seen the first glimpse of the cosmic web which acts as the basic framework for large scale structures," said study team member Richard Ellis of Caltech. "This has been a prediction of the numerical simulations for many, many years."

"The point of it is that it's huge," Massey told SPACE.com. "Now we can really see a representative chunk of the universe. It's new in that we see the big picture."

A map of space time

The map also shows how the structure of dark matter has evolved through time. The researchers split the galaxies they observed into three groups, or "shells," depending on how far away they were from us. They determined distance by the amount of "redshift" observed in the galaxies' light. As the universe expands and stars and galaxies continue to race away from us, the wavelength of light they emit stretches and becomes slightly redder.

Because distance and time are closely linked in cosmology, the higher an object's redshift, the younger and smaller the universe was when the light was first emitted.

In the survey, light from galaxies in the shell furthest from Earth corresponded to a time when the universe was only 6.5 billion years old, or roughly half its present estimated age. This ancient light had to travel farther-and through more dark matter-than light from galaxies in the nearest shell. By combining data from all three shells [image], the researchers created a three-dimensional map of the shape and position of dark matter in the sky.

The new map reveals that as time passed, from the early universe to the more recent universe, dark matter became clumpier and less filamentary. This agrees with some current theories which state that the universe transitioned from a state in which matter-regular and dark-was relatively smoothly distributed to its current state, in which matter is more concentrated in some places than others. It is in these areas of high matter concentration that stars, galaxies and galaxy clusters reside.

According to those same theories, dark matter began to coalesce into larger structures a little before normal matter did.

"It collapsed first into these filaments and clusters and provided the gravitational scaffolding into which normal matter-galaxies, planets, us-flowed," Massey said. "It's only because there's a lot of dark matter and it collapsed first that we can exist at all."

The new map is expected to help scientists answer one of the central problems in cosmology: What is dark matter?

"We eventually want to know what it is, but the first step is to figure out where it is," Massey said.

An alternative theory

Not everyone is convinced that the new map reveals the presence of dark matter. Some skeptics think there is a good reason dark matter is invisible: It doesn't exist.

According to these scientists, an alternative explanation for the universe's mass discrepancy is that gravity does not operate equally in all parts of the universe, as is predicted by Newton and Einstein.

"The authors here converted their observed wiggles into matter density using Einsteinian formula," said HongSheng Zhao, a researcher at the University of St. Andrews in the UK, about the new map. "If we take a different formula, we would get somewhat different densities or clumps."

Zhao is an advocate of a theory of modified gravity called TeVeS, in which gravity is stronger in certain regions of space than others. In these gravity-boosted regions, gravitational lensing would work differently.

Until a dedicated mission is launched to measure the law of gravity in weak gravity environments, far away from the influence of the Sun and planets, such possibilities cannot be ruled out, Zhao said in an email interview.

"If the law does have a factor depending on the environment, then it could explain away much of dark matter," he said.

Massey concedes that deviations in the law of gravity across the universe is still a possibility, but says that there is now too much evidence to dismiss dark matter's existence.

"No matter what you do, there really has to be some dark matter to match up with all the gravitational lensing measurements," he said. "Of course, there could also be deviations from general relativity on top of that, but the evidence is now piling up that dark matter makes up at least some of this missing mass."


Mündəricat

Charon was discovered by United States Naval Observatory astronomer James Christy, using the 1.55-meter (61 in) telescope at United States Naval Observatory Flagstaff Station (NOFS). [19] On June 22, 1978, he had been examining highly magnified images of Pluto on photographic plates taken with the telescope two months prior. Christy noticed that a slight elongation appeared periodically. The bulge was confirmed on plates dating back to April 29, 1965. [20] The International Astronomical Union formally announced Christy's discovery to the world on July 7, 1978. [21]

Subsequent observations of Pluto determined that the bulge was due to a smaller accompanying body. The periodicity of the bulge corresponded to Pluto's rotation period, which was previously known from Pluto's light curve. This indicated a synchronous orbit, which strongly suggested that the bulge effect was real and not spurious. This resulted in reassessments of Pluto's size, mass, and other physical characteristics because the calculated mass and albedo of the Pluto–Charon system had previously been attributed to Pluto alone.

Doubts about Charon's existence were erased when it and Pluto entered a five-year period of mutual eclipses and transits between 1985 and 1990. This occurs when the Pluto–Charon orbital plane is edge-on as seen from Earth, which only happens at two intervals in Pluto's 248-year orbital period. It was fortuitous that one of these intervals happened to occur soon after Charon's discovery.

Author Edmond Hamilton referred to three moons of Pluto in his 1940 science fiction novel Calling Captain Future, naming them Charon, StyxCerberus. [23]

After its discovery, Charon was originally known by the temporary designation S/1978 P 1, according to the then recently instituted convention. On June 24, 1978, Christy first suggested the name Charon as a scientific-sounding version of his wife Charlene's nickname, "Char". [22] [24] Although colleagues at the Naval Observatory proposed Persephone, Christy stuck with Charon after discovering that it coincidentally refers to a Greek mythological figure: [22] Charon ( / ˈ k ɛər ən / [2] Greek Χάρων) is the ferryman of the dead, closely associated in myth with the god Hades or Plouton (Greek: Πλούτων, Ploútōn), whom the Romans identified with their god Pluto. The IAU officially adopted the name in late 1985 and it was announced on January 3, 1986. [25]

There is minor debate over the preferred pronunciation of the name. The practice of following the classical pronunciation established for the mythological ferryman Charon, with a "k" sound, is used by major English-language dictionaries, such as the Merriam-Webster and Oxford English dictionaries. [26] [27] These indicate only the "k" pronunciation of "Charon" when referring specifically to Pluto's moon. Speakers of languages other than English, and many English-speaking astronomers as well, follow this pronunciation. [28]

However, Christy himself pronounced the initial ch as a "sh" sound (IPA / ʃ / ), after his wife Charlene. Many astronomers follow this convention, [note 3] [28] [29] [30] and it is the prescribed pronunciation at NASA and of the New Horizons komanda. [3] [note 4]

Simulation work published in 2005 by Robin Canup suggested that Charon could have been formed by a collision around 4.5 billion years ago, much like Earth and the Moon. In this model, a large Kuiper belt object struck Pluto at high velocity, destroying itself and blasting off much of Pluto's outer mantle, and Charon coalesced from the debris. [31] However, such an impact should result in an icier Charon and rockier Pluto than scientists have found. It is now thought that Pluto and Charon might have been two bodies that collided before going into orbit about each other. The collision would have been violent enough to boil off volatile ices like methane ( CH
4 ) but not violent enough to have destroyed either body. The very similar density of Pluto and Charon implies that the parent bodies were not fully differentiated when the impact occurred. [11]

Charon and Pluto orbit each other every 6.387 days. The two objects are gravitationally locked to one another, so each keeps the same face towards the other. This is a case of mutual tidal locking, as compared to that of the Earth and the Moon, where the Moon always shows the same face to Earth, but not vice versa. The average distance between Charon and Pluto is 19,570 kilometres (12,160 mi). The discovery of Charon allowed astronomers to calculate accurately the mass of the Plutonian system, and mutual occultations revealed their sizes. However, neither indicated the two bodies' individual masses, which could only be estimated, until the discovery of Pluto's outer moons in late 2005. Details in the orbits of the outer moons revealed that Charon has approximately 12% of the mass of Pluto. [10]

Charon's diameter is 1,212 kilometres (753 mi), just over half that of Pluto. [11] [12] Larger than the dwarf planet Ceres, it is the twelfth largest natural satellite in the Solar System. Charon's slow rotation means that there should be little flattening or tidal distortion, if Charon is sufficiently massive to be in hydrostatic equilibrium. Any deviation from a perfect sphere is too small to have been detected by observations by the New Horizons mission. This is in contrast to Iapetus, a Saturnian moon similar in size to Charon but with a pronounced oblateness dating to early in its history. The lack of such oblateness in Charon could mean that it is currently in hydrostatic equilibrium, or simply that its orbit approached its current one early in its history, when it was still warm. [13]

Based on mass updates from observations made by New Horizons [12] the mass ratio of Charon to Pluto is 0.1218:1. This is much larger than the Moon to the Earth: 0.0123:1. Because of the high mass ratio, the barycenter is outside of the radius of Pluto, and the Pluto–Charon system has been referred to as a dwarf double planet. With four smaller satellites in orbit about the two larger worlds, the Pluto–Charon system has been considered in studies of the orbital stability of circumbinary planets. [32]

Interior Edit

Charon's volume and mass allow calculation of its density, 1.702 ± 0.017 g/cm 3 , [12] from which it can be determined that Charon is slightly less dense than Pluto and suggesting a composition of 55% rock to 45% ice (± 5%), whereas Pluto is about 70% rock. The difference is considerably lower than that of most suspected collisional satellites. Before New Horizons' flyby, there were two conflicting theories about Charon's internal structure: some scientists thought Charon to be a differentiated body like Pluto, with a rocky core and an icy mantle, whereas others thought it would be uniform throughout. [33] Evidence in support of the former position was found in 2007, when observations by the Gemini Observatory of patches of ammonia hydrates and water crystals on the surface of Charon suggested the presence of active cryogeysers. The fact that the ice was still in crystalline form suggested it had been deposited recently, because solar radiation would have degraded it to an amorphous state after roughly thirty thousand years. [34]

Surface Edit

Unlike Pluto's surface, which is composed of nitrogen and methane ices, Charon's surface appears to be dominated by the less volatile water ice. In 2007, observations by the Gemini Observatory of patches of ammonia hydrates and water crystals on the surface of Charon suggested the presence of active cryogeysers and cryovolcanoes. [34] [35]

Photometric mapping of Charon's surface shows a latitudinal trend in albedo, with a bright equatorial band and darker poles. The north polar region is dominated by a very large dark area informally dubbed "Mordor" by the New Horizons komanda. [36] [37] [38] The favored explanation for this phenomenon is that they are formed by condensation of gases that escaped from Pluto's atmosphere. In winter, the temperature is −258 °C, and these gases, which include nitrogen, carbon monoxide, and methane, condense into their solid forms when these ices are subjected to solar radiation, they chemically react to form various reddish tholins. Later, when the area is again heated by the Sun as Charon's seasons change, the temperature at the pole rises to −213 °C, resulting in the volatiles sublimating and escaping Charon, leaving only the tholins behind. Over millions of years, the residual tholin builds up thick layers, obscuring the icy crust. [39] In addition to Mordor, New Horizons found evidence of extensive past geology that suggests that Charon is probably differentiated [37] in particular, the southern hemisphere has fewer craters than the northern and is considerably less rugged, suggesting that a massive resurfacing event—perhaps prompted by the partial or complete freezing of an internal ocean—occurred at some point in the past and removed many of the earlier craters. [40]

In 2018, the International Astronomical Union named one crater on Charon, as Revati who is a character in the Hindu epic Mahabharata. [41] [42]

Charon has a series of extensive grabens or canyons, such as Serenity Chasma, which extend as an equatorial belt for at least 1,000 km (620 mi). Argo Chasma potentially reaches as deep as 9 km (6 mi), with steep cliffs that may rival Verona Rupes on Miranda for the title of tallest cliff in the solar system. [43]

Mountain in a moat Edit

In a released photo by New Horizons, an unusual surface feature has captivated and baffled the scientist team of the mission. The image reveals a mountain rising out of a depression. It's "a large mountain sitting in a moat", said Jeff Moore, of NASA's Ames Research Center, in a statement. "This is a feature that has geologists stunned and stumped", he added. New Horizons captured the photo from a distance of 79,000 km (49,000 mi). [44] [45]

Since the first blurred images of the moon (1), images showing Pluto and Charon resolved into separate disks were taken for the first time by the Hubble Space Telescope in the 1990s (2). The telescope was responsible for the best, yet low quality images of the moon. In 1994, the clearest picture of the Pluto–Charon system showed two distinct and well defined circles (3). The image was taken by Hubble's Faint Object Camera (FOC) when the system was 4.4 billion kilometers (2.6 billion miles) away from Earth [46] Later, the development of adaptive optics made it possible to resolve Pluto and Charon into separate disks using ground-based telescopes. [24]

In June 2015, the New Horizons spacecraft captured consecutive images of the Pluto–Charon system as it approached it. The images were put together in an animation. It was the best image of Charon to that date (4). In July 2015, the New Horizons spacecraft made its closest approach to the Pluto system. It is the only spacecraft to date to have visited and studied Charon. Charon's discoverer James Christy and the children of Clyde Tombaugh were guests at the Johns Hopkins Applied Physics Laboratory during the New Horizons closest approach.


Measuring The Moon's Nano Dust Is No Small Matter

Colorized screenshots of the exact shapes of moon dust collected during the Apollo 11 mission. NIST researchers and collaborators developed a method of measuring these nanoscale particles as a prelude to studying their light-scattering properties. CREDIT Credit: E. Garboczi/NIST and A. Sharits/AFRL

Like a chameleon of the night sky, the Moon often changes its appearance. It might look larger, brighter or redder, for example, due to its phases, its position in the solar system or smoke in Earth's atmosphere. (It is not made of green cheese, however.)

Another factor in its appearance is the size and shape of moon dust particles, the small rock grains that cover the moon's surface. Researchers at the National Institute of Standards and Technology (NIST) are now measuring tinier moon dust particles than ever before, a step toward more precisely explaining the Moon's apparent color and brightness. This in turn might help improve tracking of weather patterns and other phenomena by satellite cameras that use the Moon as a calibration source.

NIST researchers and collaborators have developed a complex method of measuring the exact three-dimensional shape of 25 particles of moon dust collected during the Apollo 11 mission in 1969. The team includes researchers from the Air Force Research Laboratory, the Space Science Institute and the University of Missouri-Kansas City.

These researchers have been studying moon dust for several years. But as described in a new journal paper, they now have X-ray nano computed tomography (XCT), which allowed them to examine the shape of particles as small as 400 nanometers (billionths of a meter) in length.

The research team developed a method for both measuring and computationally analyzing how the dust particle shapes scatter light. Follow-up studies will include many more particles, and more clearly link their shape to light scattering. Researchers are especially interested in a feature called "albedo," moonspeak for how much light or radiation it reflects.

The recipe for measuring the Moon's nano dust is complicated. First you need to mix it with something, as if making an omelet, and then turn it on a stick for hours like a rotisserie chicken. Straws and dressmakers' pins are involved too.

"The procedure is elaborate because it is hard to get a small particle by itself, but one needs to measure many particles for good statistics, since they are randomly distributed in size and shape," NIST Fellow Ed Garboczi said.

"Since they are so tiny and because they only come in powders, a single particle needs to be separated from all the others," Garboczi continued. "They are too small to do that by hand, at least not in any quantity, so they must be carefully dispersed in a medium. The medium must also freeze their mechanical motion, in order to be able to get good XCT images. If there is any movement of the particles during the several hours of the XCT scan, then the images will be badly blurred and generally not usable. The final form of the sample must also be compatible with getting the X-ray source and camera close to the sample while it rotates, so a narrow, straight cylinder is best."

The procedure involved stirring the Apollo 11 material into epoxy, which was then dripped over the outside of a tiny straw to get a thin layer. Small pieces of this layer were then removed from the straw and mounted on dressmakers' pins, which were inserted into the XCT instrument.

The XCT machine generated X-ray images of the samples that were reconstructed by software into slices. NIST software stacked the slices into a 3D image and then converted it into a format that classified units of volume, or voxels, as either inside or outside the particles. The 3D particle shapes were identified computationally from these segmented images. The voxels making up each particle were saved in separate files that were forwarded to software for solving electromagnetic scattering problems in the visible to the infrared frequency range.

The results indicated that the color of light absorbed by a moon dust particle is highly sensitive to its shape and can be significantly different from that of spherical or ellipsoidal particles of the same size. That doesn't mean too much to the researchers -- yet.

"This is our first look at the influence of actual shapes of lunar particles on light scattering and focuses on some fundamental particle properties," co-author Jay Goguen of the Space Science Institute said. "The models developed here form the basis of future calculations that could model observations of the spectrum, brightness and polarization of the moon's surface and how those observed quantities change during the moon's phases."

The authors are now studying a wider range of moon dust shapes and sizes, including particles collected during the Apollo 14 mission in 1971. The moon dust samples were loaned to NIST by NASA's Curation and Analysis Planning Team for Extraterrestrial Materials program.


Videoya baxın: NASA Bu Yüzden Aya Asla Geri Dönemedik NASAdan Sızdırılmış Ses Kaydı (Sentyabr 2021).