Astronomija

Ali je opazovalno vidno polje (na Zemlji) po dogovoru pravokotno na ravnino neba pri opazovanju eksplanete?

Ali je opazovalno vidno polje (na Zemlji) po dogovoru pravokotno na ravnino neba pri opazovanju eksplanete?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

To je samo hitro vprašanje. Ali je na tej sliki orbite eksoplaneta vidna črta opazovalca pravokotna na referenčno ravnino, ki je na diagramu v smeri + z? V primeru, ko je naklon enak $ 90 ^ { circ} $, za nas je idealno izmeriti radialno hitrost. Je to prav?


Da, referenčna ravnina za orbitalni naklon eksoplaneta je naša nebesna ravnina. Iz dokumentacije NASA Exoplanet Archive:

Opazovani naklon je naklon orbite glede na ravnino neba ... 0 stopinj ustreza orbiti v ravnini neba, obrnjeno naprej glede na našo vidno polje. 90 stopinj ustreza orbiti, ki je obrobljena glede na našo vidno polje, pravokotno na ravnino neba.

Če po arhivu poiščete eksoplanete z metodo odkrivanja "Tranzit", dobite naklone večinoma med 85 ° in 90 °.

Če je edino razpoložljivo opazovanje nihanje radialne hitrosti zvezde, potem je masa planeta m in naklon orbite jaz so neznane, vendar najmanjša masa m greh jaz se lahko izračuna. Dejanska masa je večja, razen če jaz = 90°.

Diagram orbite iz Wikipedije se lahko nanaša na zunajsolarne sisteme z eno spremembo: referenčna smer je nebesni sever namesto ♈.


LOUPE: opazovanje Zemlje z Lune za pripravo na odkrivanje življenja na eksoplanetih, podobnih Zemlji

LUUPE, Lunin observatorij za nerazrešeno polarimetrijo Zemlje, je majhen, robusten spektro-polarimeter za opazovanje Zemlje kot eksoplaneta. Odkrivanje planetov, podobnih Zemlji, v zvezdnih bivalnih območjih je eden ključnih izzivov sodobne eksoplanetarne znanosti. Karakterizacija takih planetov in iskanje sledi življenja zahteva neposredno zaznavanje njihovih signalov. LOUPE ponuja edinstvene podatke o spektralnem toku in polarizaciji sončne svetlobe, ki jo odbija Zemlja, edini planet, za katerega je znano, da prinaša življenje. Ti podatki bodo uporabljeni za preizkušanje numeričnih kod za napovedovanje signalov eksoplanetov, podobnih Zemlji, za preizkušanje algoritmov, ki pridobivajo lastnosti planetov, ter za natančno prilagajanje načrtovanja in opazovalnih strategij prihodnjih vesoljskih opazovalnic. Od Lune bo LOUPE neprekinjeno videval celotno Zemljo, kar ji bo omogočilo spremljanje sprememb signala zaradi dnevnega vrtenja planeta, vremenskih vzorcev in letnih časov v vseh faznih kotih. Tu predstavljamo tako znanstveni primer kot tehnologijo LOUPE-jevega instrumentalnega in misijonskega oblikovanja.

Ta članek je del številke diskusijskega srečanja "Astronomija z Lune: naslednja desetletja".

1. Uvod

Od prvih odkritij planetov, ki krožijo okoli drugih zvezd v devetdesetih letih, so se eksplanetarne raziskave eksplozivno razširile. Danes poznamo več kot 4000 takšnih svetov, od plinskih velikanov, ki so masivnejši od Jupitra, do kamnitih planetov zemeljskega tipa, ki veljajo za kandidate za življenje v življenju. Čeprav zdaj vemo, da planeti, ki krožijo okoli drugih zvezd, niso redki, ostaja pojavnost planetov, podobnih Zemlji, v bivalnem območju Soncu podobnih zvezd še vedno zelo razpravljana tema. Statistična analiza obstoječih eksplanetarnih katalogov je pokazala, da lahko nekje med 2% in 60% zvezd, podobnih Soncu, v svojih bivalnih območjih hrani planete, podobne Zemlji (ali super-Zemlji) [1]. Eksoplanetarni katalogi se vsak dan širijo z vesoljskimi misijami, kot je NASA-in TESS (Transiting Exoplanetary Survey Satellite), ki naj bi zaznal več kot 14 000 eksoplanetov, od katerih bo več kot 2100 manjših od 4 zemeljskih polmerov [2], prihajajoči ESA Naloga PLATO (PLAnetarni tranziti in nihanja zvezd) se bo osredotočila na bivalne svetove okoli zvezd sončnega tipa, s ciljem, da bo od približno 4600 skupnih zaznav dosegla med 6 in 280 zemeljskih analogov [3]. Naslednji korak je raziskovanje njihovega ozračja, površin in biomarkerjev, saj vemo, da so zemeljski kamniti eksplaneti pogostejši, kot so mislili prej. Čeprav je tranzitna spektroskopija dobro uveljavljena metoda za karakterizacijo plinskih velikanov, tranzitnih signalov tankih atmosfer zemeljskih eksoplanetov okoli Soncu podobnih zvezd s trenutno tehnologijo ni mogoče zaznati. Pomemben prihajajoči tehnološki mejnik za astronomijo bo doseči neposredno slikanje, pri katerem se (odsevna) zvezdna svetloba planeta opazi ločeno od svetlobe zvezde gostiteljice. Razrešitev planeta pred njegovo zvezdo bo priložnost za raziskovanje njegovih lastnosti s pomočjo spektralnega toka in polarizacijskih meritev. Poleg tega bo neposredno slikanje omogočilo zaznavanje in karakterizacijo neprehodnih planetov.

Najbolj zanesljivo merilo za označevanje eksoplanetov, podobnih Zemlji, je seveda Zemlja. Če opazovalca postavimo na takšno razdaljo, da je Zemlja videti kot nerazrešena "bledo modra pika", lahko simuliramo opazovanje Zemlje kot eksoplaneta. V tej edini "piki" so vsi spektropolarimetrični podatki sončne svetlobe, ki se odbija od zemeljskih oceanov, celin, biomarkerjev in oblakov, integrirani v prostorsko nerazrešeno točko. Če bomo lahko te informacije zanesljivo izluščili iz nerazrešenega signala in na novo zasnovali lastnosti Zemlje, kakršno poznamo, bomo razvili močno orodje za karakterizacijo eksoplanetov, vključno z njihovimi oceani, celinami, atmosfersko sestavo in življenjskimi podpisi, četudi prostorsko jih ne moremo razrešiti.

Zemljo že stalno spremljajo sateliti z daljinskim zaznavanjem, ki spremljajo, na primer, koncentracijo plinov v sledovih v zraku, zdravje pridelkov in vremenske vzorce. Poleg tega, da trenutno ni satelitov za daljinsko zaznavanje Zemlje s polarimetričnimi zmožnostmi, je 1 takšno opazovanje nizke zemeljske orbite običajno omejeno na lokalizirane dele Zemljine površine in ne na celoten zemeljski disk. Mozaik takšnih opazovanj resnično ne predstavlja trenutnega pogleda na Zemljo z enim slikovnim pikom, ker se posamezni segmenti razlikujejo glede na lokalni čas in vremenske razmere, porazdelitev lokalne osvetlitve in geometrije gledanja pa se zelo razlikuje od porazdelitve, ko je Zemlja se gleda od daleč. Večina satelitov ima nadirno smer gledanja in je v sončno sinhroni orbiti ter opazuje določeno lokacijo na Zemlji v več ali manj istem času dneva. Še posebej polarizacija je zelo občutljiva na osvetlitev in vidne kote [4]. Tudi sateliti, zaklenjeni v geostacionarni orbiti, nam ne bi mogli zagotoviti popolnega vpogleda, saj opazujejo samo eno poloblo in s tem manjkajo spremembe zaradi dnevnega vrtenja.

Luna je dovolj daleč, da omogoča prostorsko nerazrešen pogled na celotno Zemljo.

Za pristanek na Lunini površini je Zemlja vedno vidna na zaprtem območju na nebu. 2.

Z Lune lahko v mesecu opazujemo Zemljo v vseh faznih kotih 3.

Z Lune je mogoče zajeti vsakodnevno vrtenje Zemlje.

Zadnji ponuja pogled na celotno Zemljo in omogoča zaznavanje sprememb v spektropolarimetričnih signalih Zemlje, ko se celine in oceani vrtijo v in izven pogleda. Večmesečna opazovanja bi lahko pokazala sezonske spremembe. Glede na te prednosti predlagamo Lunin observatorij za nerazrešeno polarimetrijo Zemlje (LOUPE) [5], kompakten in majhen spektropolarimeter, ki temelji na pionirski optični polarizacijski optiki, ki bo spremljal orbito, pristanek ali potovanje na bližnji strani. Lune. LOUPE-jeva okvirna zasnova instrumenta je predstavljena v §4, izvedba prejšnje ponovitve zasnove pa je bila potrjena v [6].

Glavno gonilo LOUPE je izvesti dolgoročno opazovalno kampanjo Zemlje, kot da bi šlo za prostorsko nerazrešen eksoplanet, tako v toku kot polarizaciji, da bi tako zagotovili stalno iskanje zemeljskih eksoplanetov z merilom arhetipskega Zemlja. Drug pristop k pridobivanju takšnih podatkov o pretoku in polarizaciji je s tako imenovanimi opazovanji "Earthshine" [7–10], kjer zemeljski teleskopi uporabljajo za iskanje nazaj razpršene svetlobe Zemlje na senčnem polmesecu luninega diska . Čeprav so poročali o nekaterih spektralnih značilnostih zemeljskega pretoka, na primer O2- Pas, Vegetation Green Bump in Red Edge (VRE), to metodo močno ovirajo neznani depolarizacijski učinki odboja polarizirane svetlobe na Lunini površini, poslabšanje signala, ko ponovno vstopi v Zemljino atmosfero in doseže opazovalca in resne težave pri spremljanju dnevne rotacije in širokega razpona faznih kotov. LOUPE bi te težave odpravil z opazovanjem s same Lune in ustvaril namensko spektropolarimetrično opazovalno platformo z vrhunsko znanstveno vrnitvijo.

Cilj LOUPE je pionirska spektropolarimetrija kot edinstveno kvalificirano orodje za karakterizacijo eksoplanetov. Za zemeljske teleskope polarimetrija omogoča razlikovanje med odsevanim tokom planeta in premočnim pretokom njegove matične zvezde [11], tudi če neposredno zaznavanje ni mogoče samo iz jakosti, kar nam omogoča, da najdemo eksoplanete, ki bi bili sicer izgubljen v zvezdnem bleščanju. Ta sposobnost izhaja iz dejstva, da se lahko šteje, da je sončna svetloba in - na splošno - svetloba zvezd sončnega tipa nepolarizirana, če jo povprečimo po zvezdnem disku, medtem ko bo svetloba, razpršena v planetarni atmosferi in / ali odsevana od planetarne površine, na splošno postanejo polarizirani (do 10%.) Tako lahko merjenje polariziranega toka planeta uporabimo za povečanje kontrasta med njima. Cilj prihodnjih vesoljskih teleskopov, kot je HabEx / LUVOIR, je zagotoviti notranji kontrast 10–10, da neposredno posname Zemljo, ki kroži okoli sončne zvezde, nato pa lahko polarimetrijo uporabimo za nadaljnjo karakterizacijo planeta. Kot so pokazala opazovanja Osončja [12], je odvisnost linearnega polariziranega spektra planeta od faznega kota zelo občutljiva na atmosferske sestavine in oblake ter površinske značilnosti, kot so vegetacija, voda, led, sneg ali puščave (glej §2 .) Zato je glavna prednost spektropolarimetrije zmožnost nedvoumne karakterizacije eksoplanetov, pri čemer se lomijo degeneracije iskanja, ki izhajajo samo iz meritev pretoka. Na ta način obljublja, da polarimetrija ne bo razkrila le obilice novih svetov, temveč tudi obilico novih geomorfologij in biosfer.

Eden naših glavnih ciljev spremljanja Zemlje od daleč je zbiranje referenčnih podatkov za preizkušanje sevalnih prenosnih kod, ki se uporabljajo za izračun signalov kamnitih eksplanetov [13,14]. Takšni signali so ključnega pomena za načrtovanje prihodnjih (vesoljskih) teleskopov, namenjenih karakterizaciji zemeljskih eksoplanetov, in za razvoj algoritmov za pridobivanje značilnosti eksoplaneta [15]. Prejšnji poskusi preučevanja Zemlje kot eksoplaneta so vključevali naključne meritve iz instrumentov globokega vesolja, ki so se uporabljali zunaj predvidenega načina delovanja, npr. sonde Galileo [16], Deep Impact [17], Venus Express [18], DSCOVR [19–21] in LCROSS [22]. Ti eksperimenti z omejeno pokritostjo niso primerni za preučevanje celotnega območja faznih kotov in za doseganje celotne globalne pokritosti, prav tako pa ne morejo izmeriti polarizacije, s čimer ne dosegajo popolne in temeljite karakterizacije signala, integriranega z zemeljskim diskom. LOUPE-jev nadzor celotnega pretoka, ki ga odseva Zemlja, bi bil koristen tudi za podnebne raziskave, saj ta odsevni tok in njegove spektralne in časovne variacije dajejo vpogled v količino sončne energije, ki jo Zemlja skozi čas absorbira. Polarizacijski signal Zemlje kot celote bi lahko zagotovil nove informacije o aerosolnih delcih na visoki nadmorski višini, ki prispevajo k ravnovesju Zemljinega sevanja tako, da odbijajo prihajajočo sončno svetlobo in segrevajo njihovo zunanje okolje ter igrajo pomembno vlogo v kemijskih reakcijah [23, 24].

V 2. poglavju so obravnavane zanimive značilnosti Zemljinega pretoka in polarizacijskih signalov. Znanstvene zahteve in iz njih izhajajoče zahteve in cilji instrumentov so predstavljeni v §3, pregled zasnove instrumentov LOUPE pa v §4. Sklep je predstavljen v §5.

2. Zemljin tok in polarizacijski signali

V odsotnosti pravih spektropolarimetričnih podatkov prostorsko nerazrešene Zemlje uporabljamo numerične simulacije za oblikovanje LOUPE. Ključni del poslanstva LOUPE je zagotoviti referenčne podatke za izboljšanje in izboljšanje takšnih numeričnih simulacij signalov eksoplaneta.

Opisujemo svetlobo kot Stokesov vektor (stolpec) [4]:

Izračunamo F (enačba (2.1)) vidnega in osvetljenega diska modelne Zemlje pod določenim faznim kotom α in valovno dolžino λ z razdelitvijo diska na slikovne pike s posebnimi modeli površinsko ozračje (npr. oblačno ocean, gozd, puščava čisto), izračunavanje odbitega Stokesovega vektorja za vsak piksel z uporabo algoritma sevalnega prenosa dodajanja-podvajanja [13,14 , 25] in seštevanje lokalnih vektorjev, da dobimo z diskom integriran planetarni Stokesov vektor. Primer simuliranega toka in polarizacije za nerazrešen planet je prikazan na sliki 1.

Slika 1. Simulirani odbojni tok in polarizacija pod faznim kotom α od 90 ° kot funkcije valovne dolžine (levo, od [13]) in kot funkcije α (desno, od [26]) za vodoravno homogene planete z različnimi površinskimi lastnostmi in oblačnimi oblaki. Pretoki so bili normalizirani tako, da pri α = 0, so enaki geometričnemu albedu planeta. Poleg absorpcije s kisikom (O2), vključena je absorpcija ozona in vodne pare. (Spletna različica v barvi.)

Slika 2 prikazuje izračunano F in PL (enačba (2.2)) za prostorsko ločen model Zemlje pod več faznimi koti. Različne funkcije v PL izstopati. Prvič, ob α = 0°, PL je na disku nič zaradi simetrične geometrije razprševanja nazaj za vsak piksel. Drugič, oblakov je na splošno malo PLin oceani, ki imajo zgolj Rayleigh-ov plin, ki razpršuje plin, visoko PL. Tretjič, pri velikih faznih kotih PL je najvišja v rdeči barvi zaradi bleščanja na oceanu [27]. V naslednjih podpoglavjih bomo razpravljali o nekaterih pomembnih odsevnih lastnostih planetarne površine in ozračja.

Slika 2. Izračunano F (zgoraj) in PL (spodaj) za Zemljo pod faznimi koti α začenši z 0 ° na levi. Shema barvanja RGB v kombinaciji s sivo lestvico je bila uporabljena za prikaz tako spektralne odvisnosti kot absolutne vrednosti odbitega toka in polarizacije. Upoštevajte, da ob α = 0°, PL je skoraj nič. Za te slike so bili uporabljeni podatki, opisani v [25]. (Spletna različica v barvi.)

(a) Celine in oceani

Zaradi tektonike plošč so površje Zemlje pokrite s celinami in oceani. Celine so pokrite z različnimi površinskimi tipi, kot so kamenje, pesek, sneg in vegetacija, vsak z značilnimi (od valovnih dolžin odvisnimi) albedi in dvosmernimi odbojnimi funkcijami (tj. Kotna porazdelitev odbitega celotnega in polariziranega toka). Hrapave površine bolj ali manj izotropno odbijajo in močno depolarizirajo vpadno svetlobo. Na splošno je večji kot je albedo takih površin, nižji PL, ko se skupni tok poveča, polarizirani pa ne [13].

Oceanske površine kažejo zrcalni, Fresnelov, odsev, ki je anizotropen in polarizira. Bleščanje sončne svetlobe na vodi je še posebej presenetljiva značilnost, ki nastane, kadar sta vpadna in odbojna kota enaka. Valovi vplivajo na videz bleščice: na splošno je večja je hitrost vetra, višji so valovi in ​​širši je vzorec bleščanja, ki naj bi se pojavil na plošči. Z LOUPE lahko raziščemo to razmerje in vpliv drugih valovnih parametrov, kot so bele kape in smer valovanja. Številčni rezultati kažejo, da je ocean na planetu mogoče enolično prepoznati s spremembo barve PL planeta v vmesnih do velikih faznih kotih: le z oceanom se bo planet z modro, belo, rdečo spreminjal z naraščajočim α, kadar ga opazujemo s polarimetrijo [27].

Z LOUPE lahko opazimo numerično predvidene učinke različnih odsevnih površin na krivuljo planetarne faze tako na celotni tok kot na polarizacijo.

(b) Rastlinstvo

Zemeljska vegetacija svojo zeleno barvo dolguje zmanjšanju absorpcije s klorofilom (in s tem povečanju albeda) okoli λ = 500 nm. Kot je razvidno s slike 1, pa najbolj izrazita spektralna značilnost vegetacije ni ta „zeleni grmiček“, temveč dramatična svetlost tik zunaj vidnega območja človeka, „Vegetation Red Edge“ (VRE) [28]. Vegetacija za pridobivanje svetlobe na eksplanetah ima lahko podobne odbojne lastnosti, saj domneva, da VRE omejuje prekomerno absorpcijo svetlobe na valovnih dolžinah, kjer je fotosinteza neučinkovita. VRE eksogetacije lahko pokriva drugačne valovne dolžine kot kopenska vegetacija, vendar bi bilo vredno raziskati močne spektralne značilnosti neznanega geološkega ali atmosferskega izvora kot možne biopodpise tuje vegetacije.

Vredno je poskusiti izvleči VRE iz signala prostorsko nerazrešene Zemlje, kot vidi LOUPE. Simulacije kažejo, da bi moral biti VRE zaznaven tudi skozi optično debele oblake in da je njegov podpis v polarizaciji še bolj izrazit, saj se nahaja v območju valovnih dolžin, kjer je stopnja polarizacije zelo občutljiva na površinski albedo [13]. Začasna potrditev VRE v polarizirani svetlobi je bila prikazana v opazovanjih Earthshine [7]. LOUPE si prizadeva potrditi in izboljšati odkrivanje s svojo ugodno izhodiščno točko na Luni, brez močnega depolarizirajočega vpliva odseva na Lunini površini.

Izkazalo se je tudi, da ima vegetacija majhen, a nedvoumen krožni polarizacijski podpis, ki je posledica homohiralne konfiguracije organske snovi [29]. Potencialno prihodnjo "super-LOUPE" bi lahko nadgradili tako, da bi izvedli popolno Stokesovo demodulacijo, na primer na podlagi zasnove polarimetra Life Signature Detection (LSDpol [30], glej tudi [31]), in dobili krožno polarizirani tok kot dodatni biomarker, ki ga je treba preučiti.

(c) Oblaki

Oblaki se praviloma zmanjšujejo PL ker dodajajo celotni tok, a malo polariziranega. Vendar pa sprememba faznega kota PL oblačnega planeta kaže različne zanimive lastnosti, kot so slava in predvsem mavrice.Mavrice so dobro znan optični pojav, ki nastane, ko svetlobo razpršijo kapljice vode v zraku, kot so kapljice dežja in tudi kapljice oblaka. Primarna mavrica je predvsem posledica svetlobnih žarkov, ki so v kroglastih kapljicah enkrat odsevali. Ta mavrica kaže dramatične vrhove v obeh F in PL, kot je prikazano na sliki 1. Zaradi majhnosti delcev kopenskih oblakov (v primerjavi s kapljicami dežja) bo oblačna Zemlja pokazala le pomemben mavrični vrh v PL [32]. Mavrični kot je odvisen od sestave delcev: z vodnimi oblaki bi se ti vrhovi pojavili naokoli α = 40 °, z njim pa bi lahko ugotovili prisotnost oblakov tekoče vode na eksoplanetih, tudi z majhnimi frakcijami pokritosti z oblaki in deloma prekritimi z ledenimi oblaki [32]. Oblaki z različno sestavo, kot so oblaki žveplove kisline, ki so prisotni na Veneri, bi ustvarili mavrice pod različnimi faznimi koti [12]. Druge numerične simulacije kažejo, da variabilnost PL eksoplaneta bi razkril prostorsko razporeditev oblakov [14].

Opazovanje zemeljskih oblakov z LOUPE nam bo omogočilo boljše razumevanje spektralnih in časovnih sprememb v F in PL, ki bi ga lahko uporabili za karakterizacijo sestave, prostorske pokritosti in nadmorske višine oblačnosti na eksoplanetih.

(d) Kisik in plini v sledovih

Prisotnost obilnega atmosferskega kisika (O2) v termodinamični neravnovesju naj bi bil močan biopodpis, saj je na Zemlji prevladujoči vir O2 je kisikova fotosinteza [28]. Tako je O2-bogata atmosfera lahko kaže na prisotnost fotosintetskih organizmov. Eksoplanetov O2 razmerje mešanja lahko izpeljemo iz globine absorpcijskih pasov v F in PL spektri, od katerih je pas A s središčem okoli 760 nm najmanj onesnažen z absorpcijskimi črtami vode [13]. Ta globina pa je odvisna tudi od prisotnosti oblakov: na Zemlji, meritve F preko pasu A se rutinsko uporabljajo za določanje nadmorskih višin [33,34], saj se globina pasu povečuje s količino O2 nad oblaki in s tem z manjšo nadmorsko višino. To je razvidno iz F in PL spektri v pasu, prikazani na sliki 3, izračunani v skladu s [26] in sestavljeni z Gaussianom 5 nm FWHM, ki sporoča LOUPE-jevo ciljno odzivno funkcijo instrumenta (glej §4.)

Slika 3. Skupni pretok F (levo) in stopnja linearne polarizacije PL (desno) kot funkcije λ čez O2 Pas za modelni planet s površinskim albedom 0,6, brez oblaka (zelene črte) ali z oblakom z optično debelino 5,0 na različnih višinah. Atmosfera je sestavljena iz 5 plasti z optičnimi debelinami plinastega razprševanja, ki so enake (od spodaj navzgor): 0,01, 0,003, 0,005, 0,005, 0,002. 'Nizki oblak' (oranžna črta) je v plasti 3, 'visoki oblak' (modra črta) pa v plasti 5. (Spletna različica v barvi.)

Črte na sliki 3 so bile izračunane za planet s površinskim albedom 0,6, ki ga je popolnoma pokril oblak optične debeline 5,0, in ga videli na α = 60 °. Jasno je, da nižji kot je oblak, globlji je pas (glede na kontinuum) v F, saj je več absorpcijskega plina nad njim. Zaradi majhne optične debeline svetlobnega razprševanja pri teh valovnih dolžinah je kontinuum F je neobčutljiv na nadmorsko višino oblaka. Upoštevajte, da brez oblaka, kontinuum F je višja, ker se delci oblaka močno razpršijo naprej in tako razpršijo svetlobo proti površini. PL je večja v pasu, ker absorpcija zavira (depolarizira) večkratno razprševanje in ker povečuje povprečno nadmorsko višino razprševanja in s tem razpršitev po plinu, kar daje večjo PL največ kotov razprševanja [26].

LOUPE-jeva opazovanja nam bodo omogočila preučevanje spektralnih in časovnih variacij Zemljinih F in PL čez O2 A-pas in drugi absorpcijski pasovi, na primer ozonski plini v sledovih (O3) in vodne pare (H2O), ki so tudi indikativni za bivanje planeta v različnih faznih kotih in s tem dragocen vpogled v diagnostično vrednost plinastih absorpcijskih pasov v eksplanetnih spektrih.

3. Znanstvene in tehnične zahteve

Izvedite skoraj takojšnjo (posnetkovno) spektropolarimetrijo celotne Zemlje.

Zaznajte prisotnost tekoče vode v oceanih in oblakih.

Izpeljati in spremljati atmosferske lastnosti, npr. preko Rayleighovega sipanja.

Zaznajte O.2-Skupina v F in PLin njegova varianca z oblačnostjo in nadmorsko višino ter α.

Odkrijte klorofilno zeleno grmičevje in rastlinski rdeči rob, spektroskopski podpis rastlinskega sveta.

Izdelajte zemljevid celin iz diskovno integriranega signala in prepoznajte pomembne značilnosti, kot so deževni gozdovi, puščave in ledene kape.

LOUPE bo svoje znanstvene cilje uresničil s snemanjem in demodulacijo diska integriranega Stokesovega vektorja sončne svetlobe, ki se odbija od Zemlje. Minimalne in ciljne tehnične zahteve za poslanstvo LOUPE so navedene v tabeli 1.

Tabela 1. Minimalne in ciljne tehnične zahteve za LOUPE.

Da bi povečali možnosti za uvajanje, bo LOUPE prototipiran z mislijo na vsestranskost platforme, tako da je lahko primeren za več primerov uporabe (vključno z geostacionarnimi, Lunarnimi orbitnimi in pristajalnimi scenariji). Da bo prva preizkusna različica LOUPE čim bolj enostavna, se lahko sprejmejo ključni kompromisi, na primer omejitev instrumenta, da ne meri krožne polarizacije V, ampak le F, V in U. Ta kompromis je upravičen z dejstvom, da čeprav V ima potencial, da se šteje za biopodpis homohiralnega življenja [29], V svetlobe, ki jo odseva (ekso) planet, je za nekaj velikosti manjši od linearno polariziranega toka [25,35,36] in njegovo zanemarjanje ne povzroča večjih napak v F, V in U [37]. Nekatere druge zmogljivosti LOUPE so tudi funkcionalno neobvezujoče, na primer radiometrija, čeprav bi lahko njegov dodatek zagotovil podatke za podnebne raziskave. Dodatna zmožnost reševanja Zemlje na celinskem merilu bi povzročila tudi dodatne težave pri obdelavi signala, saj je zmožnost neposredne integracije diska signala sestavni del poslanstva LOUPE. Tehtanje prednosti širokega vidnega polja s pasivno usmeritvijo proti ožjemu, zmedenemu vidnemu polju z boljšo zaščito pred sončnim bleščanjem, vendar potrebo po aktivnem usmerjanju, je druga tema za razmišljanje v procesu oblikovanja.

4. Zasnova instrumenta LOUPE

Vodilno načelo načrtovanja instrumentov, sprejeto za LOUPE, je ustvariti kompaktni hiperspektropolarimeter z majhno prostornino in majhno prostornino, pripravljen na vesolje, brez gibljivih delov [5]. Te omejitve zahtevajo kreativne rešitve z najnovejše strani hiperspektralne 4 in polarimetrične zasnove instrumentov, kjer polarimetri tradicionalno uporabljajo aktivno vrtljivo optiko (časovna modulacija) ali ločevanje žarkov (prostorska modulacija) [38–40]. Od prve ponovitve zasnove in preizkusne zasnove LOUPE [6] se nadaljnje izboljšave odpovedujejo uporabi obsežne optike za slikanje in ponovno slikanje, kar je privedlo do kompaktnega polprevodniškega instrumenta z novim pristopom k posnetkovni spektropolarimetriji. Slika 4 prikazuje okvirno 3D-upodabljanje najnovejše zasnove LOUPE.

Slika 4. Tridimenzionalni upodobitev trenutnega koncepta LOUPE s kovancem za 1 € za lestvico. (Spletna različica v barvi.)

Izziv za LOUPE je strnitev štiridimenzionalnih podatkov (F, P, χin λ) na dvodimenzionalni detektor, takoj za celoten Zemljin disk. Instrument bo izdelan na hiperspektralni slikovni platformi 5 HyperScout ® 6 cosine Remote Sensing [41,42], ki je primerna za vesolje in deluje v zemeljski orbiti skoraj dve leti in pol 7, ki temelji na CMOS in linearnem spremenljivem filtru (LVF). tehnologije. Ker je Zemlja poleg Sonca najsvetlejši objekt na nebu, gledano z Lune, lahko namesto tradicionalnega sistema teleskopskih objektivov uporabimo širokopolno mrežo mikroobjektivov (MLA). Vsaka leča MLA z "ribje oko" osredotoči Zemljo kot piko na detektorju (slika 5). Zato izgubljamo sposobnost razreševanja značilnosti na Zemljinem disku v prid snemanju nerazrešenega točkovnega vira, podobno kot pri opazovanju oddaljenih eksoplanetov.

Slika 5. Simulirani posnetek detektorja LOUPE. Vsaka barvna pika je nerazrešena Zemljina podoba, filtrirana spektralno vzdolž navpičnice (označena z barvo), z polarizacijsko modulacijo vzdolž vodoravnice (označena s puščicami). Odvisnost valovne dolžine F, V in U je narisan na desni strani. Vhodni spekter je simulirani popolnoma oblačen planet s spektralno ločljivostjo, ki je nastavljena na približno 3 nm, detektor pa se zasuče za 30 ° glede na planetarno ravnino razprševanja. (Spletna različica v barvi.)

S prekrivanjem linearnega spremenljivega filtra (LVF) na detektor se bo vsak pik spektralno filtriral v smeri gradienta LVF (slika 5). Podatki o polarizaciji se kodirajo v pravokotni smeri (slika 5) z uporabo tehnike navzkrižne spektralne modulacije, analogne vrtljivemu polarimetru zaviralca [30,31]. Edinstveno za to zasnovo in podobno kot pri LOUPE-jevem "bratrancu" LSDpol je to doseženo z namestitvijo linearnega polarizatorja in vzorčnega tekočega kristala (PLC) [43] na vrh spektrometra. Vzorec tekočih kristalov je tak, da se obnaša kot akromatska polvalna plošča [44] za vse valovne dolžine, ki nas zanimajo. Ta kombinacija polarizatorja in PLC deluje kot pasivni modulator, ki nalaga sinusno modulacijo na spekter toka v navzkrižni spektralni smeri. Ta modulacija ima enako obliko kot primer polarimetra z vrtljivo valovno ploščo, opisan v [38], in zagotavljanje več modulacijskih ciklov čez detektor zagotavlja redundanco v primeru slabih slikovnih pik ali lokalnega kopičenja prahu. Amplituda te modulacijske lestvice z PL, in njegova faza z χ. Z demodulacijo signala v naknadni obdelavi je mogoče vzporedno s spektralno meritvijo pri polni spektralni ločljivosti pridobiti celotno polarizacijsko informacijo. Dodatna ločljivost v spektralnih regijah, ki nas zanimajo, npr. O2 A-pas je mogoče doseči z namestitvijo obročastih resonatorjev kot pasovnih filtrov na ločenih "pikslih" poleg goriščne ravnine HyperScout ®.

Skratka, opazovanje LOUPE bo sestavljeno iz niza "bledih (modrih) pik" v vseh barvah spektra, moduliranih glede na kot in stopnjo polarizacije. Nato lahko izvlečemo diskovno integriran Stokesov vektor z demodulacijo tega dvodimenzionalnega niza pik in ga nadaljujemo s primerjavo z našimi numerično simuliranimi planetskimi signali. Funkcije, ki jih prepoznamo v svoji analizi, lahko preverimo s primerjavo s satelitskimi podatki.

Druga prednost te kompaktne zasnove je, da je bila dejansko odstranjena potreba po usmerjanju instrumentov. Odmik zemeljske pike od njenega središča leč na sliki 5 je neposredno povezan z vpadnim kotom zemeljske svetlobe, kar omogoča iskanje položaja Zemlje glede na detektor a posteriori. To je ključnega pomena tako za spektralno kot polarizacijsko kalibracijo pred poletom, ki je močno odvisna od vpadnega kota. Poleg podatkovno vodenih kalibracij, ki jih omogoča elegantna zasnova LOUPE, je možno izvajati tudi kalibracije z uporabo, npr. svetla zvezdna luč znanih lastnosti. Poleg tega je mogoče popraviti vse obstojne funkcije, zajete v vidnem polju instrumenta - na primer Lunino površino. Dokler ima LOUPE neposredno vidno smer na Zemljo, tudi če upoštevamo Lunine vibracije, aktivno mehansko usmerjanje ni potrebno. Še ena prednost zasnove MLA je redundanca: slabe slikovne pike ali leče, prekrite z luninim prahom, je mogoče popraviti v naknadni obdelavi.

Idejni projekt se dobro prilega dimenzijam 1 U in ca. 300 g (tabela 3) in se lahko prilagodi različnim pristajalnim, roving ali orbitnim misijam. Na primer, za potovalno misijo na Lunin južni pol, kjer Zemlja ostane blizu obzorja, je mogoče namestiti zložljiva ogledala, ki zagotavljajo, da se podoba Zemlje odraža na vodoravnem detektorju LOUPE, ne da bi aktivno usmeril instrument. Namestitev več LOUPE-jev, tako da so obrnjeni v različne smeri in se raztezajo po nebu, je lahko rešitev za pristanek ali ploščad, ki kroži, kot je Lunar Gateway. 8.

Kot taka je lahka in robustna zasnova LOUPE poceni dodatek k kateri koli obstoječi misiji Lunarjevega pristanka ali potovanja z minimalnim vplivom na maso koristnega tovora, porabo energije in obremenitev navzdol, saj naj bi vsako urno opazovanje prineslo 2 MB podatkov ob približno 1 kJ na sliko.

5. Zaključek

V prizadevanju za karakterizacijo zemeljskih eksoplanetov je prvi korak introspektivni pogled na Zemljo kot naše merilo. Lunin observatorij za nerazrešeno polarimetrijo Zemlje (LOUPE) uporablja pionirske hiperspektropolarimetrične tehnike za opazovanje Zemlje kot eksoplaneta z Lune. Znanstveno poslanstvo LOUPE je usmerjati prihodnje kampanje opazovanja eksoplanetov z nudenjem izboljšanih modelov ekspoplanetarnega pretoka in polarizacijskih spektrov, vključno s sposobnostjo prepoznavanja značilnosti, kot so oblaki, celine, oceani, vegetacija in številčnost kisika v svetovih, ki jih ne moremo razrešiti niti ene piksele. LOUPE-ova nova zasnova je prototipirana za najsodobnejšo vzorčno optiko s tekočimi kristali za polarimetrijo, ki deluje v tandemu s kosinusnim hiperspektralnim slikalnikom HyperScout ® za spektroskopijo, ki je bil prvič predstavljen v orbiti leta 2018. Po zasnovi, izdelavi, preskušanju in umerjanju prvi model letala LOUPE, ki je primeren za letenje, naj bi bil pripravljen leta 2022, kar ima za posledico kompakten, majhen dodatek k vsaki misiji, ki kroži ali pristane na bližnji strani Lune.

Dostopnost podatkov

Ta članek nima dodatnih podatkov.

Prispevki avtorjev

D.K. (prvi avtor): izvedba instrumentalnega oblikovanja, napisal velik del članka D.M.S. (vodja projekta): osredotočen na znanstveno uporabo, napisal velik del članka F.S. (vodja projekta): osredotočen na zasnovo instrumentov, napisal del članka CUK: tesno vključen v oblikovanje instrumentov HJH: zasnovana zgodnja različica instrumenta, svetovalec pri oblikovanju instrumentov DMvD: izvedene optične simulacije za potrditev idejne zasnove MW študent magistrskega študija, ki je sodeloval pri načrtovanju instrumentov TK: zasnoval prvo različico instrumenta, tesno sodeloval pri analizi podatkov VP: Instrumentalist na TU Delft, ki je sodeloval pri načrtovanju in izvedbi instrumenta CNvD: Instrumentalist pri podjetju Cosine (podjetje), vključen pri izvedbi instrumenta kot prilagoditve spektrometra Hyperscout, svetovalec referata ME: Znanstvenik instrumenta / misije v podjetju Cosine (podjetje), vodja projekta pri podjetju Cosine, svetovalec za izvedbo instrumenta in strokovnjak za Hyperscout.

Konkurenčni interesi

Izjavljamo, da nimamo konkurenčnih interesov.

Financiranje

Financiranje priznavamo prek NSO / PIPP NSOKNW.2017.003. Frans Snik priznava podporo ERC StG ​​678194 FALCONER.


Videti Zemljo kot prehodni svet

Izkoriščajoč dejstvo, da večina glavnih teles našega Osončja kroži v približno isti ravnini okoli Sonca, je Cornellova Lisa Kaltenegger v sodelovanju z Joshua Pepperjem (Univerza Lehigh) nadaljevala z razmislekom o posledicah ekliptike, ki jo je zasledila. kot ravnina zemeljske orbite okoli Sonca za eksoplanetne študije. Tu smo na področju zaznavanja tranzita, kajti avtorji želijo vedeti, ni tisto, kar vidimo na ekliptiki, pač pa tisto, kar bi videli nezemeljski opazovalci, če bi bili na isti ravnini. Kaltenegger pravi:

"Obrnimo stališče na stališče drugih zvezd in vprašajmo, s katere točke bi lahko drugi opazovalci našli Zemljo kot prehodni planet. Če bi opazovalci iskali tam zunaj, bi lahko videli znake biosfere v ozračju naše Bledo modre pike. Nekatere najsvetlejše zvezde na našem nočnem nebu pa lahko vidimo celo brez daljnogleda ali teleskopa. "

Kaltenegger je direktorica Cornellovega inštituta Carl Sagan in ima sagansko perspektivo: Katere bližnje zvezde obstajajo in bi Zemljo videle kot prehodni eksoplanet? Vprašanje je s potencialom SETI, kajti druga civilizacija, ki zaznava biopodpise na Zemlji, bi nas lahko ciljno usmerila v namerne oddaje. Prispevek opredeljuje zemeljsko tranzitno območje (ETZ), to območje, iz katerega je bilo videti Zemljo, ki prehaja skozi Sonce. To je tanek trak okoli ekliptike, ki je projiciran na nebo, s širino 0,528 °.

To je področje iskalnega prostora, ki je v zadnjem času deležno večje pozornosti, saj se kakovost naših katalogov izboljšuje. V prispevku Renéja Hellerja in Ralpha Pudritza iz leta 2016 je bil opredeljen nekoliko ožji "omejeni" ETZ, ki je opredelil regijo, kjer bi eksoastronomi videli zemeljski tranzit več kot 10 ur in v tem območju našli 82 zvezd v 1000 parsekih (3260 svetlobnih let). Heller in Pudritz sta uporabila podatke Hipparcosa in ekstrapolirala njihov rezultat, da bi ocenila, da bi moralo v tej regiji obstajati približno 500 zvezd, medtem ko je kasnejši članek Roberta Wellsa ugotovil približno dvakrat to število (navedbe spodaj).

Zavedajoč se omejitev podatkovnih nizov, uporabljenih v teh študijah, Kaltenegger in Pepper izkoriščata natančnejše meritve zvezdne razdalje, ki so zdaj na voljo v programu Data Release 2 (DR2) misije Gaia, pri čemer izključujejo evoluirane zvezde in tiste s slabo izmerjenimi razdaljami. Avtorji ugotavljajo, da je ena izmed posebnih prednosti podatkov Gaia merjenje razdalj paralakse do šibkejših zvezd pritlikavih zvezd poznega tipa. Delujejo s poudarkom na zvezdah glavnega zaporedja kot najboljših tarčah za iskanje biopodpisov. Tu je v igri tudi vhodni katalog TESS različice 8, ki ga znanstveniki TESS uporabljajo za izbiro ciljnih zvezd, ki zagotavljajo zvezdne razdalje, efektivne temperature in približno svetilnost.

Od tega Kaltenegger in Pepper prepoznata 1004 zvezde glavnega zaporedja v 100 parsekih (326 svetlobnih let), ki bi Zemljo videli kot prehodni planet. Dva izmed njih sta iz misije K2 znana kot gostitelja eksoplanetov. Če bi se planeti velikosti Zemlje v bivalnem območju pojavili s hitrostjo 10 odstotkov, bi to pripeljalo do približno 100 planetov zemeljskega razreda v bivalnem območju, ki bi lahko opazovali prehodno Zemljo, čeprav avtorji hitro ugotavljajo, da ocene pojava hitrost takšnih planetov se zelo giblje in je odvisna od tega, kako izbrane so meje bivalnih con. Prav tako smo že v igri & # 8212, kako popolni so naši katalogi in česa ne zaznamo?

"Samo zelo majhen del eksoplanetov bo naključno poravnan z našo vidno polje, da jih bomo lahko videli v tranzitu." Dodaja Pepper."Toda vseh tisoč zvezd, ki smo jih v svojem prispevku identificirali v sončni soseski, je lahko videlo, kako naša Zemlja prehaja skozi sonce, in pri tem opozarjal."

Animacija: Kornellova astronomka Lisa Kaltenegger in Joshua Pepper iz univerze Lehigh sta identificirala 1004 zvezde glavnega zaporedja - podobno kot naše Sonce -, ki bi lahko v približno 300 svetlobnih letih od tu vsebovale planete, podobne Zemlji, na svojih bivalnih območjih, ki bi jih lahko zaznali Zemeljske kemijske sledi življenja. Zasluge: John Munson / Univerza Cornell.

Ugotovljeno je, da je najbližja zvezda v ETZ 28 svetlobnih let od Sonca. Glavnino vzorca sestavljajo rdeče pritlikave zvezde. 12 odstotkov je zvezd K, 6 odstotkov zvezd G razreda, kot je Sonce, 4 odstotke je zvezd F in 1 odstotek zvezd razreda A. Breakthrough Listen že išče ETZ in časopis ugotavlja, da naj bi TESS prihodnje leto začel iskati tranzitne planete v ekliptiki, zato seznam, ki je tukaj ustvarjen, vsebuje koristen nabor ciljev.

Ta zanimiva opomba o zvezdnem gibanju konča prispevek in nas opozarja, kako spremenljiv je naš pogled na nebesa:

Za najbližje zvezde jih lahko njihovo pravilno gibanje premakne v in izven točke, ko naša Zemlja v stotinah letih blokira svetlobo našega Sonca: na primer Teergardnova zvezda - v kateri sta dve znani Zemljini masi, ki ne prehajata planeti - bodo vstopili v ETZ leta 2044 in lahko več kot 450 let opazovali Zemljo v prehodu (Zechmeister et al. 2019), preden bodo zapustili razgledno točko ETZ.

Zvezde, ki bi lahko videle Zemljo, ko se je življenje začelo razvijati, so drugačne od tistih, ki lahko zdaj opazijo znake življenja na našem planetu, v primerjavi s tistimi, ki bodo videle tranzit v daljni prihodnosti: Zato naš seznam predstavlja dinamični nabor naših najbližjih sosedov, ki trenutno zavzemajo geometrijski položaj, kjer bi lahko njihov zemeljski tranzit opozoril.

Prispevek je Kaltenegger & # 038 Pepper, "Katere zvezde lahko vidijo Zemljo kot prehodni eksoplanet?" Mesečna obvestila Kraljevskega astronomskega društva: Pisma, Letn. 499, številka 1 (november 2020), str. L111-L115 (celotno besedilo). Prispevek Heller & # 038 Pudritz je "Iskanje nezemeljske inteligence v Zemljini tranzitni coni Zemlje", Astrobiologija Zv. 16, št. 4 (15. april 2016). Povzetek. Wells et al. je "Območja tranzitne vidljivosti planetov Osončja", Mesečna obvestila Royal Astronomical Society Zv. 473, številka 1 (januar 2018), str. 345-354 (povzetek).

Komentarji na ta vnos so zaprti.

& # 8220Kaj bi si mislili? & # 8221 Mislili bi, & # 8220 kako ti nezemljani vnašajo veliko CO2 v svoje ozračje. Ali ne veste, da bo to imelo smrtonosne posledice? & # 8221

Lepo delo Kalteneggerja in Pepperja. Vodenje neznank na razumnih ravneh.
Če želimo razširiti možnosti izven glavne študije, bi bilo zanimivo domnevati, da je ET morda 100 let tehnološko napreden. V tem primeru bi bil naš tranzit in biografski podpis zanje enostaven ulov, še bolj oddaljen. Ta naprednejša civilizacija bi morda podvojila ali potrojila zvezde kandidatke, ki jih lahko analizirajo s HZ, ki ima zemeljske planete. ETI bi se nas torej lahko že dolgo zavedal z analizo našega ozračja. Tudi če jih naši oddajni signali niso dosegli, lahko stavite, da imajo namensko opremo, usposobljeno v našem sončnem sistemu, in katero koli drugo (verjetno IMO), ki namiguje na neko napredno življenje.

Da, Robert, to že nekaj časa govorim. Naprednejša civilizacija najprej opazi manjšo. Še posebej, če so tehnološko pred nami tisoče ali milijone let, imajo verjetno priročen katalog vseh zanimivih planetov v galaksiji in so se nas morda zavedali tisoče ali milijone let.

Vrednosti tega pristopa ne vidim iz dveh glavnih razlogov:

1. Vsak ETI je najverjetneje tehnološko daleč zunaj nas. To pomeni, da naše tehnološke omejitve, zaradi katerih so tranziti najboljša metoda za odkrivanje življenja, za takšno civilizacijo ne bodo pomembne. Tako je omejen pogled vzdolž naše ravnine odveč.

2. Če je katera koli civilizacija znotraj 100 parsekov, to pomeni, da mora biti galaksija polna civilizacij. To se zdi izredno optimistično. Zdi se, da omejitev razdalje določa naša tehnologija (prim. Točko 1).

IMO, to samo umetno omejuje potencialne cilje za ETI, ki morda sploh ne obstajajo. Bolje, da se osredotočite na omejene vire, da si poiščete življenje, namesto na drugo strategijo SETI, četudi je zaradi tega taktično lažje dodeliti vire SETI, tako radijske kot optične.

Ob ogledu včerajšnje predstavitve SETI o radijskih teleskopih ugotavljam, da majhni senzorski teleskopski nizi omogočajo iskanje veliko več neba kot pri velikih posodah. Sprejemniki so poceni in se zanašajo na nizke stroške računalnikov, da lahko obvladajo pasovno širino. Trdili so, da je to prihodnost radijske astronomije, ki bi pomagala tudi programu SETI. Zakaj torej umetno omejiti iskalne parametre, tako kot lahko povečamo iskalni prostor?

Res se ne morem strinjati z vami. Karkoli, da bi izboljšali verjetnost, da bomo zaznali sondažno civilizacijo, v tem primeru tako, da pogledamo, kje je videti naša & # 8220senčna lutkovna predstava & # 8221, kot na tranzitih čez potencialno nekaj sto parsekov in sistemov z 10 ^ 5 zvezdicami (moj WAG), ali, kot se šali, pogled na to, kam kaže svetilnik naše civilizacije (kar pomeni ravnino naših najmočnejših radarskih emisij, ki se pošiljajo vzdolž ekliptike proti planetom in asteroidom, čeprav le za zadnje

60 let) zmanjša velikost iskalnega parametra. Vizualizacija, ki sem jo naredil pred nekaj leti, bi lahko bila zanimiva https://vimeo.com/208013337

Če bi lahko pojasnili, zakaj sta moji dve točki napačni ali napačni, bi to pomagalo. Vsekakor se ne strinjam, vendar podaj pojasnilo, da napak ne ponavljam.

Poskušal bom biti manj flip. Preizkusite vse: pojdite široko, pojdite globoko.

1. Vsak ETI je najverjetneje tehnološko daleč zunaj nas. To pomeni, da naše tehnološke omejitve, zaradi katerih so tranziti najboljša metoda za odkrivanje življenja, za takšno civilizacijo ne bodo pomembne. Tako je omejen pogled vzdolž naše ravnine odveč.

Tranziti zemlja-sonce, ki jih je opazila napredna civilizacija, bi zaznali O2 za

2,5 milijarde let. Po klasičnih argumentih SETI bi napredni civilisti dolgo živeli. Bi jih skrbelo po spotu AlexTru & # 8217s na (in smešni) objavi? Ne vem, toda če jim je bilo na stotine ali tisoče parsekov vseeno, je verjetnost vsaj skromno boljša, da bi lahko občasno potrkali na naša vrata & # 8221. Tako, medtem ko iskalni prostor zožuje, ga poglablja.

2. Če je katera koli civilizacija znotraj 100 parsekov, to pomeni, da mora biti galaksija polna civilizacij. To se zdi izredno optimistično. Zdi se, da omejitev razdalje določa naša tehnologija (prim. Točko 1).

S tem se sploh ne bi prepiral. Potekali smo od iskanja kapalke, do skodelice, do masažne kadi in vode, ki je vredna vode iz Zemeljskih oceanov (CD 9/9/20), zato je SKA super vreden instrument za spletno povezavo. Toda če je teleskop Webb zaznal kisik na oddaljeni rastlini, smo mu v celoti pozorni.

Vložite milijarde dolarjev za še večji hadronski trkalnik (z malo verjetnosti, da bo po obzorju Sabine Hossenfelder dosežen nov obzor) v iskanje življenja in raziskovanja sonca, in tam bodo # # 8217d trdni rezultati, morda nič. Kakor koli že: ponižanje.

Kljub temu pa se AlexTru & # 8217s (Alex Tolley & # 8217s Pen Name?) Zdi, da je vsa znanost skorajda precej zgodba o poznih časih. Mogoče je moje zeitgeistdepresivno razpoloženje, toda človek, želim si, da bi tisti NLP-ji, ki jih je posnela mornarica, nekje pristali ali ostali mirni!

To, kar pravite, bi označil kot & # 8220, ki išče črno mačko, ki je [verjetno] ni v temni sobi & # 8221. Bolje, da se ozremo po mestu in poiščemo črno mačko. [Ali postavite pasti, če je mogoče.]

Iskanje je še vedno veliko kot kapljica, zdaj pa bolj omejeno na manj vzorcev v bližini morske obale. V morskem smislu malo rib živi v surfu, večina pa jih živi v globlji vodi. Če bi bile bližje zvezde kot koralni greben, bi se morda strinjal z vami, vendar ni razloga, da bi analogijo še bolj raztegnili čez mejo preloma.

verjetnosti so vsaj skromno boljše, da bi nam lahko kdaj pa kdaj "potrkali na vrata".

To vsaj podpira moje mnenje, da gre za upanje na komunikacijo (ali obisk travnika WH). Če pa se hočejo približati zvezdam, zakaj bi ga omejili na zvezde, ki lahko na Zemljo gledajo kot na tranzit, namesto na vse primerne zvezde, samo zato, ker so tranziti tisto, kar moramo označiti za ozračje? Vendar ponavljam svojo prvo točko o mačkah in predlagam, da preiščemo vse temne sobe v soseski, ne samo tiste v isti ulici. )

[In ne, AlexTru je povsem druga oseba].

No, jaz imam malce drugačen pogled na to. Ko sem prvič začel gledati njihov vzorec, sem opazil, da vključujejo zvezde le do M 5.0. Po izkopu podatkov naj bi bilo med M5,5 in M ​​9,0 še najmanj 300 pritlikavk M, ki niso vključene, temperature teh zvezd so pod 2800 stopinjami Kelvina. Zdaj, ko sem to raziskoval, sem naletel na članek, o katerem sem že videl prejšnja poročila, vendar je imel nove podatke:
Poglobiti se v glavno zaporedje z Gejo.
https://aasnova.org/2020/08/21/getting-deeper-into-hr-diagrams-with-gaia/

Odkrili so dejanski presek v diagramih Hertzsprung – Russell (HR) glavnega zaporedja, ki kaže dejansko vrzel med delnimi konvektivnimi pritlikavci M do popolne konvekcije pri masah okoli 0,35 sončnih mas.

Toda nekaj, kar so vzgojili in me že nekaj časa zmedejo, je, da kasneje M6.0 do M10 postanejo redkejši, ko se njihova življenjska doba podaljša. To bi morale biti najpogostejše zvezde v naši galaksiji in bi morale predstavljati vsaj 50% populacije M pritlikavcev. So torej civilizacije v naši galaksiji omajale te minutne zvezde za svoje namene?
Zdaj, preden pridem na daleč, naj pojasnim, zakaj je to smiselno
Galaksija je ekosistem, tako kot zemlja, zato bi lahko zajebavanje z velikanskimi kratkotrajnimi zvezdami imelo dolgotrajne težave z zvezdnimi cikli.
Zdaj majhne zvezde majhne moči z dolgimi življenjskimi časi zelo malo vplivajo na zvezdne cikle v naši galaksiji in jih ne bi zamudili v daljšem časovnem obdobju. Največji učinek bi bil njihov gravitacijski učinek za izredno veliko število njih.

Očiten rezultat bi bilo veliko število nevidnih zvezd z majhno maso, nekatere pa bi bile veliko bližje Proximi Centauri. Kot je dejal Clark, se ne bi ločil od magije. Obstajajo načini, kako jih opaziti, vendar bodo običajni načini neuporabni, zato začnite razmišljati kot nevidni tujci ali nevidni teknosignatura & # 8230

To je zanimivo opažanje in vaš predlog glede vzroka je vreden iskanja. Če imajo te zvezde Dysonove roje ali se jim masa zmanjša, da bi jih še dodatno ohladile, bi to pomenilo, da bi moralo biti več zvezd samo z IR. Če celotna masa ostane v sistemu, bi moralo gravitacijsko leče zaznati tiste zvezde, pri katerih se navidezni spektralni izhod premakne na daljše valovne dolžine. Če bi se zvezde zrušile v črne luknje in bi glavnino zvezdne mase dovedli v BH za energijo, bi bil to skrajni primer te rešitve.

Imate kakšne predloge za preizkus hipoteze, ki bi bili izvedljivi s podatki, ki jih imamo? Ali obstaja alternativna razlaga za opazovanje manjkajočih zvezd?

Mislim, da je morda veliko preprostejša razlaga

Še vedno raziskujem, toda na zvezdni ravni se to zdi dobra možnost tudi do neke mere naravnega pojava.

Moj počasni internet DSL je bil zaradi tropske nevihte v zadnjih dveh dneh gor in dol, zato se bo med delom posodabljal.

Naj dodam nekaj podrobnosti svojemu prvotnemu komentarju.

V prispevku se implicitno sprašuje & # 8220Kje bi lahko najbolje iskali ETI? & # 8221 Predpostavka je, da bodo ETI poslali nekakšen signal v našo smer, če bodo prepričani, da na Zemlji obstaja življenje in verjetno tehnološka civilizacija, ki se bo odzvala .

Omejitev razdalje 100 parsec bi lahko bila upravičena, če bi industrijsko civilizacijo na Zemlji lahko zaznali pred približno 600 leti (2x večji čas za zaznavanje in pošiljanje sporočila, ki ga zaznamo mi) in bi ga bilo mogoče zaznati. IOW je evropsko civilizacijo mogoče zaznati kot industrijsko ali verjetno kmalu industrijsko z medzvezdno komunikacijsko tehnologijo okoli leta 1400 CE. Verjetneje je, da meja 100-parsec temelji na naših tehnoloških omejitvah in podatkih TESS.
Število kandidatnih zvezd se zmanjša na tiste, za katere je verjetno, da imajo vrste ETI, F, G, K in M.
Nastali niz je okoli 1000 zvezd.

Da bi bil ta seznam iskalna tarča, ki ima za posledico uspeh, to je zaznavanje signala, ki ga na nas odda ETI, ki je naš planet zaznal in označil na podlagi tranzitne analize, mora obstajati vsaj 1 civilizacija, ki nas zasije z zaznavni em signal.

Upoštevajte, da domnevamo, da ETI za prepoznavanje uporablja tranzitno tehnologijo. Da v zameno domnevajo, da lahko zaznamo njihov signal in morda vrnemo signal, ki potrjuje njihov signal. Ali pa nam morda altruistično pošiljajo Enciklopedijo Galactica, da nam dvignejo znanje ali nas morda poškodujejo (prim. & # 8220A za Andromedo & # 8221 & # 8211 Fred Hoyle).

Glede na globino časa, kako verjetno je, da obstaja ETI s približno našo trenutno stopnjo tehnologije v tej ciljni skupini? V nekaj sto letih bomo morda pošiljali roje svetlobnih sond, da bi iskali življenje in morda civilizacije, zastarele tranzitne tehnologije, ki niso zgodnja metoda za usmerjanje naših sond proti naseljenim svetovom. [Pravkar sem prebral Silverberg & # 8217s & # 8220Tower of Glass & # 8221, kjer je odločen industrialec, da pošlje signal FTL viru, ki je poslal radijsko sporočilo na Zemljo. Ne uspe in na koncu zapusti Zemljo v lahki zvezdni ladji, da bi našel vir.]

Če bi obstajala celo ena civilizacija ET v 100 parsekih, pa naj bo še tako stara, bi bilo to izjemno naključje ali bi pomenilo, da je galaksija polna ETI-jev. To je nato v nasprotju z Fermijevim vprašanjem, čeprav samo zato, ker SETI doslej ni prišel do nobenih rezultatov.

Zdaj je povsem mogoče, da ETI uporablja neko obliko komunikacije FTL, ki je še nismo odkrili, in da se bo, ko bomo to storili, nebo zasvetilo s sporočili. Ko pa so Evropejci raziskovali neznane dežele, zlasti deževne gozdove, iskali druge ljudi, niso uporabili tehnoloških komunikacijskih metod, da bi signalizirali svojo prisotnost in upali na odgovor z istim medijem, ampak so uporabili način komunikacije z najnižjim skupnim imenovalcem & # 8211 fizično prisotnost . Glavni ugovor predpostavki, da bi ETI raje uporabljal radijsko ali optično komunikacijo namesto komunikacije FTL (če ta obstaja), je, če so bili stroški prve bistveno višji kot drugi ali da je bilo odkritje komunikacije FTL predpogoj za stik z manj naprednimi vrste. (cf podpis warp pogona v & # 8220Star Trek: First Contact & # 8221).

Trenutno ne vemo, kako pogosto je življenje drugje, kaj šele ETI (Drakejeva enačba ima za posledico 1 (nas) na tisoče civilizacij ET, odvisno od vhodnih predpostavk). Imamo antropomorfno stališče, da se možgani in inteligenca v evolucijskem času povečujejo in da se bodo tehnološke vrste skoraj nujno pojavile in se bodo izkazale za dolgoročne (tj. V evolucijskem časovnem okviru) prednosti. To je z naše strani lahko domišljavost. Naše pred-H. sapiens predniki so imeli te inteligenčne prednosti, vendar niso zdržali v nobenem številu. Če uporabimo izgovor, da so sodobni ljudje premagali naše bližnje bratrance, kako to, da veliko prej zgodnji primati in hominidi niso prevladovali na planetu s svojo inteligenco brez konkurence sodobnih ljudi? Nobena druga loza ni dobila tiste iskrice kulturne evolucije, ki nam je v desetletjih tisočletij (utripanje oči v evolucijskem času) prinesla civilizacijo, najprej pa v Evropi, globalno industrijsko civilizacijo, ki se je začela pred nekaj stoletji. Kaj pa, če se antropocen izkaže kot prehoden, kot je velik vpliv meteorja?

Če povzamem, se mi zdijo predpostavke, na katerih temelji ta članek, globoko napačne. Pri pisanju tega članka ne razumem motivov Kaltennegerja. Njen prejšnji članek s Pepperjem (2019 v referencah) je bil veliko bolj splošen.

Avtorji so zgolj navedli & # 8220 Tukaj vprašamo, s katerih zvezdnih razglednih točk bi oddaljeni opazovalec lahko iskal življenje na Zemlji na enak način? & # 8221 Ni mu treba, da bi ga še dodatno utemeljevali. Ne vidim nobenih predpostavk. Ni nekako izven toka.

V okviru razširjene misije bo NASA-ina TESS iskala tudi tranzitne planete v ekliptiki do
najti planete, ki bi že lahko našli življenje na naši tranzitni Zemlji.

To sem prebral kot trditev, da so zvezde na tem ciljnem seznamu najboljše za iskanje SETI, saj lahko ETI v teh sistemih s tranzitno metodo označi naš planet in zato ve, da je življenje in morda inteligentno življenje na Zemlji.

Čeprav ni tako ciničen kot AlexTru spodaj, mislim, da je v njegovem komentarju nekaj resnice.

& # 8220 Kornellova astronomka Lisa Kaltenegger in Joshua Pepper iz univerze Lehigh sta identificirala 1004 zvezde glavnega zaporedja - podobno kot naše Sonce -, ki bi lahko v približno 300 svetlobnih letih od tu vsebovale planete, podobne Zemlji, v svojih bivalnih območjih, & # 8221 veliko zvezd, podobnih našemu Soncu, in v življenju po tem članku bi lahko bilo sto eksoplanetov, velikih Zemlje. Starost zvezd bi lahko pomagala izboljšati iskanje.

Tranzitna spektroskopija ima domet nekaj tisoč svetlobnih let, kot je Kepler že dokazal. Lepo bi bilo takoj začeti iskati tiste bližnje planete za celoletne tranzite.

V bivalnem območju je lahko veliko eksoplanetov velikosti Zemlje, ki bi jih bilo treba gledati na kakršen koli način, toda če je življenje bolj redko, bi morali pogledati dlje, vendar je začetek iskanja v bližini dobra ideja. Strinjam se z Alley Tolley, da zelo napredna civilizacija ne bi bila omejena na tranzitno spektroskopijo in bi lahko imela izredno velik vesoljski teleskop. Nobenega dvoma ni, da bi nas civilizacija ET na enem od bližnjih eksoplanetov, veliko Zemlje, lahko videla, četudi niso preveč naprednejši od nas. Signal lahko traja še sto let, da nas doseže. Če bi lahko videli naše spektre, biopodpisne pline in tudi ogljikov monoksid, CO in onesnaženje zraka, bi morda mislili, da smo jim podobni in da imamo podobno tehnologijo in stopnjo napredka.

SETI naj bi našel nekaj napredne civilizacije, vendar vedno omejuje zmožnost ETI z antropomorfno argumentacijo in našo trenutno tehnološko stopnjo in metodami :-)
Ta članek morda bolj kot kar koli drugega narekujejo finančni motivi.
Tranzitna astronomija je zdaj na področju znanosti, zato se zdi, da je v tem članku SETI sprejel idejo, da se dosežki tranzitne astronomije povežejo z novimi metodami SETI in jo prodajo kot "nov pristop" v razliko od starih neuspešnih dolgotrajnih iskanj. To se naredi z upanjem, da bomo našli nekaj novih finančnih naložb.
Druge besede: "v preteklosti smo (SETI) iskali v vse smeri in nismo našli ničesar, zato bomo odslej poslušali večinoma v ekliptični ravnini, zdaj pa bomo z" novim "pristopom zagotovo našli ETI, ki je sprejel tehnologijo tranzitne astronomije .
SETI ljudje & # 8211 smešni ljudje, ki radi pripovedujejo pravljice.

Ne zanikam razmišljanja o čem podobnem, vendar se to zdi precej ostro. Naj si izmislimo še eno sredstvo za iskanje eksoplanetov, vsaj v naših mislih, preden se preveč potrudimo, da bi to tezo razbili.

Hmmm & # 8230, kako težko bi bilo dejansko opaziti eksoplanete z merjenjem tranzitov soncev, ki niso njihova lastna konstelacija vesoljskih teleskopov, od katerih vsak opazuje vsako zvezdo na nebu? Koliko bi jih potrebovalo? Če Gaia lahko vidi milijardo zvezd, je ta & # 8217s 1 / 8E7 steradian na zvezdo s polmerom 6,3E-5 radianov = 0,2 ločne sekunde, pri čemer vse te zvezde v strašnem povprečju pustijo približno 0,4 ločne sekunde. (Nekdo mi pove, kako se motim) Planet Zemlja na 6,4E6 m na razdalji 100 ly (9,5E15 m) je približno 6,7E-10 radianov = 0,4E-7 ločnih sekund. Torej potrebujemo morda 10 milijonov teleskopov, da ga opazimo, ko drsi mimo najbližje oddaljene zvezde, v kateri ne kroži. Mogoče je vsak teleskop majhna ogljikova nanocevka, usmerjena na svojo eno samo zanimivo zvezdo, umerjena z odbojem nekega zunanjega vira in preusmerjena z nežnim žarkom šibkega EM. Če pa to številko pomnožimo z globokim poljem, postane precej zastrašujoče, tako kot vsak način sončnega vetra in svetlobnega tlaka za tak projekt. Lahko si predstavljam, da bi lahko prišel čas za neko civilizacijo, ko bi to lahko storili, ali morda obstaja pametnejša pot, vendar še nisem pripravljen zasmehovati se pojma o iskanju vsakdanjih tranzitov.

Ali ne vemo, kako analizirati planete brez tranzitov? Za velike vesoljske teleskope bo senčnik razkril planete okoli zvezde ne glede na usmeritev. Gravitacijsko leče bo omogočilo razmeroma dobro slikanje teh planetov. Uporabite zadostno število teh teleskopov in ETI bi verjetno lahko vzdrževal periodično spremljanje planetov v velikem prostoru. To bi s tehnologijo lahko uporabili v razmeroma bližnji prihodnosti. Za tehnološke vrste, ki neprevidno oddajajo valove iz radarjev, radiodifuznih medijev itd., Lahko kateri koli dovolj velik radijski teleskop zazna tehnološke vrste znotraj svetlobnega stožca. Vsekakor dodajte tranzite, ampak moja poanta je, da ima ETI, če obstaja, številne tehnike za opazovanje Zemlje, za katere ni treba, da bi bili v posebni smeri, da bi videli naše tranzite.

Wups, pozabil sem pomnožiti s tem 100! Oklepaji so zlobni & # 8230 Naši vesoljski astronomi bodo potrebovali več lopov in več groga, da bodo to storili.

V 100 parsekih (okroglih števil) je približno 250.000 zvezd. Brez tega, da bi jih celo filtriral po verjetnih kandidatih po zvezdnem tipu, s planeti itd., Bi lahko dolgoživi ETI vsako [Zemljino] leto izstrelil 100 medzvezdnih sond na 0,1 c in s 4 tisočletji bi lahko imela vsaka zvezda opazovalce, ki so se poročali nazaj. pogoje v katerem koli živem svetu in pogoje. Recimo, da ima 1 zvezda od 1000 živi svet s kompleksnim življenjem. Tako ostane le 250 zvezd za spremljanje skozi globok čas. Dokler se ta civilizacija ETI lahko obdrži kot visokotehnološka tehnologija in je treba sondo zamenjati vsakih 100 let, morajo lansirati povprečno 2,5 sonde na leto, da ohranijo nadzor nad obetavnimi svetovi.

Ko je sonda zaznala artefakte, kot so mesta, na Zemlji, je le 10 tisočletij, da dosežemo našo stopnjo tehnologije. Tako bo do 100. sonde po prvem odkritju mesta ETI ugotovil, da ima Zemlja tehnološko civilizacijo, ki se lahko civilizacija odloči, kdaj in kdaj naj stopi v stik.

Torej niti metoda surove sile za odkrivanje tehnoloških civilizacij okoli drugih zvezd ni nerazumna. V praksi bi lahko 250.000 zvezd najprej filtrirali z daljinskim opazovanjem, če bi le pošiljali sonde tistim s kamnitimi planeti v HZ [CHZ?], Zaznanimi s tranziti, radialno hitrostjo in astrometrijo z uporabo tehnologije, ki je le malo naprednejša od kaj smo že dosegli v tako zelo kratkem času, pa tudi naprednejše metode, kot je gravitacijsko lečenje.

Ko bo prva sonda našla obetaven planet, je morda smiselno zgraditi lokalno infrastrukturo, ki bo pomagala pretoku nadomestnih sond. Pri pogonskem sevanju z žarkom bo primerljiv žarek na ciljni zvezdi koristen za pojemanje in vzdrževanje hitrega prehoda med zvezdami. Lahko bi tudi vzpostavili lokalno konstrukcijo nadomestnih sond, podobno kot koncept von Neumannovega replikatorja, vendar omejeno le na nadomestitev znotraj sistema. Ali morda von Neumannovi replikatorji, da pokrijejo vse zvezde v obsegu 100 parsec, da odstranijo gospodarske stroške izstrelitev iz domačega sveta.

IMO je daleč največja težava v tem, da so civilizacije videti na milijone let narazen. Ne bo niti približno hkrati, vsaj ne na tehnološki ravni. Ali so stari milijoni let ali pa bodo minljivi in ​​bodo izginili, preden se bo pojavila naslednja civilizacija. Veliko bolj verjetno je, da bo civilizacija, ko se bo pojavila, začela s kolonizacijo takoj, ko bo to praktično zagotovilo njeno dolgoročno preživetje. Kakšna je oblika teh kolonij, ni znano, a teoretično bi lahko kolonizirali vsako zvezdo v galaksiji v milijon letih, kar lahko utegne biti krajše od katere koli neodvisne civilizacije. Če je to razumen scenarij, če jih še ni ali zelo blizu, jih ni nikjer.

1. Mike, velika krivda je omejiti našo prihodnjo (katero koli ETI) astronomsko tehnologijo na trenutne razmere homo sapience & # 8211 ni nikamor, če sprejmemo tak pristop, ki ti implicitno zanikaš napredek.
Kot je zapisal Alex Tolley, imamo še danes alternativne načine za odkrivanje eksplanetov (starshade & # 8211 ena od možnosti). In verjamem, da bodo v bližnji prihodnosti znanstveniki imeli slikovne senzorje (matriko) z višjim dinamičnim razponom in boljšo ločljivostjo slikovnih pik & # 8211, da bo ta tehnologija omogočala neposredno slikanje oddaljenih planetarnih sistemov, tisti, ki so usmerjeni pravokotno na ekliptično ravnino, pa bodo imeli ogromno prednost. Tavamo, ali naj pričakujemo od Kalteneggerja nov članek, ki bo želeno smer iskanja SETI premaknil za 90 stopinj, samo zato, ker je naša tehnologija spremenila smer?
Končno Kalteneggerjeva argumentacija poskuša dokazati, da je aktivnost ETI odvisna od naše trenutne tehnologije, neke vrste "čudežne" civilizacijske zapletenosti :-)
2. Naše sodobne tehnologije za odkrivanje eksplanetov ne omogočajo zaznavanja planetov okoli zvezd, podobnih našemu Soncu, torej, kakšen zaključek bi morali iz tega ugotoviti?
3. Naše vzorčenje in distribucija eksoplanetov večinoma kaže na tehnološke omejitve.
Dejstvo, da vemo, da zaznavamo planete večinoma okoli rdečih palčkov, ne pomeni samodejno, da so planetarni sistemi možni le okoli rdečih palčkov.
Če pa uporabimo stopnjo zaznavanja planetov okoli Rdečih pritlikavk za vse vrste zvezd, sem prepričan, da lahko sprejmemo, da ima večina (verjetno vseh) zvezd v lasti planete.
Če sprejmemo, da ima večina zvezd planetarni sistem, lahko ugotovimo, da je pri iskanju SETI vsaka smer (glede na našo ekliptično ravnino) enaka.
& # 8211 Ne mi ne ETI ne izbiramo relativne lokacije v Galaksiji,
& # 8211 fizikalni zakoni so v naši Galaksiji enaki v vseh smereh.
4. Zato ne morem sprejeti Kalteneggerjeve argumentacije kot znanstvene.

Razumem vašo poanto, vendar nisem pripravljen biti dogmatičen glede tega. Prihodnja tehnologija ni nekaj, česar lahko predvidevamo ali natančno upoštevamo. Na primer Fermijev paradoks bi lahko še vedno pomenil nekakšno stagnacijo po našem trenutnem stanju razvoja ali civilizacije s tako kratko življenjsko dobo, kot je verjetno naša. Mogoče pa bi se tujci še vedno osredotočili na tranzite, ker imajo zelo učinkovit detektor nevtrinov, ki lahko s pomočjo sončnih nevtrinov opravi 3D ločljivost visoke ločljivosti vsake sobe na Zemlji. Čeprav vam ne zanikam & # 8217 verjetno prav, je še vedno vredna pozornosti druga možnost.

Če bližina številnih zvezd v bližini galaktičnega središča povzroča neprijetne okoliščine in nizka kovinskost v zunanjem toku galaksije nasprotuje biologiji, potem bi bila morda Galaktična bivalna cona koristno vodilo, kje iskati izmuzljive & # 8211 in doslej mitska & # 8211 bitja.

Ne vem za radiodifuzne medije. Nekje sem v spletu prebral, da bi lahko, če bi bilo veliko radijskih teleskopov, zajeli televizijske in radijske signale, vendar se mi ne zdi, da je to pravilno zaradi zakona o obratnem kvadratu, ki velja za elektromagnetne radijske signale. Oddajni mediji se hitro širijo in niso dovolj močni. Nekdo mora oddajati signal z velikim radijskim teleskopom z dovolj vati moči, da ga lahko ujamemo tudi s kvadratno kilometrsko matriko ali številnimi radijskimi teleskopi.


Postopek

Lastnosti (masa in večja os) planetov, odkritih do leta 2013 z radialno hitrostjo, v primerjavi (svetlo siva) z planeti, odkritimi z drugimi metodami.

Izvedena je vrsta opazovanj spektra svetlobe, ki jo oddaja zvezda. Zaznajo se lahko občasne spremembe v spektru zvezde, pri čemer se valovna dolžina značilnih spektralnih črt v spektru v določenem časovnem obdobju redno povečuje in zmanjšuje. Za nabor podatkov se nato uporabijo statistični filtri, da se iz drugih virov izločijo učinki spektra. Z uporabo matematičnih tehnik, ki se najbolje prilegajo, lahko astronomi izolirajo periodični sinusni val, ki označuje planet v orbiti. [6]

Če odkrijemo zunajsolarni planet, lahko iz sprememb v radialni hitrosti zvezde določimo najmanjšo maso planeta. Za natančnejše merjenje mase je potrebno znanje o naklonu planetove orbite. Graf izmerjene radialne hitrosti glede na čas bo dal značilno krivuljo (sinusna krivulja v primeru krožne orbite), amplituda krivulje pa bo omogočila izračun najmanjše mase planeta z uporabo funkcije binarne mase.

Bayesov Keplerjev periodogram je matematični algoritem, ki se uporablja za zaznavanje enojnih ali več zunajsolarnih planetov iz zaporednih meritev radialne hitrosti zvezde, ki jo kroži. Vključuje Bayesovo statistično analizo podatkov o radialni hitrosti z uporabo predhodne porazdelitve verjetnosti po prostoru, določenega z enim ali več nizi keplerovskih orbitalnih parametrov. Ta analiza se lahko izvede z uporabo metode Markova veriga Monte Carlo (MCMC).

Čeprav radialna hitrost zvezde daje le minimalno maso planeta, če lahko spektralne črte planeta ločimo od spektralnih linij zvezde, potem lahko najdemo radialno hitrost samega planeta, kar daje naklon orbite planeta in zato dejansko maso planeta lahko določimo. Prvi neprehodni planet, ki je svojo maso našel na ta način, je bil Tau Bo & # 246tis b leta 2012, ko so v infrardečem delu spektra odkrili ogljikov monoksid. [14]

Primer

Graf desno prikazuje sinusno krivuljo z Dopplerjevo spektroskopijo za opazovanje radialne hitrosti namišljene zvezde, ki jo kroži planet v krožni orbiti. Opazovanja prave zvezde bi dala podoben graf, čeprav bi ekscentričnost v orbiti izkrivila krivuljo in zapletla spodnje izračune.

Hitrost te teoretične zvezde prikazuje periodično varianco & # 1771 & # 160 m / s, kar kaže na maso v orbiti, ki ustvarja gravitacijski vlek na tej zvezdi. Z uporabo Keplerjevega tretjega zakona gibanja planeta lahko opazovano obdobje orbite planeta okoli zvezde (enako obdobju opaženih sprememb v spektru zvezde) uporabimo za določanje oddaljenosti planeta od zvezde (r < displaystyle r> ) z uporabo naslednje enačbe:

  • r je razdalja planeta od zvezde
  • G je gravitacijska konstanta
  • Mzvezda je masa zvezde
  • Pzvezda je opazovano obdobje zvezde

Maso planeta lahko nato najdemo iz izračunane hitrosti planeta:

Tako ob predpostavki vrednosti za naklon orbite planeta in za maso zvezde lahko ugotovljene spremembe radialne hitrosti zvezde uporabimo za izračun mase zunajsolarnega planeta.


3. METODE

Prostorska ločljivost, potrebna za zaznavanje spektroastrometričnega signala za naše fiducialno simulirane sisteme planet-luna, je veliko večja, kot jo trenutno ponuja kateri koli teleskop, in večja od predlaganih misij prve generacije za neposredno slikanje. Oba sistema planet-luna imata ločitvi ≈2 mas, medtem ko Vesoljski teleskop Hubble ima PSF širino ≈100 mas pri 2,5 μm (in brez koronagrafa), slikovni teleskopi prve generacije pa bodo imeli podobno prostorsko ločljivost. Posledično se osredotočamo na prihodnje teleskope druge generacije. Da bi simulirali spektroastrometrično detekcijo eksomoonskih modelov, predstavljenih v tem članku, smo raziskali večdimenzionalni prostor parametrov idealiziranega koronagrafskega vesoljskega teleskopa, ki je sposoben takšnega podviga. Vesoljski teleskop bi bil idealen za zaznavanje eksomone zaradi zmožnosti opazovanja v zemeljskih atmosferskih oknih in izogibanja atmosferskim turbulencam brez pomoči prilagodljive optike. Te iste zahteve veljajo za koronagrafsko zaznavanje in karakterizacijo planetov, podobnih Zemlji, v njihovih bivalnih območjih. V oddelku 3.1 opisujemo parametre, uporabljene v našem modelu, v oddelku 3.2 definiramo spektroastrometrični signal, v oddelku 3.3 obravnavamo fotonsko omejen hrup in signal-šum, v oddelku 3.4 pa Monte Carlo simulacije spektroastrometričnih opazovanj .

3.1. Parametri sistemskega modela

Predpostavili smo sistem planet-luna, katerega luna kroži v ekvatorialni ravnini planeta v gibanju gibanja. Ločitev planet-luna za sistem ExoEarth-Moon je bila vzeta za trenutno ločitev Zemlja-Luna, medtem ko je bila ločitev za sistem Jovian-Zemlja 30% hribovskega polmera toplega Jupitra pri 1 AU od Soncu podobna zvezda (ustreza 43 RJupiter), nekoliko manjši od kritične polvečje osi progradnega satelita (Barnes & amp O'Brien 2002). Za predhodno raziskovanje razmerja signal / šum (S / N) za različne spektralne ločljivosti in pare valovnih dolžin smo nastavili premer teleskopa na 12 m, razdaljo do sistema od opazovalca na 1,34 pc (Zemlja – Luna) in 10 pc (Jovian – Earth) in čas izpostavljenosti 1 dnevu (tabela 1). Predvidevamo, da je položaj lune-planeta fiksno določen v obsegu izpostavljenosti, saj imata oba naša fiducialna sistema dneva v orbiti, se bo težišče v tem času premaknilo, kar je le 20% ločitve med planetom in Luno, in zelo majhen del širine RVP. Izbrali smo 12-metrski teleskop, ki temelji na območju odprtin, ki se upoštevajo za "vesoljski teleskop visoke ločljivosti" (HDST Dalcanton et al. 2015), ki temelji na (konzervativni) oceni zaznavnosti Zemlje podobnih planetov (Stark in sod. 2015). Faktor učinkovitosti teleskopa, ki upošteva prepustnost instrumenta, kvantno učinkovitost detektorja in fotometrične izgube zaslonke, je bil v vseh izračunih 20%. Te sistemske parametre lahko najdete v tabeli 1. Oddelek 4.3 raziskuje učinek, ki ga ima različna velikost teleskopa in oddaljenost od opazovalca na S / N.

Tako velik teleskop bi lahko z neposrednim slikanjem bližnjih zvezd, podobnih Soncu (Agol 2007), hitro zaznal zemeljske eksoplanete (v zaporedju nekaj tednov). Planete, ki jih najdemo s to začetno koronagrafsko slikovno anketo, bi lahko nato določili kot prednostne na podlagi njihove na primer prisotnosti v bivalnem območju gostiteljske zvezde in možnosti obstoja velikega zaznavnega eksomoona, da bi spodbudili dodaten čas opazovanja za podrobne spektralne in spektroastrometrična karakterizacija.

Opažamo, da parametre sistema Jovijan-Zemlja, ki smo ga izbrali, poganjajo ugodne opazovalne opaznosti in ne teoretični predsodki. Modeli satelitskega oblikovanja okoli orjaških planetov so bili prilagojeni Sončnemu sistemu, da na primer reproducira masno razmerje 10-4, opaženo pri satelitskih sistemih velikanskih planetov (Canup & amp Ward 2002 Sasaki et al. 2010), tako da orjaški planeti lahko vsebujejo tako velike satelite (Heller & amp Pudritz 2015b). Poleg tega modeli in situ nastajanja satelitov z diska proizvajajo običajne satelite na razdalji 6–30. Tako je v okviru teh modelov satelit velikosti Zemlje na 43 RJupiter oddaljenost od orjaškega planeta je nepričakovana, lahko pa je nastala z drugimi sredstvi, vključno z zajetjem in selitvijo.

3.2. Spektroastrometrični signal

Spektroastrometrični signal je razlika v položajih centroidov, kadar sistem opazujemo na dveh različnih valovnih dolžinah. Položaj težišča določimo kot svetlobno tehtano središče svetlobe planeta in lune kot funkcijo valovne dolžine, λ, v smeri dveh kotnih koordinat neba, (x, y), ki ga označujemo kot, kje so (x, y) centroidi glede na izvor sistema zvezda-planet-luna (in usmeritev koordinat je izbrana glede na referenčno smer, ki jo določi opazovalec). Upoštevajte, da kotne koordinate (x, y) so izražene v miliarcsekundah (mas), kar je tipičen vrstni red ločitve lune in planeta.

Detektor bo lahko meril ta signal v valovnem pasu s centralno valovno dolžino λ in spektralna ločljivost R, ki daje širino pasu. Za pasovno povprečeno sredino definiramo kot

kje je skupni tok planeta in lune, mi pa smo centroid ponderirali s številom zaznanih fotonov.

Pri izračunu modelnega centroida definiramo in predstavljamo tok lune oziroma planeta ter predstavljamo položaje teh teles (v dveh dimenzijah, projicirani na nebesno ravnino, pravokotno na našo vidno polje). Položaj centroida, odvisnega od valovne dolžine, je

kje je kotna ločitev neba med luno in planetom v radianih na daljavo d od opazovalca (to pretvorimo v miliarcseokunde). Upoštevajte, da ta enačba zanemarja spreminjanje svetlobnega središča vsakega telesa s fazo osvetlitve, ki je v vrstnem redu kotne velikosti vsakega telesa, ki je veliko manjša od spektroastrometričnega signala.

Za merjenje je potreben referenčni položaj na nebu, na primer položaj planeta, medtem ko položaj planeta ob prisotnosti lune, ki se premika po središču, a priori ni znan. Vendar poznavanje lege planeta ni potrebno, če upoštevamo samo razliko med centroidi, izmerjenimi v različnih spektralnih pasovih. To je spektroastrometrični signal, ki se skalira kot skalarna razlika centra / planeta / lune v dveh valovnih pasovih,

ki ga merimo v miliarcsekundah. Upoštevajte, da boste morda lahko izbrali drugačno ločljivost R za vsak valovni pas. Pomembna prednost merjenja spektroastrometričnega signala, namesto da bi bila absolutno položaja sistema planet-luna ni treba umerjati, izmeriti je treba le relativni položaj z valovno dolžino. To odpravlja potrebo po referenčnem okviru absolutne koordinate neba, kar je lahko zahtevna meritev (čeprav bi morda lahko uporabili gostiteljsko zvezdo, kot je razloženo spodaj). Prav tako na položaj planeta vplivajo njegova orbita okoli zvezde, njegova osvetlitev, njegova orbita okoli masnega središča z Luno in njegovo gravitacijsko motenje s spremljevalnimi planeti, ki meri spektroastrometrični signal, odpravlja vse te zmedene učinke. Upoštevajte, da ta tehnika ne zahteva kalibracije toka, saj je spektroastrometrični signal normaliziran s celotnim tokom planeta in lune.

3.3. S / N zaznavanja

Spektroastrometrični hrup meri kot razmerje med širino funkcije širjenja točke, ki vpada na detektor, in kvadratnim korenom števila fotonov, ob predpostavki, da Poissonov hrup s planeta in lune prevladuje nad negotovostjo. Glede na izredno tehniko, ki jo zahteva uspeh tega projekta, smo domnevali, da bi idealen koronagrafski vesoljski teleskop ustvaril zanemarljiv instrumentalni hrup (zaradi temnega toka, hrupa branja, razpršene svetlobe, velikosti slikovnih pik itd.). Ocenjujemo število fotonov, ki se v določenem času izpostavljenosti pojavijo na detektorju koronagrafa zaradi planeta in lune znotraj širinskega pasu tobs biti

kje je izbrani faktor izkoristka teleskopa (opredeljen kot delež vseh fotonov, ki padajo na odprtino teleskopa, ki jih izmeri detektor, za katerega domnevamo, da je neodvisen od valovne dolžine), Dtele je premer teleskopa, h Planckova konstanta, c hitrost svetlobe in je odvisna od valovne dolžine gostota pretoka (približek predpostavlja, da je ta pretok približno konstanten v ozkem pasu). Poglobljeno analizo tega izračuna lahko najdemo v opombi Agol (2007), da je spektralna ločljiva moč.

Predvidevamo, da je PSF planeta dobro približen z Airyjevim diskom, ki ga nato približamo kot Gaussov s kotnim profilom, kjer je kotna velikost Airyjevega diska, in θ je kotna koordinata iz središča RVP. Natančnost merjenja centroida se izboljša s kvadratnim korenom števila zaznanih fotonov. Tako je spektroastrometrični hrup za idealen (fotonsko-hrup omejen) koronagrafski vesoljski teleskop nato

Spektroastrometrični S / N, ki ga definiramo kot

med dvema valovnima dolžinama λ1 in λ2. Spodaj smo v naših modelnih sistemih postavili prag za zaznavanje eksomone najmanj 5σ stopnja zaupanja, tj.

V praksi v hrupu običajno prevladuje pas luninega vala. To daje približen izraz za S / N za

kjer smo to domnevali λ1 prevladuje luna, medtem ko λ2 prevladuje planet in je med opazovanjem loka med luno in planetom na nebu. Upoštevajte, da v valovnem pasu, v katerem prevladuje luna, torej na splošno signal / šum meri kot

kje je predvidena fizična ločitev planeta in lune v nebesni ravnini, Rm je polmer lune, zadnja količina v tej enačbi pa je v disk vgrajena specifična intenziteta lune.

Te enačbe spodaj uporabljamo za oceno zaznavnosti sistema luna-planet, medtem ko za karakterizacijo zaznanega sistema uporabljamo Monte Carlo simulacije, opisane v nadaljevanju.

3.4. Monte Carlo simulacije

Izvajali smo Monte Carlo simulacije koronagrafskih opazovanj zaznanega sistema luna-planet z enakimi idealiziranimi predpostavkami: predpostavljamo širok razpon občutljivosti valovnih dolžin in domnevamo, da je mogoče doseči mejo šuma in difrakcije pri štetju fotonov. Določimo spektralne bine, enakomerno razporejene v valovni dolžini log med najmanjšo in največjo valovno dolžino. Za vsak spektralni bin izračunamo predvideno število fotonov znotraj zabojnika za vsako telo in nato iz Poissonove porazdelitve narišemo opaženo število fotonov. Nato dodamo naključno Gaussovo odstopanje v obe smeri na nebu s standardnim odklonom na položaju vsakega telesa. Nato izračunamo povprečno lego tehtanih teles, da dobimo in izračunamo negotovost centroida iz tehtane sredine centroidnih negotovosti posameznih teles. Rezultat tega je skupni pretok fotonov in (x, y) položaj centroida za vsak spektralni bin, pa tudi omejena negotovost fotonskega šuma (za katero domnevamo, da je enaka v x- in y-smerje).

Izvajali smo tudi simulacije, v katerih naključno narišemo posamezne fotone iz spektralnih oblik vsakega telesa ter vsakemu fotonu dodelimo položaj in položajno negotovost. Nato te fotone razbijemo v valovni dolžini, da izmerimo spekter, in izračunamo centroid znotraj vsakega bina, da izmerimo spektroastrometrični signal, izračunamo negotovosti glede pretoka fotona iz kvadratnega korena števila fotonov v vsakem binu in na centroidu iz razpršenost v položajih fotonov, deljeno s kvadratnim korenom števila fotonov v vsakem košu. Ta pristop je bolj dolgotrajen, vendar daje enakovredne rezultate pristopu vnaprej združenega spektra.


Parallax

Paralaksa je kot v središču telesa med središčem zemlje in opazovalcem na površini. Paralaksa, kot je refrakcija, je največja, kadar je položaj enak nič, nič pa pri nadmorski višini 90 °. Paralaksa je odvisna tudi od oddaljenosti telesa od zemlje. Paralaks je največji pri luni zaradi njene bližine, manj pri soncu in nič pri zvezdah. Navtični almanah daje vrednost vodoravne paralakse. Vzporednost dobimo na naslednji način.

Nadmorska višina paralaksa = navidezna nadmorska višina vodoravne paralakse X Cos.

Iz zgornje slike je razvidno, da:

a) ∠ CXO se imenuje Parallax v nadmorski višini.

b) Paralaks se povečuje z bližino telesa do zemlje.

c) Luna je najbližje nebesno telo in ima zato največji Parallax, ki se giblje od 58 & # 8242 do 60 & # 8242.

d) Sonce je bolj oddaljeno in ima manjši Parallax, ki nikoli ne preseže 9 & # 8243 loka.

e) Vsak planet ima zelo majhen paralaks, odvisno od njihove oddaljenosti od zemlje,

f) Zvezde nimajo paralaksa, saj so tako daleč, zemeljski polmer na tako veliki razdalji ne podre kota.

Kot paralakse je največji, ko je telo na horizontu opazovalca, in nič, ko je telo id v opazovalnem zenitu.

Največja vrednost paralakse se pojavi, ko je telo na razumnem ali razumskem horizontu opazovalca. To se imenuje & # 8216Horizontalna paralaksa& # 8216. Vodoravna paralaksa je odvisna od polmera zemlje in oddaljenosti telesa od središča Zemlje.

Spremembe vrednosti vodoravnega paralaksa Suns lahko štejemo za zanemarljivo in konstantno vrednost, ki se uporablja za izračun paralaksa.

V primeru lune je vrednost do določene mere spremenljiva. To bi lahko šteli za očitno. Luna je bližje in čeprav je v resničnem premeru manjša, se njen navidezni premer spreminja glede na oddaljenost od zemlje. Luna se premika tudi v elipsi in je zato včasih bližje in včasih bolj oddaljena

Ali ste vedeli, da so imeli Starodavni v Indiji brez številnih običajnih pripomočkov zelo dobro idejo o gibanju zemlje in lune?

Navidezni disk Sonca in Lune ima premer približno ½ stopinje. Potrebujemo nadmorsko višino središča diska. Ker je težko presoditi položaj središča, je praksa, da se za nastavitev nadmorske višine središča uporabi višina spodnjega roba / spodnjega uda ali zgornjega roba / zgornjega uda in amp.

Velikost lune Sonce in amp je seveda konstantna, zato je edina spremenljivka razdalja. Vrednosti polpremera SD Sonca in lune so podane v Navtičnem almanahu. Vrednost, ki je navedena tukaj, se izračuna z uporabo razdalje telesa od Zemljinega središča, kar daje SD za opazovalca z luno na racionalnem obzorju. V primeru Sonca je polmer zemlje & # 8217s zanemarljiv v primerjavi z razdaljo zemlja-Sonce in amp ni potreben popravek. V primeru lune je sprememba SD pomembna in je treba uporabiti dodaten popravek, ki se poveča s SD. Ta popravek se imenuje povečanje SD.

Lom: Vsi svetlobni žarki, ki prehajajo skozi ozračje, se pri približevanju zemlji upognejo k normalnemu. Ta upogib ali lom žarkov vpliva na merjenje pravilne nadmorske višine.


Razvoj perspektiv Vermeerja

Upoštevajte, da povezave do spodnjih slik Vermeerja vodijo do interaktivnih vnosov v katalogu. Do perspektivnega diagrama vsakega dela je mogoče dostopati kliknite tukaj.

Ker je Vermeer brez geometrijskih predmetov zgodaj Diana in njeni spremljevalcine kaže nobene linearne perspektive, čeprav močan nagib medeninastega bazena, ki se nahaja blizu spodnjega levega roba kompozicije, nakazuje, da je bila slikarska očesna točka razmeroma blizu prizorišča. Na naslednji sliki Kristus v hiši Marte in Marije, vrsta okvirno opredeljenih arhitekturnih značilnosti na levi strani kompozicije ustvarja nekaj projektivnih črt, ki pa ne vodijo do ene same točke izginjanja. To nakazuje, da je bila perspektiva v slikarskem žargonu z očmi.

sl. 8. Služkinja zaspala
Johannes Vermeer
c. 1656 & ndash1657
Olje na platnu, 87,6 x 76,5 cm.
Metropolitanski muzej umetnosti, New York

Naročila ne kaže znakov napredka. Zdi se, da predstavljata dve nezdružljivi stališči, ena gleda na slike, druga gleda na mizo. 2 To ustvarja vtis, da se bo vrč za vino Westerwald, postavljen na desnem kotu mize, kmalu podrl na tla, čeprav je predmet sam izrisan z izjemno verodostojnostjo.

V Služkinja zaspala (slika 8) negotovi pravokotniki, ki jih ustvarjajo vzporedni trakovi oblikovanja preproge & mdash del, ki leži ravno na mizi, bi se zdelo, da se nenavadno približa nekje na vrhu slike. To nam pove, da je umetnik med delom stal in da je svoj stojalo postavil zelo blizu mize in gledal skoraj vse, kar je na sliki. Črte perspektive stola v ospredju se razmeroma blizu presekajo na točki blizu črte obzorja, ki jo določajo pravokotniki preprog, čeprav ni mogoče ugotoviti, ali gre za naključje ali namensko, vendar ne posebej previdno uporabo linearne perspektive .

Navidezno pomanjkljivo poznavanje umetnikovega izražalnega potenciala in osnovnih pravil linearne perspektive v teh zgodnjih delih nakazuje, da si te veščine v času vajeništva ni prisvojil, kot bi pričakovali od slikarja, usposobljenega za slikanje zgodovine. Takšna praznina se zdi še toliko bolj omembe vredna v luči dejstva, da je skupina arhitekturnih slikarjev, ki delajo v Delftu in v bližini Haaga, obvladala uporabo linearne perspektive, kot je bila uporabljena pri zunanjih in notranjih nastavitvah desetletja pred nastopom Vermeerja na slikarstvo. .

sl. 9. Deklica, ki bere pismo ob odprtem oknu
Johannes Vermeer
c. 1657 & ndash1659
Olje na platnu, 83 x 64,5 cm.
Gem & aumlldegalerie Alte Meister, Dresden

Kljub omahovalnim prvim korakom je mladi Vermeer hitro napredoval. V Girl Branje pisma z odprtim oknom pravokotniki masivnega lesenega okenskega okvirja se pravilno konvergirajo v eni točki na desni strani slike, nekoliko za zaveso. Perspektivne črte okenskega krila & mdash tečajni del, ki drži steklene plošče & mdashare so nekoliko manj skladno označene, vendar kljub temu kažejo, da se je slikar zavedal, da poševno gledani predmeti zahtevajo svoj niz izginjajočih točk. Že ta pojem izdaja razmeroma sofisticirano uporabo linearne perspektive, ki bi bila povprečnega nizozemskega slikarja verjetno nedosegljiva ali zanimiva.

Tehnična študija Daniela Lordicka 3 razkriva, da črta obzorja platno skoraj natančno deli na dve polovici (slika 9). Navpična črta, ki gre skozi težišče deklice (pravokotna črta skozi njeno uho), tudi platno razdeli na dve polovici, kar dokazuje, trdi Lordick, da je mladi slikar začel uporabljati geometrijo kot organizacijsko načelo za kompozicijo . Ker črta obzorja poteka skozi figurno čelo, je slikarka delala stoje in je bil morda le nekoliko višji od nje (približno 55 cm). Dejstvo, da se nenadoma pojavijo prvi varni znaki linearne perspektive Deklica, ki bere pismo na odprtem oknu skupaj s tistim, kar mnogi umetniški strokovnjaki menijo, da je edini najbolj značilen vizualni dokaz vida kamere obscura (npr. pointill & eacutes) lahko nakazuje, da je Vermeer začel uporabljati kamero obscura kot pomoč pri slikanju. 4.

V Policist in smejalka Vermeer je prvič spustil vodoravno črto. Dejstvo, da gre neposredno skozi oči mladih deklet, kaže, da je umetnik najverjetneje delal sedeči. Slika je tudi prvo platno, na katerem je na izginjajočem mestu prikazan žebljiček, ki razkriva umetnikovo željo po ustvarjanju vedno bolj nadzorovane perspektive. Kritiki so pogosto komentirali izjemne razlike v velikosti med številkama v smislu Vermeerjevih, ki so uporabili kamero obscura. Thomas O. Halloran je z zakoni linearne perspektive in matematike v rokah izračunal, da je častnik očitno veliko večji, preprosto zato, ker sedi precej daleč naprej od mize, zelo blizu položaja slikarskega očesa. Tako sama kamera ni odgovorna za moteč učinek foreshorteninga, temveč za dejstvo, da je stališče tako blizu prizorišču, ne glede na to, ali gre za položaj objektiva kamere ali slikarskega očesa. Halloran je izračunal, da je središče sedeža častnika 90 cm. bližje razgledni točki kot bližnji rob mize. Ker je ženska od gledalca približno 1,7-krat oddaljena od policista, bi moral imeti na slikovni ravnini skoraj dvakrat več njenih dimenzij, kot jih ima. Halloran prav tako trdi, da ob upoštevanju verjetnih razlik v debelini oblačil in dejstvu, da se mlado dekle nagiba naprej, ni videti, da bi bil sicer impozantni častnik še posebej visok, saj je njegova pokončna sedeča višina le 2 ali 3 cm. večji od njenega. Po Halloranu naj bi bila edina nepravilnost v perspektivi, da je odprto krilo bolj nagnjeno, kot bi moralo biti, in da je videti, kot da bi bilo bolj odprto, čeprav trdi, da je Vermeer to morda storil v ta namen. 5.

Vendar pa relativna naključnost izginjajočih črt, ki jih tvorijo naramnice in konice končnic levjih glav stol v ospredju, kaže na to, da niso bile natančno preučene ali da so se prvotne perspektivne črte poškodovale med postopkom barvanja, kar je vodi v neizogibno negotovost, ko skušamo razložiti njihove kote. Namesto tega se perspektivne črte naslona dekliškega stola lepo zbližajo na liniji obzorja.

Nekateri avtorji so Vermeerju očitali na videz bizarno perspektivo krpe pokrite mize The Milkmaid. Po natančni preiskavi pa lahko ugotovimo, da tabela nima, kot bi pričakovali, pravokotne zgornje strani. Na podlagi geometrijske rekonstrukcije površine namizja Keitha Cardnella (slika 10 in amp 11) se je 6 različnih nizozemskih strokovnjakov za umetnost sedemnajstega stoletja strinjalo, da je to, kar vidimo, dejansko polovica vrha kapljice vrat 17. stoletja. listna miza, ki ima, ko je odprta, osmerokotni vrh. Tak kos pohištva bi Vermeerjevi sodobniki zlahka razumeli.

Cardnell je nakazal tudi drugo, morda pomembnejšo perspektivno nedoslednost. Glede na to, da bo v skladu s pravili perspektive vse pod črto obzorja pod vidno stranjo gledalca in črto obzorja v The Milkmaid je čisto nad levo roko figure & mdash opazovalec bi moral imeti možnost videti vodoravno površino mleka znotraj odprtine lončenega vrča, ki ga drži mlekarica. Z drugimi besedami, & quot; ravna površina mleka ne bi mogla izginiti, dokler se tok popolnoma ne ustavi. & Quot; Nemogoče pa je vedeti, ali je takšno odstopanje od perspektive geometrije ad hoc napaka, namenjena izboljšanju izraznega vpliva slike s poudarjanjem črne praznine v notranjosti vrča ali opazovalnim nadzorom. Cardnell sam trdi, da ker je mlečni tok v sestavi glavni poudarek pozornosti, je nepredstavljivo, da posebna pozornost ni bila namenjena izvoru toka in neposredni okolici. estetskim zahtevam.

Ker smo brez mrežne talne obloge, bi lahko domnevali, da ni mogoče pridobiti točk razdalje The Milkmaid. Kot je nazorno prikazal Cardnell, je mogoče poskusiti razumen približek z uporabo osnovne geometrije pravokotne mize in, bolj špekulativno, elipse, ki jo ustvari okrogel rob lončene posode, v katero teče mleko. Z namestitvijo platišča vrči & mdash & mdashit je opisano in elipse na slikovni ravnini & mdashs pravilno zaokroženim kvadratom lahko diagonale projiciramo navzgor v levo in desno, dokler ne presekajo črte obzorja. Čeprav je elipsa platišča zelo pravilna, je morda premajhna, da bi prinesla kaj več kot le grobo oceno lokacije točk razdalje.Po drugi strani pa, če predpostavimo, da vrh odprte tabele opisuje pravilen osmerokotnik, kar se zdi razumno, je veliko bolj pomirjujoča podlaga za merjenje (pari točk razdalje vrča in mize se ne prekrivajo natančno) . Točke razdalje, ki izhajajo iz geometrije mize, kažejo, da je bila slikarska očesna točka, tako kot v drugih zgodnjih delih, precej blizu predmeta, ki ga je slikal. 7.

S povsem umetniškega vidika in s spodnjega vidika v Ljubljani The Milkmaid gledalec sedi na stolu na bližnji strani mize, z obrazom poravnan z vrčem. Tako se zajeten trup kuhinjske služkinje dvigne precej nad njegovo glavo. Če bi njen obraz videli od zgoraj, bi si njene oborjene oči lahko razlagali kot znak skromnosti ali služnosti. Toda tu pogled ženske nakazuje zbranost in nadzor. & Quot 8

Kljub temu, da je bila linearna perspektiva povsod povsod povezana s poslikavami notranjosti in zunanjosti stavb, sta Vermeerjevi ohranjeni pokrajini v bistvu silhueti, katerih temne mase goste posvetne snovi v tonu in v nasprotju s hlapnim svetom nad njo slikarska snov. Takšna kompozicijska formula se zdi nekoliko zmedena, ker bi graciozne kanalske ulice Delfta ali, še bolje, velik prostor Tržnice, predstavljale priložnosti iz učbenikov za uresničevanje svojih sposobnosti v perspektivi ene točke. Še bolj zmedeno je, če pomislimo, da je Peter de Hooch v svojih prisrčnih prizoriščih dvorišč Delfta, ki na splošno veljajo za izhodišča za Vermeerje, že zelo dobro uporabil linearno perspektivo. Mala ulica. Lahko samo domnevamo, da linearna perspektiva v trenutku, ko je izvedel katero od obeh del, ni bila umetniška prioriteta.

POGLED NA VERMEER & ROK # 39S

Celotna knjiga o slikarskih tehnikah in materialih iz sedemnajstega stoletja s posebnim poudarkom na slikarstvu Johannes Vermeer.

2020 | PDF | 3 zvezki | 294 strani

Pogled čez Vermeerjevo rame je obsežna študija materialov in slikarskih tehnik, zaradi katerih je Vermeer postal eden največjih mojstrov evropske umetnosti. Da bi oblikovali čim jasnejšo sliko njegovih vsakodnevnih metod, ne smemo samo pogledati, kaj se je dogajalo v Vermeerjevem studiu, ampak kaj se je dogajalo tudi v studiih njegovih najbolj uspešnih kolegov.

Pogled čez Vermeerjevo rame, nato pa v razumljivem jeziku predstavi vse vidike slikarskih praks 17. stoletja, vključno s temami, kot so umetniško usposabljanje, priprava platna, podris, podbarvanje, zasteklitev, paleta, čopiči, pigmenti in kompozicija. Preučena so tudi številna vprašanja, ki se nanašajo posebej na umetnost Vermeerja, na primer kamera obscura, organizacija studia, pa tudi na to, kako je upodabljal stenske zemljevide, talne ploščice, slike znotraj slik, turške preproge in druge njegove najbolj značilni motivi.

Tri-zvezkovna oblika zapisa PDF, okrepljena s kvalifikacijami za poznavalca Vermeerja in praktičnega slikarja, avtorju omogoča, da se z vsako pozornostjo posveti vsaki od 24 tem knjige. Z natančnim opazovanjem studijskih praks Vermeerja in njegovih najpomembnejših sodobnikov bo bralec dobil konkretno razumevanje slikarskih metod iz 17. stoletja in dobil nov pogled na Vermeerjevih 35 umetniških del, ki razkrivajo nemoteno enotnost obrti in poezije.

Nadobudni slikarji realistov, čeprav niso napisani kot priročnik & quothow-to & quot, bodo našli pravo zakladnico tehničnih informacij, ki jih je mogoče prilagoditi skoraj vsakemu slogu figurativnega slikanja.

Pogled čez Vermeerjevo rame (beta različica)
avtor: Jonathan Janson
datum: 2020 (druga izdaja)
strani: 294
format: PDF | 3 zvezki
ilustracije: 200 in več ilustracij in diagramov

3 zvezki: $29.95

Vse tri zvezke lahko spodaj kupite posamezno.

VOL I (11 MB) $11.99

1 / Vermeerjevo usposabljanje, tehnično ozadje in ambicije
2 / Pregled Vermeerjeve tehnične in amp stilne evolucije
3 / Slava, izvirnost in pomembnost predmeta
4 / Resničnost ali iluzija: Ali je Vermeerjeva notranjost kdaj obstajala?
5 / Barva
6 / Sestava
7 / Mimesi & amp Iluzionizem

VOL II (17 MB) $11.99

8 / Perspektiva
9 / Camera Obscura Vision
10 / Modeliranje svetlobe in ojačevalnika
11 / Studio
12 / Štirje bistveni motivi v Vermeerjevem opusu
13 / Draperije
14 / Slikanje mesa

VOL III (13 MB) $11.99

15 / Platno
16 / Ozemljitev
17 / "Izum" ali Underdrawing
18 / “Dead-Coloring” ali Underpainting
19 / “Obdelava” ali zaključek
20 / Zasteklitev
21 / Sredstva, veziva in ojačevalni laki
22 / Nanašanje barve in skladnost ojačevalnika
23 / Pigmenti, barve in palete amp
24 / Krtače in ojačevalniki

* Prosimo, upoštevajte:
Pogled čez rame Vermeerja ni bil dokončno urejen, zato lahko občasno naletimo na manjše napake v slovnici, opombah in podnapisih. Takoj, ko bo na voljo končna sprememba kopije, bo kupec o tem obveščen in jo na zahtevo nemudoma prejeti ali plačati.

Lena konvergenca vrst tlakovcev iz Ljubljane Mala ulicabi lahko bilo mogoče označiti kot dokaz linearne perspektive, podobne rezultate pa bi lahko dobili z merjenjem očesa ali tistim, kar slikarji imenujejo & quoteye-balling. & quot Pogled na Delft uporaba geometrije bi bila odveč za upodabljanje zaporednih ravnin ravnih fasad, saj predstavljajo veliko prečk in navpičnih črt, vendar je pri projiciranju na plosko površino le malo sledi pravokotnikov. Občutek splošnega zmanjšanja zidanih mestnih zgradb, ko se približujejo horizontu, bi lahko dosegli s tradicionalno risbo, s katero se umetnik opira na primerjavo dimenzij oblik sosednjih fasad. Poleg tega bi lahko opazili le največje sorazmerne napačne izračune, saj se lahko dimenzije resničnih konstrukcij, ki so analogne drevesom v gozdu, precej razlikujejo. Napako lahko dojamemo preprosto kot nekoliko večjo, manjšo, višjo ali nižjo zgradbo. Obcura kamere ali okvir za risanje sta morda olajšala nalogo risanja.

V Dekle prekinjeno v svoji glasbi, verjetno upodobljen že prej Kozarec vina in Dekle z vinskim kozarcem, pomanjkanje vzorca tal s ploščicami onemogoča izračun, kje se nahajajo točke razdalje, čeprav se pravokotniki, ki jih ustvari hrbtna stran stola v ospredju, pravilno sekajo na liniji obzorja. Pravokotniki, ki jih tvorijo svinčeni drogovi okenskega krila, se natančno zbližajo na osrednji točki izginjanja.

V dveh zgodnjih notranjostih, podobnih škatli, Kozarec vina in Dekle z vinskim kozarcem, Vermeer ima na zelo očiten način barvite, diagonalno postavljene keramične talne ploščice in očiten vrh klobuka dolge tradicije, ki sega v renesanco. Risane so dovolj natančno, da se lahko točke oddaljenosti prvič nahajajo s sprejemljivo mero gotovosti. Linije obzorja obeh slik so postavljene razmeroma visoko. Različni kritiki poudarjajo, da so točke razdalje preblizu osrednje točke izginjanja, kar povzroča popačenja ploščic v vogalih v ospredju. Vermeer se je tega učinka naučil omiliti v naslednjih delih.

Ob predpostavki, da so sobe, zastopane v Dekle z vinskim kozarcem in Kozarec vina bili isti kot na sliki v Glasbena lekcija, Je Steadman opazil različne geometrijske anomalije na obeh slikah vinskega kozarca, ki sta naslikani v razmeroma slikarskem slogu glede na Glasbena lekcija. Zapiše, da & quot; obe sliki sta bližje dvema kriloma v osrednjem oknu odprta. Ta krilo je s svojim vitražnim grbom zelo blizu vidiku slike na obeh slikah in bo posledično na resnični perspektivni sliki videti zelo veliko. Vendar je Vermeerju uspelo vključiti celotno krilo Kozarec vina. Še več, krilo je bilo v modelu odprto za ožji kot & mdashand, zato je nekoliko bolj nagnjeno bočno & mdashin, da bi bil njegov desni okvir lahko pravilno poravnan glede na pomol in okno onstran. V Dekle z vinskim kozarcem odprto krilo je spet previsoko. & quot; 9 Takšne anomalije bi lahko nakazovale, da so sobe enake, vendar je umetnik spremenil perspektive oken, tako da so se popolnoma prilegala kompoziciji in ustvarila bolj zaželen estetski izid. Vse tri slike pa ne predstavljajo iste sobe. Umetnostni zgodovinar John Nash ni sam kritiziral še eno perspektivno anomalijo Dekle z vinskim kozarcem. Opozoril je, da je & quot; delež ženske na njenem stolu & hellipa malo čuden, se zdi, s perspektive talnih ploščic, kot da sedi na majhni razdalji pred mizo, a kljub temu galant, ki se nagne nad njo, da pritisne naprej zdi se, da kozarec vina stoji onkraj belega prta. & quot

Ne glede na stopnjo perspektivne natančnosti obe sliki razkrivata poglabljanje zanimanja za perspektivno gradnjo in dokazujeta željo umetnika, da ustvari občutek prostorske globine na bolj prepričljiv, če ne celo usklajen način kot na prejšnjih slikah.

sl. 12. Glasbena lekcija (rekonstrukcija z drugačno razporeditvijo talnih ploščic)
Johannes Vermeer
c. 1662 & ndash1665
Olje na platnu, 73,3 x 64,5 cm.
Kraljeva zbirka, grad Windsor

Perspektiva Glasbena lekcija je eden najbolj namenskih in umetniško zasnovanih umetnikovih opusov, kar kaže na nebrzdano zavezanost temu vidiku njegove umetnosti. Tako pravokotne kot razdaljske črte, ki jih je mogoče izvleči iz diagonalno postavljenih talnih ploščic, se natančno zbližujejo na svojih izhodiščih na liniji obzorja, tako kot okenske črte.

Morda zato, ker ni bil zadovoljen s perspektivami Kozarec vina in Dekle z vinskim kozarcem, Je Vermeer znižal stališče do Glasbena lekcija in upodobil veliko večje ploščice. Steadman je odkril, da se natančno štiri keramične ploščice s prejšnjih slik prilegajo eni od ploščic Glasbena lekcija (in na vseh naslednjih slikah s ploščicami). To ga je pripeljalo do domneve, da je umetnik iz sobe s pravimi keramičnimi ploščicami izločil nekakšno geometrijsko mrežo, iz katere je razvil različne vzorce ploščic glede na estetske potrebe vsake nove kompozicije.

V vsakem primeru pa ploščice Glasbena lekcija so razporejeni tako, da so bele ploščice izolirane med seboj, kar prikriva učinek umikajočih se pravokotnikov. Če bi bili dejansko predstavljeni v neposrednem slogu šahovnice (slika 12), bi bil učinek prostorske recesije veliko močnejši, morda bi preglasil širše kompozicijsko ravnovesje (glej rekonstruirano sliko zgoraj). Jacob Ochtervelt (1634 & ndash1682), ki je skrbno spremljal napredek mojstra Delfta, se zdi, da je razumel lekcijo Vermeerja in poslikal ploščice, postavljene v široko razporejene diagonalne vzorce (slika 13).

sl. 13. Medicinska sestra in otrok v preddverju elegantne mestne hiše
Jacob Ochtervelt
1663
Olje na platnu, 81,5 x 66,8 cm.
Nacionalna umetniška galerija, Washington D.C.

Verjetno je Glasbena lekcija je bil model za drugo ambiciozno perspektivo, Koncert, katerega kompozicijsko ravnovesje je morda manj uspešno kot delo, na katerem temelji. Prepričan sem, da večje ploščice Glasbena lekcija ustvariti bolj harmoničen učinek, Vermeer eksperimentiral z njimi v Koncert ampak jih je razporedil po črnem malteško-križnem vzorcu. Čeprav ta poseben vzorec ustvarja nekoliko neurejen učinek glede na vzorec Glasbena lekcija, tako pravokotniki kot daljice, ki jih je mogoče dobiti iz njih, so perspektivno pravilne. Tega ne moremo trditi za stol moškega glasbenika. Medtem ko izginjajoče črte, ki se umaknejo v levo, pravilno konvergirajo na liniji obzorja, so tiste, ki izstopajo v desno, skoraj vzporedne med seboj in se zdijo tako rahlo nagnjene navzgor, da bi, če sploh kdaj, sekajo črto obzorja na nemogoče oddaljenost od slike. Posledično se desna stran stola realno ne odvrne od opazovalca, kar daje vtis, da je škatlasti volumen nog stola sploščen.

Tako ploščata citrena, ki se nahaja na mizi, kot tudi velika bas violina, ki se skriva v skrajnem ospredju Koncert& mdash je prikazana ista bas violina Glasbena lekcija vendar manj dramatično napoveduje & mdashreveal, umetnik želi poudariti svoje virtuozne perspektivne sposobnosti. Risba nagnjenih godal, zlasti lutnje in viol (sl. 14), je veljala za močan preizkus umetniške sposobnosti in je slikarje navduševala že od renesanse. Ti so bili pogosto ilustrirani v perspektivnih razpravah, kot je Albrecht D & uumlrer & # 39s Underweyssung der Messung, iz leta 1525. Lorenzo Sirigatti (1596 & ndash1625), italijanski kipar in slikar, je v svoji razpravi zapisal, & quot; To je najtežje, če ga vstavimo v predorec pravilnih teles, predvsem tistih, ki so sestavljeni iz ukrivljenih črt, kot je viola (slika 15 ) in lutnja. & quot Taki predmeti so bili v evropskih tihožitjih rutinsko predstavljeni v različnih zahtevnih položajih. Tesen precedens za veršerjevo predskrivljeno violo da gamba najdemo v majhnem platnu Carela Fabritiusa, ki je verjetno narejeno za perspektivno škatlo, Pogled v Delft, iz leta 1652. Sodobniki so Fabritiusa hvalili zaradi njegovih perspektivnih veščin in pred kratek čas je delal v Delftu, preden je umrl v zloglasni eksploziji prahu Delft.

sl. 14>Tihožitje z glasbenimi inštrumenti
Evaristo Baschenis
c. 1670
Olje na platnu, 75 x 108 cm.
Accademia Carrara, Bergamo

Vermeer je v enofigurni notranjosti šestdesetih let, včasih imenovani tudi "slike s perli", linearno perspektivo uporabljal veliko manj vsiljivo kot v prejšnjih notranjostih. V večini teh del iluzijo globine ustvari preprosto prekrivanje oblike.

S tako malo gledalcem vidnih geometrijsko pravilnih elementov je skoraj nemogoče pridobiti perspektivno armaturo Ženska v modrem, ki bere pismo s katero koli stopnjo zanesljivosti. Kljub temu je na voljo nekaj drobnih namigov. Ob predpostavki, da je miza postavljena pravokotno na vidno polje gledalca, je z njenega desnega roba mogoče videti eno pravokotnico, je vidna notranjost škatle za nakit in zgornja konica konca levje glave desnega ročni stol je nekoliko nad tlemi za ozadje na slikovni ravnini. Glede na te namige in skoraj navpični kot slike samo pravokoten, se lahko osrednja točka izginjanja nahaja špekulativno nekoliko pod namišljeno črto, ki povezuje vrhove rezbarij levjih glav v ozadju in levo od modrega loka pritrjena na sprednji del jutranje jakne.

Iz datoteke je mogoče izluščiti samo dva pravokotnika Ženska z vodnim vrčem, nobenega pa ni mogoče projicirati z dovolj natančnostjo, da dobimo minimalno veljavno točko izginjanja. Po drugi strani pa se zdi, da se črte, ki jih lahko projicira poševno nastavljeno okno, razmeroma dobro konvergirajo. Zanimivo je omeniti, da se na nizozemskih notranjih slikah, ki imajo podobno gledana okna, perspektivne črte na splošno ne sekajo z natančnostjo.

Dama, ki piše preda tudi redke dokaze o svoji temeljni perspektivi. Prostorska globina očitno ni bila glavno vprašanje, ki je umetnika zanimalo, ko je zasnoval to preprosto, a nadvse vznemirljivo kompozicijo, čeprav se zdi, da je koncept stališča morda bil. Samo tri sledi nam dajejo kakršne koli informacije. Komaj vidna svetlo siva zgornja površina nakitne škatle, ki je postavljena pravokotno na vidno polje gledalca, razkriva, da se črta obzorja nahaja nekje nad njo. Glede na to, da je polje na desni strani skrito pred pogledi, mora biti izhodišče slike nameščeno levo. To potrjuje dejstvo, da ko se izginjajoče črte, ustvarjene s konicami zaključkov levjih glav in zgornjim robom sedeža stola, projicirajo na levo, se zdi, da se sekajo z pravokotnikom strani mize rob, bolj ali manj blizu roba slike. Če je to res, bi bil stol postavljen pravokotno na vidno polje gledalca, kot se zdi naravno. Postavitev točke izginjanja tako blizu ali morda celo zunaj roba platna je za Vermeer edinstveno in najverjetneje predstavlja premišljeno odločitev.

sl. 16. Ženska z biserno ogrlico (infrardeča radiografija)
Johannes Vermeer
c. 1662 & ndash1665
Olje na platnu, 55 x 45 cm.
Staatliche Museen Preu & szligischer Kulturbesitz, Gem & aumlldegalerie, Berlin

Zanimivo je, da je perspektiva čudovitega Ženska z biserno ogrlico je pod par. Pravokotniki, ki jih je ustvarila miza, ogledalo v ebanovem okvirju in vodoravne okenske vodnice, se nekoliko neredno razprostirajo in se ne morejo pravilno zbližati do ene točke izginjanja. Dve liniji izginjanja, ki ju je mogoče dobiti s povezavo ustreznih medeninastih čepov na sedežu stola v ospredju, se sekata pod vodoravno črto, vendar lahko to napako povzroči dejstvo, da sami čepi prvotno niso bili postavljeni z matematično natančnostjo. To nenavadno stanje geometrijske motnje, ki nikakor ne vpliva na mirnost prizora, je morda povezano z dejstvom, da je Vermeer močno predelal sliko. Prvotna kompozicija je imela citron, ki je počival na stolu v ospredju, velik zidni zemljevid je visel za figuro in dodatne talne ploščice pod mizo (slika 16), vse pa jih je umetnik sam verjetno naslikal iz estetskih motivov. Na žalost infrardeči radiogram, ki je razkril te spremembe, ni dovolj oster, da bi lahko izvlekel pravokotnike ali razdalje, ki jih ustvarja zdaj skrita talna ploščica. Če ne drugega, te anomalije dokazujejo našo strpnost do napak v perspektivi in ​​morda tudi to, da slikar pri uporabi perspektive ni bil slepo doktrinar.

Z vidika perspektivne gradnje je izjema pri bisernih slikah Ženska z lutnjo. Površina te nesrečne slike je tako opustošena s časom in morda tudi s človekom, da bi se zdilo, da bi presojanje natančnosti njegove perspektive dejalo slabo voljo.Kljub temu je slika prvotno ponujala veliko perspektivnih namigov, od katerih so nekateri še vedno na voljo. Pravokotniki, ki jih tvorijo okenski elementi, se pravilno konvergirajo proti osrednji točki izginjanja. Tisti v ozadju so nekoliko dvoumnejši, predvsem zaradi težav pri interpretaciji njegovih nejasnih obrisov in kratkih odsekov. Dve liniji razdalje, ki ju je mogoče dobiti s talnih ploščic, se znatno zbližata pod črto obzorja. Zanimivo je, da se ploščice same sekajo z dnom stene ozadja na poljubni točki, kar je za Vermeer precej netipično. Še bolj nekoherentne so linije izginjanja, ki jih povzročajo naramnice in zaključki stola v ospredju. To žalostno stanje je treba pripisati še posebej uničujočemu stanju spodnje polovice slike, kjer je stebre in naramnice stola komaj mogoče ločiti od blatne modrine prta, kar daje videz, da je bil močno predelan z roko, ki ni Vermeer & # 39s. To je žalostno, ker je jasno, da je bila slika eden najbolj poudarjenih umetnikovih komentarjev na dramatično preobrazbo, ki jo lahko doživijo oblike predmetov, ko jih postavimo v strogo geometrijsko perspektivo. V tem delu je bila kompozicijska shema skrbno zasnovana, da bi poudarili, kako so zaključki levjih glav stola v ospredju, ki se v resnici udobno prilegajo na dlani, skoraj veliki kot plaha glava mladega glasbenika. pravilno projicirana na ravno površino platna. Kljub razliki v razpoloženju obeh del, perspektivna armatura Ženska z lutnjo opozarja na tiste bolj pisane Policist in smejalka, minus, seveda, slednja se kaže.

Glede na zapletenost Umetnost slikanja, izjemno je, da poglobljen tehnični pregled platna ni odkril pentimentija ali gradbenih linij, kar kaže na to, da sta bila tako kompozicija slike kot perspektiva temeljito izdelana, preden je umetnik na platno postavil čopič. Skupaj z Glasbena lekcija ta mojstrovina je Vermeerjeva najbolj zavzeta perspektiva, čeprav je pričakovati nekaj manjših nepravilnosti.

Tako pravokotne kot razdaljske črte se na svojih ustreznih točkah izginjanja izjemno natančno konvergirajo v primerjavi s prejšnjimi deli. In kar je mogoče presoditi, se izginjajoče črte stojnice precej lepo zbližajo, zelo blizu črte obzorja. To je še posebej opazno, ker je presečišče precej oddaljeno od površine slike. Če kotov stojala ne bi bilo mogoče izslediti z obscuro kamere ali okvirjem za risanje, bi izračun pravilne razdalje od osrednje točke izginjanja do točke izginjanja štafelaja & quot; slučajne & quot točke izginotja vključeval precej resne intelektualne akrobacije. Po drugi strani pa črte izginjanja, ki jih ustvarjajo ozadje in stoli v ospredju, niso razrešene z enako natančnostjo. Nikakor ne moremo vedeti, ali je takšna nenatančnost posledica mehanskih težav s projiciranjem izjemno dolgih črt, nepopolnega sledenja ali nesporazuma glede tega, kje najti točke izginjanja predmetov, ki so usmerjeni poševno, vendar ne pod 45 stopinj proti vidno polje gledalca. Izginjajoče črte slikarskega blata oddajajo določeno natančnost, ki pa jo je najverjetneje mogoče pripisati težavi pri pridobivanju polnih perspektivnih črt, ki četudi ne bi bila popolnoma izračunana, skoraj ne bi vplivala na sliko sicer presenetljiva raven perspektive. Vsekakor pa je nedavni pregled slike razkril motnje na površini barve blizu točke izginjanja blata, ki jih je lahko povzročil vstavljanje čepa v platno. Verjetno bi na vrvico pritrdili vrvico in jo napeli, da bi označili ali, bolj verjetno, preverili, kako izginjajoče črte stolijo.

V poskusu, da dokaže, da Vermeer kamere obscura ni uporabil kot sredstvo za sledenje sestavi Umetnost slikanja, Gerhard Gutruf in Hellmuth Stachel 10 sta opozorila na nekaj manjših napak v perspektivi. Na primer, pokazali so, da na desni strani slikarjeve desne nogavice manjka en vogal črne ploščice (slika 17), in menijo, da je predokor obeh stolov izkrivljen. Poleg tega trdijo, da je sedež slikarskega blata večji od sedeža obeh stolov, njegovi čelni robovi pa so skoraj vzporedni s prečko in osnovno črto, ki povezuje obe nogi, in jo naredi bližje aksonometričnemu pogledu kot perspektivi in ​​mdashal avtorji priznavajo, da je to lahko posledica dejstva, da je ustrezna točka izginjanja približno & quot; 5,4 metra & quot; od leve mejne črte slike. Avtorji so tudi ugotovili, da se črne ploščice v spodnji vrstici spodaj ne nadaljujejo. Takšne nepravilnosti pa so tako majhne, ​​da se lahko vprašamo, ali jih je mogoče smiselno razvrstiti kot dokaz, katero metodo je umetnik morda uporabil ali ne, da bi ustvaril svoje perspektive. Neizogibno je, da bi se pri skoraj vsakem postopku pojavile nekakšne napake, zlasti pri upodabljanju predmetov, postavljenih pod rahlo poševnimi koti glede na vidno polje gledalca, katerih nekatere točke oddaljenosti so lahko tako daleč od površine slike, da lahko nariše s precejšnjimi težavami. Mogoče je na primer, da manjkajoča konica črne ploščice ni nič drugega kot estetska izbira.

sl. 18. Umetnost slikanja
c. 1662–1668
Olje na platnu, 120 x 100 cm.
Kunsthistorisches Museum, Dunaj

Toda najresnejše odstopanje od geometrično natančne perspektive v tej mojstrovini je & quotidden & quot; v oblazinjenem stolu, ki ga nelegantno odreže desni rob slike (slika 18). Predvidoma je stol enak stolu, postavljenemu bočno v skrajnem levem ospredju, in prihrani manjše spremembe kot tistemu v ospredju Ljubezensko pismo. Poleg tega, da se strukturni elementi obtoženega stola večkrat sekajo z nogami stojala, kar povzroča precej nenavadno kompozicijsko nered, ni treba t-kvadrata, ki bi pokazal, da se njegove noge in naramnice resno nagibajo v smeri urnega kazalca. Ker obstaja malo razlogov, da bi verjeli, da je bil stol sam pokvarjen, bi mdashit verjetno bil strukturno nezdrušen, zato ne bi verjetno prišlo do takšnih napak, če bi ga obdelali z geometrijsko konstrukcijo, kjer bi uporabili merilne instrumente. Prav tako ni nobenega verjetnega razloga, da bi to krivili za risalni okvir. Napako bi lahko napačno povezali z izkrivljanjem, ki ga povzroči leča obscure kamere na obrobju projekcije, vendar tega ni mogoče razumno napredovati, razen če ni zasnovan nekakšen eksperiment za preizkušanje takšne hipoteze. Poleg tega desna obroba zemljevida nad stolom ne kaže takšnega nagiba. Koliko je vredno, fotografija posnete fotografije rekonstrukcije prostora, ki jo vidimo skozi kamero obscura, ne kaže nobenega nagiba, čeprav je stol precej nefokusiran. 11.

V velikem obsegu Gospodarica in služkinja, ki je morda sledilo Umetnost slikanja, obstaja le nekaj šibkih znakov linearne perspektive. Poševni kot svetlo sivega vrha škatle za nakit sporoča, da je črta obzorja nad zgornjo površino škatle. Ortogonale, ki jih ustvarja desni rob mize, in enajst napisanih vrstic, ki jih je na črki komaj razbrati, lahko uporabimo za načrtovanje osrednje točke izginjanja nekje na njej, če ni preveč škodljiva služkinja levo podlaket ali oblačilo oljčne barve nad njo.

V & quotsicient & quot obesekih, Astronom in Geographer, je medsebojno delovanje med perspektivo in ravninsko površino platna posebej zanimivo. V Astronom namišljena linija obzorja prehaja od leve proti9). Nato preide skozi dolžino znanstvenika, ki sega v roko, in vzpostavi formalno vez med perspektivo in kompozicijo, ki njegovemu delovanju prinese namensko odločnost. Nobena od teh slik ni opremljena s ploščicami. To je najverjetneje zato, ker je prizor na sliki razporejen tako, da bi bilo videti le nekaj nepopolnih ploščic, kar bi otežilo dojemanje celotnega vzorca tal, hkrati pa ne bi imelo pojma o prostorski recesiji. V Geograf slikar je morda gledalčevemu vidnemu polju potegnil pokončno postavljen stol, da bi obogatil tridimenzionalni prostor.

sl. 19. Astronom (podrobno)
Johannes Vermeer
1668
Olje na platnu, 50 x 45 cm.
Musée du Louvre, Pariz

V stilsko Čipkarica in Kitara slikar je očitno našel malo koristi za linearno perspektivo, namesto tega pa se je odločil za zaporedje ravnin (tj. prekrivanje) za opredelitev prostora, čeprav nekoliko šibko glede na dela iz istega obdobja. Zdi se, da sta bili obe sliki namenjeni branju bolj kot planimetrične površine, pri čemer naj bi vladali tekstura, vzorec in svetloba.

Perspektiva Ljubezensko pismoje natančno opredeljen z umikajočimi se pravokotniki, ustvarjenimi s povezovanjem konic talnih ploščic in visečo palico zemljevida v ospredju. Vendar pa Steadman trdi, da & quot; obstaja veliko podrobnosti, ki ob natančnem pregledu skupaj kažejo, da so deli kompozicije v ospredju v Ljubezensko pismo jih je Vermeer sestavil kot okvirne elemente za pogled onstran in ne kot popolnoma skladen prikaz neke resnične odprtine vrat. & quot 12 Razgledna točka je še posebej oddaljena od ozadja. Kljub skrbni perspektivni konstrukciji občutek prostorske globine izpodbija dvoumno upodabljanje sobe v ospredju, ki povprečnemu gledalcu ni lahko razumljivo. Neki zgodnji pisatelj je predlagal, da je bila soba v ozadju odsev v visokem ogledalu, postavljenem na steno majhne, ​​slabo osvetljene sobe.

Notranji prostor Lady piše pismo s svojo služkinjoje nedvomno eden najbolj vznemirljivih umetnikovih opusov. Pravokotniki okenskega okvirja in zaporedje belih talnih ploščic oko diskretno vodijo proti osrednji točki izginjanja. Črte razdalje dveh najbolj oddaljenih ploščic so približno narisane, vendar tako manjše odstopanje v geometrijski popolnosti popolnoma neopaženo preide na vsakogar brez ravnila. Prekrivajoče se oblike stola, mize, dveh figur in slike v sliki se zaključijo s skromno pobeljeno steno, kar potrjuje občutek globine, ustvarjene s perspektivo, hkrati pa povezuje najpomembnejše ikonografske elemente slike. Stol v ospredju je postavljen na 45 stopinj glede na vidno polje gledalca, zato se njegove izginjajoče črte pravilno sekajo na isti točki kot ploščice.

Perspektiva Alegorija vere je morda tako konvencionalno zasnovan kot slika sama. Medtem ko se najbolj desne črte, ki nastanejo z naramnicami stolčka v ospredju, pravilno konvergirajo na isti točki na liniji obzorja kot tiste na talnih ploščicah in predmetih, so postavljene pod kotom 45 stopinj glede na vidno polje & m 39 ploščice, ki se konvergirajo levo, se sekajo na točki, ki je odločno pod črto obzorja. Poleg tega ne ustrezajo tistim na stolu, ki pa so pravilno narisani, ker padejo v točko, enako oddaljeno od osrednje točke izginjanja. Takšno anomalijo, ki se zdi bolj sistematična kot naključna, je težko razložiti.

Brez dvoma, Dama, ki stoji pri devici predstavlja najbolj shematično perspektivo Vermeerjevega opusa, v nekaterih pogledih pa opozarja na votle, škatlaste prostore, ki so običajno prikazani v priročnikih za perspektivo obdobja. Vermeer morda v nobenem drugem delu ni uporabil linearne perspektive, da bi tako eksplicitno nadzoroval pozornost gledalcev. Skupaj s strogo določeno recesijo talnih ploščic pravokotniki & ndashboth levo in desno od veličastne figure & ndash povlečejo gledalca v vibrirajoč, a matematično izmerjen prostor, kjer ga pozivajo, naj se sprijazni z osamljeno postavo glasbenika, mrtvo središče slike.

Nasprotno, prostor Dama, ki sedi pri devici ostaja razmeroma ravno, kljub močnim pravokotnikom deviškega. Perspektiva, čeprav je s tehničnega vidika v veliki meri natančna, kompoziciji ni tako funkcionalna kot perspektiva, Dama, ki stoji. To je predvsem zato, ker je točka izginjanja postavljena za ramo figure, morda predaleč v desno, kar ustvarja velik, odprt prostor, ki deli figuro od njenega instrumenta. Za primerjavo, upoštevajte, kako je slika in deviški od Dama, ki stoji so zaznane kot enojna, tesno povezana ekspresivna entiteta

V vsakem primeru imamo vtis, da so zrele perspektive Vermeerja v veliki meri natančne, nekatere presenetljivo ali celo po nepotrebnem. Na primer z dokončanjem perspektive talne ploščice, ki jih skriva stol v ospredju Dama, ki stoji pri devici (sl. 20), je razvidno, da je tanka trikotna oblika, ki se nahaja neposredno pod sedežem stolčka v ospredju (na spodnjih diagramih označena z rdečo barvo), pravilno pobarvana s svetlo sivo barvo, da označi prisotnost bele ploščice. Če bi bila zadevna ploščica upodobljena s črno barvo, bi bil učinek ob splošni estetiki slike zanemarljiv.

O drugem primeru natančnosti Vermeerjevih perspektiv govori Steadman. V svojih geometrijskih rekonstrukcijah je ugotovil, da je vzorec talnih ploščic v vseh primerih naslikan zelo natančno. & quot! Nikoli se ne zgodi, da bi bili na diskretnih delih tal najdeni nezdružljivi deli vzorca. Se pravi, vzorec se vedno pravilno poveže za ovirami. To je na primer v nasprotju s perspektivo talnih vzorcev v Pieter de Hooch & # 39s Ženska, ki pije z dvema moškima. V tem delu je De Hooch dodal dodatno nemogoče vrsto talnih ploščic na levi, da bi ustvaril bolj očiten prostor za žensko in stransko mizo. Če se ta vrsta ploščic razširi na zadnjo steno, se vidi, da pade zunaj sobe, čeprav to dejstvo skriva postavitev večje mize in sedečega gospoda. & Quot 13 Poleg tega Steadman ugotavlja, da če vzorec ploščice je zaključena za figurami de Hooch & # 39s Vojak, ki plača hostesi postane jasno, da podrobnosti De Hoocha niso v skladu s pravilno perspektivno sliko mreže.


Astronomski finale

___ je veliko telo, ki z jedrsko fuzijo proizvaja svojo svetlobo.

A ___ je, ko ta material gori, ko zadene zemeljsko atmosfero. Znana je tudi kot zvezda padalka.

Metoda ___ vključuje sledenje meteoritski sledi na nebu in iskanje po tleh.

___ so najmanj spremenjeni od nastanka. Imajo veliko ogljika v obliki organskih spojin, hlapnih snovi in ​​oksidiranih snovi. Domnevajo, da izvirajo iz asteroidov, ki so bili prirasli daleč od sonca.

___ je razširitev zemeljskega ekvatorja na nebesno kroglo.

Zaradi njegovega gibanja na tej poti Sonce vzhaja 4 minute [prej / kasneje] vsak dan.

To je prvi odkril ___.

Če Venera kroži okoli sonca, planet [bi moral / ne bi smel] iti skozi faze, kot je luna.

vse orbite planetov so elipse s soncem v enem žarišču

planeti na različnih razdaljah od sonca v enaki količini pometajo enaka območja

enako, ker uporabljamo te enote

Zakaj so enake namesto sorazmerne?

Masa se meri v enotah ___ mase.

___ je, kako velika je ta stvar. Njegova enota SI je ___.

planeti na različnih razdaljah v enakem času pometajo enaka območja

Ohranjanje te količine se uporablja v drugem Keplerjevem zakonu, ki pravi, da ___.

Če je razdalja od središča centrifuge večja, se hitrost [poveča / zmanjša].

V našem sončnem sistemu je ___ točka v orbiti planeta, kjer je najbližje soncu in se najhitreje premika. Točka, kjer je najbolj oddaljena od sonca in se počasneje premika, se imenuje ___.

___ je eno najbolj vulkansko aktivnih teles v sončnem sistemu.

___ ima ledeno školjko in notranjost vode. Ima napake, kraterjev pa ni.

___ je največji in ima magnetno polje.

Druga vrsta velikega gibanja je ___ kot na kolesu.

Pravilno ali napačno. Pri drugi vrsti gibanja bi imele vse točke predmeta enako obdobje vrtenja.

star približno 4 milijarde let

Koliko so stara zemlja, sončni sistem in sonce?

celotna energija, ki jo oddaja energijski tok črnega telesa

Vroče predmeti dosežejo največjo intenziteto na [nižji / višji] valovni dolžini in oddajajo več svetlobe na [vseh / nekaterih] valovnih dolžinah kot hladnejši predmeti.

Stefan-boltzmannov zakon meri ___. To je njegova formula: F = (5,67 * 10 ^ -8) T ^ 4, kjer F predstavlja ___.

obročast mrk dlje od

Popoln Sončev mrk je doživel ___, najtemnejši del lunine sence na zemlji. To se zgodi vsakih ___ na Zemlji.

Delni mrk se pojavi v ___, kjer senca ni tako temna. To se zgodi približno ___.

___ je neke vrste sončni mrk, kjer je okoli lune obroč svetlobe. To se zgodi, ko je luna [bližje / dlje] od zemlje.

A ___ je neke vrste Sončev mrk, pri katerem nekateri deli Zemlje doživijo popoln, drugi deli pa vidijo le obročast.

Luna poskuša to izboklino potegniti nazaj [naprej / pod] črto in upočasni vrtenje Zemlje.

___ je, ko je sonce med zemljo in zunanjim planetom.

___ je, ko je notranji planet med soncem in zemljo.

moč vatov joulov energije sekunde

___ je hitrost, pri kateri se energija odda ali porabi in se meri v ___ ali ___ na ___.

___ je moč / območje. ___ je moč / čas.

__ je videti, kako svetla je zvezda.

___ je dejanska svetlost zvezde.

___ je, kako svetla zvezda se opazovalcu prikaže. Večja je številka, temnejša je.

__ razpad je, ko jedro odda elektron ali pozitron.

Valovi in ​​delci v p valovih aka ___ valovi se gibljejo na enak način. Lahko gredo skozi [trdne snovi / tekočine / oboje].

___ imajo dihanje navzven.

___ premaknite se, da naredite nogometno obliko tako vodoravno kot navpično.

___ je, ko se ena polobla premika v nasprotni smeri druge poloble.

Marije so narejene iz ___.

___ je gibanje zvezde proti nam ali stran od nas.

jovijski planeti plinski velikani

Naštej planete v tej kategoriji.

___ / ___ so večji planeti, ki nimajo trdnih površin. Večinoma so narejene iz plina, imajo majhne količine kamnin globoko v jedrih, imajo veliko hlapnih snovi in ​​so bolj oddaljene od sonca.

Njihovo ozračje je večinoma narejeno iz ___ in ___.

atomi so večinoma prazen prostor

Ernest Rutherford je odkril, da ___ in da elektroni krožijo okoli jedra.

Devterij je izotop ___ z ___ nevtronom.

Osnovno stanje je n = ___.

Za prehod z višje na nižjo raven [absorpcija / izguba] energije je enaka razliki med nivoji.

Serija ___ vključuje elektronske prehode ___ sevanja med n = 2 in višjimi nivoji.

mgravitacijavišina je formula za ___.

p = mv je formula za ___.

L = rmv je formula za ___. (r = razdalja)

Toplotna energija je kinetična energija ___.

Kemična energija je energija, shranjena v __.

Pravilno ali napačno. Te okrepljene plime in oseke se bodo pojavile, ko sta sonce in luna na isti ali nasprotni strani, ker bo v obeh primerih nastala plimovanje.

___ so atomi, ki gredo skozi ta postopek.

Pravilno ali napačno. Ta proces potrebuje le toliko energije, da pretrga vez. Ni nujno, da je točen znesek.

___ je, ko se elektron premakne za eno stopnjo navzgor. Energija, potrebna za njegovo premikanje navzgor, je razlika med nivoji energije.

Pravilno ali napačno. Včasih bo šlo mimo več planetov.

proti spektroskopiji stran

Pravilno ali napačno. Ta točka je lahko v enem od teles.

Ko se zvezda ziba okoli te točke, se modro premakne, ko se premakne [proti / stran] od nas in
rdeče premaknjeno, ko se odmakne [proti / stran] od nas. Te premike merimo z uporabo ___.

Ta metoda zaznavanja planeta se imenuje ___.

V teleskop se vstavi ___, ki blokira svetlobo zvezde, ne pa tudi ___ (zunanja atmosfera zvezde), da naredi umetni mrk.

Planeti, ki se ne vrtijo, bi imeli ___ celico hadley za vsako poloblo.

Hitreje kot se planet vrti, [bolj / manj] hadleyjevih celic dobi.

To se zgodi na Zemlji, ko se vetrovi na severni polobli preusmerijo v [desno / levo] in južni vetrovi v [desno / levo] zaradi dejstva, da se ekvator premika veliko hitreje od polov.

Pravilno ali napačno. Če nekaj vrnete z ekvatorja na polove, se objekt premika v ravni črti, vendar izgleda, da je ukrivljen.

Venera izhlapi oceani zavrejo uv žarki h co2

[planet] je izkusil utekli toplogredni učinek. Venerino ozračje je toplejše, zato se njeni oceani segrejejo in ___. Posledica je več vodne pare v ozračju in več toplogrednih plinov. Ta postopek se ponavlja do ___. Od tam ___ lomi vodno paro v ozračju. Tako lahko vžigalnik ___ pobegne iz ozračja, medtem ko ___ ostane zadaj.

Zemljo je udaril velik predmet, verjetno je velikost Marsa iz plašča iztisnila veliko materiala, ne pa tudi njena jedrna skala, ki je okoli zemlje tvorila obroč in se zgostila v luno

___ se segreva z UV svetlobo in vsebuje ozonski plašč.

___ zažge meteorje. Težko je preučevati, ker je previsok za balone in prenizek za satelite.

___ molekule postanejo radikali in ioni. Segreva se z UV in rentgenskim žarkom.

Naše vzdušje je večinoma ___. Obstajajo tudi ___, ___ in ___.

napačno (ima kovinsko jedro, vendar zelo šibko magnetno polje)

Pravilno ali napačno. Venera se ne vrti.

Pravilno ali napačno. Venera ima tektoniko plošč.

Pravilno ali napačno. Venera ima geološko aktivnost, korone in udarne kraterje.

Pravilno ali napačno. Venera nima kovinskega jedra, ima pa vseeno magnetno polje.

Vendar ima le Zemlja toplo ___, ki je nad troposfero.

Mars je [bolj vroč / hladen] kot zemlja.

Propadel je nase zaradi lastne gravitacije, začel se je vrteti in segrevati ter zgoščen v ravno ___.

Planeti so se začeli oblikovati s postopkom, imenovanim ___, počasnim nabiranjem snovi.

___ se je zgodilo, ko so bili zemeljski planeti zasuti z asteroidi, ki so zarezali njihove površine.

Luna ___ vzhaja ob 12. uri in zahaja ob 12. uri.

Luna ___ vzhaja ob sončnem zahodu in zahaja ob sončnem vzhodu.

Luna ___ vzhaja ob polnoči in zahaja opoldne.

Voskanje pomeni, da luna postaja [večja / manjša].

Luna prve ali tretje četrtine mora biti nad glavo, ko sonce [vzhaja / zahaja / oboje].

Polna luna mora biti na poldnevniku blizu [časa.]

enakonočje pomladansko enakonočje jesensko enakonočje ekvator

poletni solsticij tropic raka

To vpliva na to, kako dolgo sonce ostane na nebu in kako se svetloba širi po površini.

___ je, ko sta dan in noč enako dolga. A ___ označuje začetek pomladi, ___ pa začetek jeseni. Sonce bi te dni nad glavo ___.

___ je takrat, ko sonce najbolj neposredno sije na severni polobli in je na severnem polu 24 ur sončna svetloba. Medtem je južni pol 24 ur v temi. Sonce bi čez ta dan nad glavo ___.


Orbite

Naklon je eden od šestih orbitalnih elementov, ki opisujejo obliko in usmeritev nebesne orbite. To je kot med orbitalno ravnino in referenčno ravnino, ki je običajno naveden v stopinjah. Za satelit, ki kroži okoli planeta, je referenčna ravnina običajno ravnina, ki vsebuje ekvator planeta. Za planete v Osončju je referenčna ravnina običajno ekliptika, ravnina, v kateri Zemlja kroži okoli Sonca. [1] [2] Ta referenčna ravnina je najbolj praktična za opazovalce na Zemlji. Zato je naklon Zemlje po definiciji nič.

Namesto tega bi lahko naklon izmerili glede na drugo ravnino, kot je Sončev ekvator ali nespremenljiva ravnina (ravnina, ki predstavlja kotni moment Sončevega sistema, približno orbitalna ravnina Jupitra).

Večina planetarnih tirnic v Osončju ima razmeroma majhne naklone tako medsebojno kot do Sončevega ekvatorja:

Naklon
Ime Naklon
do ekliptike
Naklon
do Sončevega ekvatorja
Naklon
na nespremenljivo ravnino [3]
Zemeljci Živo srebro 7.01° 3.38° 6.34°
Venera 3.39° 3.86° 2.19°
Zemlja 0 7.155° 1.57°
Mars 1.85° 5.65° 1.67°
Plinski velikani Jupiter 1.31° 6.09° 0.32°
Saturn 2.49° 5.51° 0.93°
Uran 0.77° 6.48° 1.02°
Neptun 1.77° 6.43° 0.72°

Po drugi strani pa imata pritlikava planeta Pluton in Eris naklon do ekliptike 17 ° oziroma 44 °, velik asteroid Pallas pa je nagnjen na 34 °.

Naravni in umetni sateliti

Nagib orbit naravnih ali umetnih satelitov se meri glede na ekvatorialno ravnino telesa, okoli katerega krožijo, če krožijo dovolj blizu. Ekvatorialna ravnina je ravnina, pravokotna na os vrtenja osrednjega telesa.

Naklon 30 ° bi lahko opisal tudi s kotom 150 °. Dogovor je, da je normalna orbita progradna, orbita v isti smeri, kot se planet vrti. Nakloni, večji od 90 °, opisujejo retrogradne orbite. Tako:

  • Naklon 0 ° pomeni, da ima telo, ki kroži, progradno orbito v ekvatorialni ravnini planeta.
  • Naklon večji od 0 ° in manjši od 90 ° opisujeta tudi programirane orbite.
  • Naklon 63,4 ° pogosto imenujemo a kritični nagib, ko opisujejo umetne satelite, ki krožijo okoli Zemlje, ker nimajo nobenega drevesa apogeja. [4]
  • Naklon natanko 90 ° je polarna orbita, v kateri vesoljsko plovilo prehaja čez severni in južni pol planeta.
  • Naklon večji od 90 ° in manjši od 180 ° je retrogradna orbita.
  • Naklon natanko 180 ° je retrogradna ekvatorialna orbita.

Za lune zemeljskih planetov, ki jih povzročijo udarci, ki niso preveč oddaljeni od svoje zvezde, z veliko razdaljo med planetom in luno, so orbitalne ravni lun zaradi plime s zvezde poravnane z orbito planeta okoli zvezde, če pa planet –Lunska razdalja je majhna, lahko je nagnjena. Za plinske velikane so orbite lun običajno usklajene z ekvatorjem orjaškega planeta, ker so te nastale v okoliplanetarnih diskih. [5]

Eksoplaneti in več zvezdni sistemi

Naklon eksoplanetov ali članov več zvezd je kot ravnine orbite glede na ravnino, pravokotno na vidno polje od Zemlje do predmeta.

  • Naklon 0 ° je orbita, kar pomeni, da je ravnina njegove orbite vzporedna z nebom.
  • Naklon 90 ° je orbita na orbiti, kar pomeni, da je ravnina njegove orbite pravokotna na nebo.

Ker se beseda "naklon" uporablja v eksoplanetičnih študijah za ta naklon vidne črte, mora torej kot med orbito planeta in vrtenjem zvezde uporabljati drugačno besedo in se imenuje kot kota vrtenja ali poravnava vrtilne orbite. V večini primerov usmerjenost rotacijske osi zvezde ni znana.

Ker metoda z radialno hitrostjo lažje najde planete z orbitami bližje robu, ima večina eksoplanetov, ki jih najdemo s to metodo, naklone med 45 ° in 135 °, čeprav nagib v večini primerov ni znan. Posledično ima večina eksoplanetov, ki jih najdemo z radialno hitrostjo, prave mase, ki niso več kot 40% večje od njihovih najmanjših mas. Če je orbita skoraj nasploh, zlasti za superjove, zaznane z radialno hitrostjo, so lahko ti predmeti dejansko rjavi ali celo rdeči palčki. Poseben primer je HD 33636 B, ki ima resnično maso 142 MJ, kar ustreza zvezdi M6V, medtem ko je bila njegova najmanjša masa 9,28 MJ.

Če je orbita skoraj na robu, lahko vidimo planet, ki prehaja svojo zvezdo.


Journal Club Teden 8 Odgovori

Članek je dostopen na https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.2309 Za dostop do članka se boste morali registrirati (kar je brezplačno), vendar Physics Today vljudno ponuja dostop do celotnega hrbta katalog vsem brezplačno med pandemijo COVID-19.

Odgovore (ki so prikazani tudi spodaj) lahko prenesete tudi v obliki PDF. Nekaj ​​najboljših povzetkov študentov je prikazano spodaj. Ta teden smo želeli najti študente, ki so dali neverjetne odgovore na vsa tri povzeta vprašanja. To nam je dejansko še otežilo delo, saj smo vsak teden resnično presenečeni nad kakovostjo vaših odzivov. Iskreno se opravičujemo, ker nismo vključili več vas. Težko je z besedami opisati, kaj je pri treh študentih izstopalo spodaj, toda njihovo razumevanje in način, kako so to zapisali na "papir", imajo resnično jasnost. Čestitamo Angeliki, Yenu Liu in Phinehasu (vsi sodelujejo v Journal Clubu od 1. tedna).

POVZETNA VPRAŠANJA - ANGELIKA

Zakaj so po vašem mnenju rdeči palčki tako zanimivo področje raziskav?

Na prvi pogled nebo razkrije, da je naša galaksija sestavljena iz večinoma soncu podobnih zvezd z največ 2 sončnimi masama. Vendar pa zaradi naše omejene svetlobne občutljivosti in izredne bledih zvezd pogrešamo tisto, kar je pravzaprav najpogostejši razred: rdeči palčki. Prvič, dejstvo, da so rdeči palčki tako pogosti v naši galaksiji, daje razlog za njihovo preučevanje, saj imajo več možnosti, da najdejo planet, ki gosti življenje. Drugič, rdeči palčki olajšajo iskanje planetov, podobnih Zemlji, in posledično potencialno zunajzemeljsko življenje. Če kroži okoli rdečega škrata, je planet velikosti Zemlje lažje zaznati zaradi manjšega razmerja med polmerom zvezde in polmerom planeta, zato bo potop svetlobne krivulje zaradi prehodnega eksoplaneta velikosti Zemlje povzročil veliko močnejši signal zatemnitve, lažje prepoznati. "Območje bivanja", kjer temperature omogočajo obstoj tekoče vode, je pokazatelj možnega življenja. Rdeči pritlikavci imajo nižjo svetilnost (saj je svetilnost pomanjšana z maso 4) in temperature, ki zmanjšujejo polmere kroženja planetov, ki krožijo, in bivalno območje se približa zvezdi. Planeti, ki prebivajo v tem območju, imajo več možnosti za prehod svoje gostiteljske zvezde z vidika Zemlje, pogostost tranzitov pa je večja. Rdeči pritlikavci povzročajo večjo verjetnost tranzitov, lažje odkrivanje in pogostejše, zaradi česar so zanimiva tarča pri iskanju življenja. Poleg tega se rdeči palčki zelo razlikujejo od zvezd, podobnih soncu, in zato lahko razkrijejo več o nastanku zvezdnih sistemov, drugačnih od našega Osončja, in nam tako dajo nova znanja.

Pogovorite se o različnih načinih, na katere astronomi uporabljajo spektralne črte.

Spektralne črte so temne črte, prikazane na zvezdnih spektrih, ki prikazujejo oddajanje in absorpcijo svetlobe pri določenih frekvencah. Z njimi lahko zaznamo eksoplanete z merjenjem natančnega gibanja različnih gostiteljskih zvezd. Nihajoča komponenta radialne hitrosti vzdolž vidne črte Zemlje lahko, namesto da bi gledala na "pravilno gibanje" v ozadju bolj oddaljenih "mirujočih" zvezd, ki so lahko sistematične napake in velja le za razmeroma blizu zvezd, da natančneje izmeri gibanja zvezde. Eksoplanet, ki kroži okoli zvezde, bo povzročil njeno »nihanje« zaradi njenega orbitalnega gibanja in to »nihanje« v vidnem polju vidnega polja (na Zemlji) je mogoče zaznati kot majhne Dopplerjeve premike. Spektralne črte se bodo premikale na rdeči konec spektra, ko bo zvezda nihala, in proti modrem koncu, ko bo nihala nazaj proti Zemlji. Drug način, kako je mogoče uporabiti spektralne črte, je ugotoviti velikost rdečega škrata. Leta 2010 je diplomant na univerzi Cornell odkril značilnosti v IR spektrih rdečih pritlikavcev, ki bi jih lahko uporabili za določanje temperature in kovinskosti zvezde (številčnost težjih od helijevih elementov) za določitev njenega polmera. To pa omogoča določanje polmera kroženja eksoplanetov, ko prečkajo zvezdni disk, kar vodi znanstvenike, da se lahko odločijo, ali je ta eksoplanet potencialni gostitelj življenja. Za zvezde, podobne Soncu, lahko spektralne črte razkrivajo tudi temperaturo, površinsko težo, kemično sestavo in fizikalne lastnosti, zaradi česar so spektralne črte ključno orodje za astronome v njihovih raziskavah.

Primerjajte tehnike mikroobjemanja in tranzitne fotometrije za iskanje eksoplanetov.

Obstaja nekaj metod za iskanje eksoplanetov, med katerimi sta dve mikroobjeznitvi in ​​tranzitni fotometriji. Microlensing je izkoriščanje optičnih napovedi: da je svetloba oddaljene zvezde lahko gravitacijsko upognjena pod vplivom bližje "leče" zvezde, ki poteka po isti vidni liniji do zvezde in opazovalca na Zemlji, na razdalji manj kot polmer Einsteinovega obroča sistema (obroč, v katerega je usmerjena popačena svetloba oddaljene zvezde). Če ima "leča" zvezda planet, ki kroži okoli nje, bo to povzročilo upadanje in voskanje navidezne svetlosti zvezde v ozadju. Še bolje, če se ta planet pravilno poravna s svojim gostiteljskim planetom v bližini polmera Einsteinovega obroča, bo to povečalo učinek leče. Spremembe v svetlosti oddaljene zvezde lahko razkrijejo značilnosti planetarnega sistema "leče". V nasprotju s tem tranzitna fotometrija vključuje opazovanje različne svetlosti zvezde, ko planet, ki kroži, prehaja njeno površino. Ta metoda je primernejša za majhne zvezde, saj svetlobna krivulja planeta sledi 1 / R 2, zato bo zvezda s polovičnim polmerom Sonca povzročila 4-krat močnejši signal zatemnitve, kot če bi isti planet prehajal sonce podobno zvezda. Tranzitna fotometrija je primerna metoda tudi za rdeče pritlikavke, saj njihove nižje svetilnosti približajo 'bivalno območje', zaradi česar so eksoplaneti, ki jih je vredno opazovati (tisti v tem območju), bližje zvezdi in so pogosteje tranzitirani.

POVZETNA VPRAŠANJA - YEN LI

Zakaj so po vašem mnenju rdeči palčki tako zanimivo področje raziskav?

Podatki misije Kepler, ki se nanašajo na porazdelitev velikosti planetov, ki krožijo okoli rdečih palčkov, kažejo, da imajo planeti v sistemih rdečih palčkov pogosteje manjši polmer (med 0,5 in 1,5-kratnim polmerom Zemlje). Večina planetov v odkritih sistemih rdečih pritlikavk je primerljive velikosti z Zemljo. Poleg tega je bilo izračunano, da "obstaja približno 0,5 planeta velikosti Zemlje na bivalno območje rdečih pritlikavcev". Rdeči pritlikavci so tako zanimivo področje raziskav, saj ponujajo vpogled v odkrivanje eksoplanetov, podobnih Zemlji, z možnimi znaki življenja. Ker je najpogostejša vrsta zvezde v naši galaksiji, obstaja večja verjetnost, da bo eksoplanet, ki skriva življenje, obkrožil rdečega škrata (v nasprotju s soncem, na primer zvezdo).

Pogovorite se o različnih načinih, na katere astronomi uporabljajo spektralne črte.

Dopplerjev premik se zgodi, ko se vir vala premakne glede na opazovalca ali pa se opazovalec premakne glede na vir: zaznane frekvence se bodo premaknile navzgor ali navzdol po spektru, odvisno od tega, ali je relativno gibanje predmeta proti ali od opazovalca. Z merjenjem Dopplerjevega premika spektralnih linij lahko astronomi zaznajo komponento radialne hitrosti zvezd, če ta komponenta niha, kar lahko nakazuje, da jo kroži planet. Tudi astronomi uporabljajo spektralne črte za razpoznavanje lastnosti zvezd - na primer sončne absorpcijske črte lahko uporabimo za izdelavo modelov, ki se uporabljajo za določanje lastnosti, kot so temperatura, kemična sestava in površinska gravitacija. (Absorpcijske črte se pojavijo, ker plin iz zunanjih slojev zvezde absorbira določene valovne dolžine svetlobe.) Podobne metode lahko uporabimo pri rdečih pritlikavcih, če analiziramo njihov infrardeči spekter - ugotovimo njihovo temperaturo in kovinskost.

Primerjajte tehnike mikroobjemanja in tranzitne fotometrije za iskanje eksoplanetov.

Gravitacijsko leče je, kadar gravitacijski vlek masivnega predmeta povzroči, da se svetloba oddaljenih virov upogne ali popači. Microlensing je oblika gravitacijske leče, pri kateri zvezda v ospredju deluje kot leča in upogiba svetlobo iz vira v ozadju. Ko je eksoplanet prisoten, če pride do srečne poravnave, astronomi opazijo pronicljiv zdrs v svetleči krivulji, ki jo povzroči leča v ospredju. Metoda mikroobjemanja je najboljša pri odkrivanju težjih eksoplanetov in planetov daleč od Zemlje z orbiti daleč od njihovih zvezd, ni pa tako dobra za iskanje več eksoplanetov ali ponovno odkrivanje istega.

Metoda tranzitne fotometrije vključuje zaznavanje svetlobe zvezd in iskanje zatemnitve, kar lahko pomeni, da eksoplanet prehaja čez zvezdo (blokira nekaj zvezdine svetlobe, ko prehaja vzdolž njene orbite). Opaženo zatemnitev je obratno sorazmerna z obsegom polmera zvezde, zato ta metoda bolje deluje pri manjših zvezdah, kot so rdeči palčki. Poleg tega je ta metoda za razliko od metode mikroobjemanja boljša za eksoplanete v bližnjih orbitah. Uporablja se lahko za izračun premerov eksplanetov in je dobra metoda za vesoljske teleskope, kot je Kepler, vendar ima svoje omejitve: ne more zaznati eksoplanetov, ki ne prečkajo zvezd, ali natančno oceniti mase eksoplaneta.

POVZETNA VPRAŠANJA - PHINEHAS

Zakaj so po vašem mnenju rdeči palčki tako zanimivo področje raziskav?

Če bi bile naše oči primerne za daljše valovne dolžine blizu infrardečega dela spektra, bi nebo, ki ga vidimo, napolnili Rdeči palčki.Zaradi tega in drugih razlogov so te zvezde (čeprav so najbolj razširjene v galaksiji) zelo spregledane, zaradi česar je zelo zanimivo področje raziskav. Rdeči pritlikavci so v primerjavi z zvezdami, kot je naše sonce, precej bolj zatemnjeni, kar olajša iskanje planetov, ki bi jih lahko obkrožali, imenovane eksoplaneti, in morda Zemljo kot planete v bivalnem območju. Tehniki, kot sta "mikroobjemanje" in "tranzitna fotometrija", so veliko olajšale iskanje eksoplanetov in posledično se je pokazalo, da približno 40% Rdečih palčkov gosti planete "superzemlje", ki potencialno vsebujejo tekočo vodo in tekoče oceane. Drugi razlogi, zaradi katerih so rdeči palčki zanimivi, je njihov pomen. Uporabljajo se za izračun starosti zvezdnih kop, saj so tako dolgožive in olajšajo preučevanje planetarne tvorbe in "narave planetarnih sistemov", ki krožijo okoli nje.

Pogovorite se o različnih načinih, na katere astronomi uporabljajo spektralne črte.

Razlogi, zaradi katerih astronomi toliko vedo o predmetih in krajih, ki so tako daleč od Zemlje, so podatki, ki jih dobijo iz svetlobe. To nam pove, kako svetle so, kako se premikajo, njihova sestava in stvari, ki so povezane z razkrivanjem skrivnosti o Rdečih palčkih. Svetloba je elektromagnetno sevanje in različne oblike svetlobe tvorijo elektromagnetni spekter. Zato naj bi bili podatki, ki se v obliki valovne dolžine prikazujejo od zvezd, kot so rdeči palčki, spektri. Astronomi lahko preučujejo oblike črt v takšnih spektrih, ki lahko dajo informacije o gostotah, gibih in magnetnih poljih, da bi razumeli "arhitekturo" sistemov, kot je "Gl 876". Atomi ali ioni oddajajo svetlobne valove, ki so zanj značilni, znani kot emisijske črte na spektru. Te spremembe valovne dolžine spektralnih črt lahko uporabimo za merjenje gibanj zvezd. To se naredi z merjenjem sprememb valovne dolžine emisijskih vodov. Dopplerjev učinek dodatno pomaga pri merjenju takšnih gibanj, ker je valovna dolžina videti krajša, ko se vir približa, in daljša, ko se vir odmakne. Zato lahko intenziteto in spremembe spektrov uporabimo za prepoznavanje številnih stvari o zvezdah. Še vedno pa obstajajo vrste gibanja, ki jih spektralne črte ne morejo zaznati, na primer "pravilno gibanje", obravnavano v članku.

Primerjajte tehnike mikroobjemanja in tranzitne fotometrije za iskanje eksoplanetov

Tranzitna metoda je bila doslej najuspešnejša metoda odkrivanja eksplanetov. Zanaša se na del svetlobe, ki je blokiran, ko eksoplaneti preidejo pred svojo gostiteljsko zvezdo in se opravijo meritve. Te meritve omogočajo ustvarjanje svetlobne krivulje, modeli na svetlobni krivulji pa lahko pridobijo različne podatke, kot so orbitalna gibanja in atmosferska sestava. Koliko zvezda med tranzitom zatemni, je neposredno povezano z relativno velikostjo zvezde in planeta. Ko majhen planet prečka veliko zvezdo, le rahlo zatemni, medtem ko ima velik planet večji učinek. Glavna prednost te metode je, da je zelo občutljiva in omogoča meritve fizikalnih lastnosti, ki jih sicer ni mogoče izmeriti. Učinkovito ga lahko uporabimo tudi z drugo metodo za odkrivanje eksplanetov: radialno hitrostjo. Glavna pomanjkljivost metode je, da se mora zgoditi tranzit, ki traja le majhen del celotnega orbitalnega obdobja. In vsi planeti ne prehajajo svoje zvezde.

Za razliko od tranzitne metode in metode radialne hitrosti se mikrolensiranje ne opira na odkrivanje sprememb svetlobe zvezde, temveč na učinek gravitacije na svetlobo. Kot je napovedal Albert Einstein v svoji splošni teoriji relativnosti, vključuje razumevanje, da lahko predmeti z veliko maso upogibajo svetlobo. Upognjena svetloba lahko deluje kot leča in se lahko poveča. Običajno bo posledično gladka svetlobna krivulja, če pa se pojavi izboklina, obstaja planet, ki kroži okoli zvezde in deluje kot leča. V nasprotju s tranzitno metodo je mikroobjemanje sposobno najti najbolj oddaljeni in najmanjši planet in celo planete, ki ne krožijo okoli zvezd. Podobna je tudi tranzitni fotometriji v smislu, da hkrati cilja na tisoče planetov. Vendar je mikroobljubljanje odvisno od naključnih dogodkov, ki so včasih izjemno redki, zato nekaterih planetov, zaznanih z mikrolezo, nikoli več ne bomo opazili. Planeti, zaznani na tisoče in tisoče svetlobnih let, temeljijo na približkih in lahko obstaja velika negotovost, kako daleč so dejansko oddaljeni celo nekaj tisoč let.

UVOD

M je uporaba simbola za sončno maso (masa Sonca).

Tip zvezde, ki oddaja v infrardečem delu spektra. Na splošno so po masi in polmeru manjši od Sonca (imajo mase med 0,1 in 0,5 sončne mase) in so bistveno manj svetleči (kot lestvica svetilnosti kot M 4). So pa zelo številni in 70% zvezd v Mlečni cesti so rdeči palčki.

(P1, C1) Radiativna difuzija

Ime je dobilo proces prenosa energije iz jedra zvezde na površje.

(P1, C1) Hidrostatično ravnovesje

Situacija, v kateri so sile na zvezdi uravnotežene. Vlečenje gravitacije navznoter na zvezdo (od nje same) je uravnoteženo z gradientom tlaka, ki ga povzročajo jedrske reakcije (ki poskuša razširiti zvezdo).

Izhodna moč (količina prenosa energije na sekundo) s površine zvezde.

(P1, C1) Svetilnost, merjena z maso.

Svetilnost je lestvica kot četrta moč zvezde.

Idealizirano telo, ki lahko absorbira (in oddaja) sevanje na vseh valovnih dolžinah. Primerjajte to z elementom, ki lahko samo absorbira sevanje

Vsak planet, ki kroži okoli zvezde, ki ni naša. Če želite biti planet, mora objekt: krožiti okoli zvezde, biti v hidrostatičnem ravnotežju in prevladovati nad svojo orbito.

UVOD POVZETNA VPRAŠANJA

Zakaj so rdeči palčki bistveno bolj bledi od Sonca?

Ker so njihove mase med 10% in 50% Sonca, je svetilnost lestvica M 4. Ko je 0,1 4 = 0,0001 in 0,5 4 = 0,0625, je svetilnost rdečih pritlikavkov med 0,01% in 6,25% sončne svetlobe.

Zakaj so astronomi svojo pozornost namenili soncem podobnim zvezdam, ko so iskali eksoplanete in ne rdeče palčke?

Katere podatke lahko izvlečete iz grafa, prikazanega na sliki 1 (upoštevajte nenavadno lestvico x).

Rdeči pritlikavci imajo mase manj kot 0,6 M. Rdečih palčkov je bistveno več kot soncem podobnih zvezd. Ko pogledate nižje mase, vidimo vedno več zvezd. Porazdelitev ni popolna, vendar vzorči zvezde na splošno majhnem območju vesolja.

ZGODNJA ODKRITJA

Četrta najbližja sončna zvezda, oddaljena približno 6 svetlobnih let. To je rdeči pritlikavec z maso 0,144 M.

Enota razdalje. To je enakovredno razdalji, ki jo lahko svetloba v vakuumu prevozi v obdobju enega zemeljskega leta. 1 svetlobno leto = 9.4607 × 10 12 km (skoraj 6 milijonov milijonov milj)

(P2, C1) Pravilno gibanje (NASVET: resnično premislite o diagramu na tej povezavi)

Zvezde na nebu niso mirujoče, čeprav so ozvezdja videti nepremična. Pravilno gibanje je kotna hitrost, za katero se zdi, da se astronomski objekt premika po nebu z našega vidika. Odvisno je od tega, kako daleč je in od komponente hitrosti predmeta, ki je pravokotna na črto, ki povezuje objekt z nami.

(P2, C1) Nihanje Van de Kampa

Očitno nihanje v gibanju Barnardove zvezde je Van de Kampu mislilo, da ga vlečejo njegovi orbiti planeti. Nadaljnja opazovanja so pokazala, da so se nihanja zmotila zaradi sistematičnih napak pri merjenju položaja.

Ta slika je lahko koristna za nekatere ideje v P2, C2

Ravnina, ki je tangentna na nebesno kroglo in pravokotna na vidno polje.

Navidezni premik valovne dolžine katerega koli vala, ko se oddajnik in sprejemnik gibljeta drug proti drugemu. Če se odmikajo, imamo rdeči premik (valovna dolžina se poveča: svetloba se premakne proti rdečemu koncu spektra, zvok postane nižji). Če se premikajo proti, imamo modri premik (valovna dolžina se skrajša: svetloba se premakne proti modrem koncu spektra, zvok postane višji).

Črte v elektromagnetnem spektru, ki ustrezajo določenim valovnim dolžinam svetlobe. Vsak atom ima specifičen "prstni odtis" spektralnih črt zaradi ravni energije, med katero se lahko elektroni premikajo. Ker so ravni energije diskretne, lahko vsak atom ali molekula absorbira (in oddaja) le nekatere valovne dolžine svetlobe. Za identifikacijo atomov lahko uporabimo emisijski / absorpcijski spekter.

(P2, C2) Ali ima Barnardova zvezda planete, ki krožijo?

Opazovanja njegovega gibanja nakazujejo (tako neposredna opazovanja njegovega gibanja v ravnini neba kot tudi njegovega radialnega gibanja v primerjavi z nami po Dopplerjevih meritvah) kažejo, da se ta ne maha zaradi gravitacijskega vleka planetov.

Rdeči škrat z maso 0,3M to je približno 15 svetlobnih let od nas. Je prvi rdeči pritlikavec, ki ima planete, ki krožijo okoli njega z Dopplerjevimi meritvami.

Razdalja med Zemljo in Soncem. Je uporabna enota za primerjavo kroženj planetov okoli njihovih zvezd. 1au = 150 milijonov km.

(P2, C2) Gl 876b in Gl 876c

Dva planeta, ki krožita okoli rdečega škrata GL 876, ugotovljeno pri Dopplerjevem premikanju spektralnih linij naprej GL 876 ki kažejo, da se njegovo relativno gibanje spreminja z gravitacijskimi učinki. Gl 876b je plinski velikan z dvakratno maso Jupitra. GL 876c je še en plinski velikan z maso 0,7 Jupitrove mase. Njihova orbitalna obdobja so krajša od 100 dni.

(P3, C1) Protoplanetarni disk

Gosta, vrtljiva plošča prahu in plina okoli zvezde, ki bi sčasoma lahko oblikovala planete zvezdnega sončnega sistema.

Eksoplaneti z maso večjo od Zemlje, vendar manjšo od mase Urana in Neptuna. Izraz ne pomeni skalnatega ličila in veliko tako imenovanih superzemelj je pravzaprav plinastih & ndash izrazov plinski škrat in mini Neptun se uporabljajo tudi.

Ko je naša merilna tehnika sama pristranska do iskanja določenih predmetov. Na primer, naše oko ima opazovalno pristranskost do zvezd, ki oddajajo vidno svetlobo.

ZGODNJA ODKRITJA POVZETNA VPRAŠANJA

Zakaj morajo astronomi za merjenje hitrosti astronomskega predmeta skozi vesolje uporabiti dve različni tehniki?

Ker so razdalje in hitrosti tako različni od naših vsakdanjih izkušenj, merjenje hitrosti ni preprosto. V "ravnini neba" lahko izmerimo hitrost astronomskega predmeta, ko vidimo, da se premika med drugimi predmeti na nebu. S pomočjo tehnike paralakse lahko izmerimo, kako se s časom spreminjajo razdalje v ravnini neba. Če pa se objekt oddaljuje od nas ali proti nam (ali ima komponento v tej smeri), tega ne zaznamo pri gibanju v ravnini neba. Tu uporabljamo Dopplerjeve meritve, da vidimo, kako se spektralne črte premikajo v svetlobi, ki prihaja iz predmeta.

Kako astronomi uporabljajo spektralne črte?

Primerjajo spektralne črte astronomskega predmeta s spektralnimi črtami atomov na zemlji. Ker zvezde vsebujejo vodik in helij, bi morale biti spektralne črte zvezde videti enako kot laboratorijski vzorci vodika in helija. Morebitni premiki so posledica relativnega gibanja zvezde in nas.

Kako so planeti zaznani okoli rdečih palčkov?

Z natančnimi dopplerjevskimi meritvami hitrosti zvezde se vidijo nihanja, ki se pojavijo zaradi gravitacijskega vlečenja planetov na zvezdi.

Zakaj plinski velikani redko najdejo orbito, ki kroži okoli rdečih palčkov?

Ker imajo rdeči palčki ponavadi protoplanetarne diske majhne mase. Plinski velikani se navadno tvorijo okoli gostih, skalnatih jeder, ki sčasoma kopičijo plin. Če takih kamnitih jeder ne obstaja, potem plinski velikani ne morejo nastati in zdi se, da to običajno velja za planetarne sisteme, ki obkrožajo rdeče velikane.

MIKROLENZIRANJE

(P3, C1) Krivulja vesolja-časa

Masivni predmeti (kateri koli predmet z maso) zaokrožijo prostor in čas okoli sebe. Za večino predmetov to ne daje opaznega učinka, toda pri večjih predmetih, kot so zvezde in galaksije, lahko prostor vdolbijo tako, da celo vplivajo na pot svetlobe. To smo nekoliko pogledali v 2. tednu, ko smo razmišljali o LIGO. Ta videoposnetek daje odlično vizualizacijo krivulje vesolja in časa.

(P3, C2) Microlensing (ta GIF bi lahko pomagal. Koristno je tudi, če o njem razmišljamo glede na svetlost).

Oblika gravitacijske leče, pri kateri svetlobo iz vira v ozadju upogiba gravitacijsko polje leče v ospredju. Zato dobimo več svetlobe, kot bi jo dobili, bodisi z ogledom več slik (ki so lahko znatno popačene) ali, če je poravnava pravilna, Einsteinovega obroča.

Učinek gravitacijske leče v pogojih popolne poravnave, kjer so opazovalec, leča in vir v popolni liniji. Ko svetlobo iz vira zvezda leče upogne v vse smeri, vidimo obroč, ki je oblikovan kot slika.

MIKROLENZIRANJE POVZETKA VPRAŠANJ

Kaj se zgodi s svetlostjo izvorne zvezde, ko se leča zvezde premika po našem vidnem polju?

Ko je leča v veljavi, se svetlost poveča. Objektiv leče upogiba več svetlobe za naše opazovanje. Ko se zvezda leče spet premakne s poti, tako da motenje v vesolju ne vpliva več na svetlobo, se svetlost spet zmanjša na prvotno raven.

Kako lahko planet, če ga postavimo v naključen položaj, spremeni to lečo na lečni zvezdi?

Nekatere "leče", ki jih povzroča leča, lahko minejo skozi planete leče, kar ustvarja dodatne dogodke leče in dodatno nenadno povečanje in zmanjšanje svetlosti & glej to povezavo.

Zakaj je tehnika mikroobjemanja nagnjena k iskanju težjih planetov?

Ker bo stopnja dodatnega lečenja z eksoplanetov odvisna od stopnje ukrivljenosti vesolja in s tem mase eksoplaneta. Bolj kot je planet masiven, večji je dodaten učinek leče in lažje ga je zaznati.

PREHOD EXOPLANETOV

Ime za planete velikosti Zemlje, ki krožijo okoli rdečih pritlikavih zvezd.

Če planet seka našo vidno polje do zvezde, bo s spremljanjem svetlosti zvezde blokiral del svetlobe, kar bo privedlo do zmanjšanja svetlosti (glede na velikost planeta). Padec svetlosti bo prihajal v rednih intervalih, saj bo orbita planeta ostala stabilna.

(P4, C1) GJ 1214 in GJ 1214b

GJ 1214 je rdeča pritlikava zvezda, oddaljena 39 svetlobnih let od Zemlje. GJ 1214b je superzemeljski planet, ki kroži okoli GJ 1214,

Območje okoli zvezde, kjer lahko voda obstaja v tekočem stanju. Območje ni preblizu zvezde, da bi zavrela vodo, in ne predaleč od zvezde, da voda zamrzne.

PREHOD EXOPLANETOV POVZETNA VPRAŠANJA

Zakaj je zemeljski planet lažje zaznati, če kroži okoli rdečega škrata?

Rdeči škrat je manjša zvezda. Potop svetlobe je sorazmeren, tako da, če je zvezda pol manjša, bo potop svetlobe štirikrat večji.

Zakaj je v bivalnem območju okoli rdečih pritlikavkov lažje zaznati planete kot soncu podobne zvezde?

S tranzitno metodo je lažje zaznati planete, ki so blizu zvezd. Območje bivanja rdečih pritlikavih zvezd je zelo blizu zvezde, medtem ko je območje bivanja okoli zvezd, podobnih soncu, veliko bolj oddaljeno. To tranzitni metodi omogoča enostavno odkrivanje planetov, za katere je verjetneje, da vsebujejo tekočo vodo.

(Za odgovor boste morali prebrati del naslednjega oddelka). Katere so slabosti uporabe zemeljskih teleskopov za iskanje eksoplanetov s tranzitno metodo?

Zemeljsko ozračje se razlikuje po svoji preglednosti, zato so naše meritve svetlosti ovirane, kar pomeni, da zemeljske tehnike vidijo le večje padce svetlosti zvezd. Poleg tega, ko je Sonce v našem vidnem polju do zvezde, so meritve očitno neuporabne.

KEPLERJEV RDEČI PALIČEK

(P4, C2) Vesoljski teleskop Kepler

Vesoljski teleskop, ki se uporablja za odkrivanje planetov velikosti Zemlje s tranzitno metodo.

Naprave, povezane s polnjenjem, so kakovostni slikovni senzorji

KEPLERJEV RDEČI PAPIR POVZETEK VPRAŠANJA

Kakšne prednosti ima Kepler pred zemeljskimi metodami?

Zbere več fotonov in je zato bolj natančen. Deluje lahko 24 ur na dan, ne da bi ga vremenske razmere ovirale.

Zakaj lahko Kepler natančneje izmeri tranzite planetov okoli svetlejših zvezd?

Ker je več fotonov s svetlejših zvezd. Več kot je fotonov, natančneje lahko določite morebitne spremembe.

Kakšne težave imajo rdeči palčki pri lovu na planete?

Ker so rdeči palčki manjši in zatemnjeni, je težko natančno določiti njihov radij. Polmer zvezde je potreben za natančno določanje polmera vseh planetov, ki krožijo.

STELLAR SPECTRA

Atom lahko absorbira fotone, katerih energija je enaka kateri koli razliki v energiji ravni elektronov. To daje vsakemu atomu ali molekuli lasten absorpcijski podpis, ko elektroni skačejo med zelo različnimi nivoji energije. Če bi skozi plin poslali celoten spekter svetlobe (npr. Vodik), bi se absorbirali le fotoni, ki ustrezajo diskretnim skokom nivoja energije, ostali pa bi šli skozi neobremenjene. Če kasneje zaznamo ta spekter, bomo videli temne črte & potegniti absorpcijske črte & ndash pri energijah, ki ustrezajo absorpcijskim dogodkom.

(P5, C2) Meritve paralaksa

Meritve navideznega gibanja astronomskega predmeta glede na "zvezde v ozadju", ko je zemlja na nasprotnih straneh svoje orbite okoli Sonca, nam omogočajo, da ocenimo razdaljo do predmeta.

Številčnost elementov, težjih od vodika ali helija v predmetu. Ti elementi sploh niso nujno kovinski, ampak kovine je astronom kratica za "elemente, težje od H ali He".

ZVEZNA VPRAŠANJA ZVEZDNIH SPEKTROV

Zakaj lastnosti rdečih palčkov niso tako dobro razumljene kot soncu podobne zvezde?

Sonce smo obsežno preučevali, tako da lahko enostavno primerjamo Sonce in podobne zvezde. Črpalne črte rdečih palčkov niso dobro razumljene in se nanje ne morejo zanašati brez primerjave s Soncem

Kako astronomi izračunajo maso rdečega škrata?

Obstaja korelacija med svetilnostjo rdečih pritlikavcev v infrardečem delu spektra in njihovo maso.

Ker je svetilnost skupna izhodna moč zvezde, vendar lahko prejeto moč merimo samo na zemlji, moramo vedeti, kako daleč je rdeči škrat, da izračunamo njegovo svetilnost. To si lahko podobno predstavljate z žarnico in merilnikom svetlobe. Žarnica ima fiksno izhodno moč (njena "svetilnost"), toda bolj ko smo oddaljeni od žarnice, temnejša se nam zdi & ndash, to je zato, ker se moč širi po večji in večji krogli, ko pridemo naprej stran.

MINIATURA

Majhna rdeča pritlikava zvezda s tremi majhnimi planeti, ki krožijo okoli nje, vsi z majhnimi orbitami in kratkimi krožnimi obdobji.

MINIATURNA POVZETKA VPRAŠANJ

Porazdelitev velikosti planetov okoli sistemov rdečih pritlikavcev, katerih orbitalna obdobja so manjša od 150 dni. V povprečju imajo sistemi rdečih pritlikavkov 2 planeta. Verjetneje je, da so planeti manjši (med 0,5 in 1,5-kratnim polmerom Zemlje). In planetov je vedno manj, ko iščemo večje planete. Od več kot 100 podobnih sistemov rdečih pritlikav je le eden vseboval planet, velik kot Jupiter.

Kaj nakazujejo študije sistemov rdečih pritlikavk o planetih, podobnih Zemlji?

Podatki kažejo, da bi moral biti v bivalnem območju v povprečju en planet velikosti Zemlje za vsaka dva sistema rdečih pritlikavcev.

OD LOVCEV DO ZBIRNIKOV POVZETNA VPRAŠANJA

Zakaj bo naslednja generacija instrumentov za lov na planete verjetno prilagojena infrardečemu delu elektromagnetnega spektra?

Ker se zdi, da sistemi rdečih pritlikav v svojih bivalnih območjih gostijo velik delež planetov velikosti zemlje (v povprečju 0,5 takšnih planetov na rdečega palčka). Ker so rdeči palčki v bližnji IR bolj svetleči, se bodo novi instrumenti verjetno osredotočili na to.

Kako bodo astronomi iskali življenje na planetih, za katere menijo, da imajo potencial?

Ogledali si bodo absorpcijske spektre rdečega palčka, da bi videli superponirane atmosferske značilnosti planetove atmosfere, ko prehaja zvezdo. Te značilnosti bodo primerjali z vzorci elementov in spojin na Zemlji, da bi razumeli, kateri elementi / spojine so prisotni v atmosferi planeta.

SPLOŠNE INFORMACIJE

Ne pozabite, da branje prispevka ni tako kot branje nekega fantastičnega članka ali časopisnega članka. Ne bodite razočarani, če to nima takoj smisla - morda boste morali malo raziskati, da boste razumeli nekatere ideje. Ta članek vam daje predstavo o tem, kako znanstveniki berejo drugače.

Vsako vprašanje se nanaša na določen del prispevka, npr. Stran 2, stolpec 3 je zapisan kot (P2, C3).

Prihodnji teden bomo objavili rešitve za vprašanja in najboljše prispele povzetke študentov po vsej državi.

NASLEDNJI TEDEN

Ogledali si bomo, kako se je en zvit znanstvenik s fiziko rešil prometnega prekrška v ZDA. To je bolj teoretični članek in vključuje nekaj majhnih vidikov matematičnih tehnik integracije in diferenciacije. Ločeno bomo imeli dejavnost, če ste v Y11 in se s temi novimi koncepti ne počutite prijetno, vendar bi jih vseeno morali razumeti (še posebej glede na delo, ki sem ga do zdaj videl od študentov Y11).


Poglej si posnetek: MOON 4K video 225X. Telescope Carl Zeiss MAK 150mm. On Subtitles (Oktober 2022).