Путешествие в космос - Лунная афера США

Звезды

Хиви НАСА . Задают вопрос:

– А почему на фотографиях не видны звезды? А я вам скажу! Да потому, что в NASA не смогли подделать вид звездного неба с Луны и решили его просто убрать, так как любой астроном смог бы их уличить!!

– Уй, вы меня так не пугайте! За что же честные налогоплательщики платят? Прямая обязанность NASA – уметь это делать. Интересно, что, по‑вашему, «любой астроном» смог бы сказать, как выглядит звездное небо на Луне, а насовцы не смогли бы?

У меня на винчестере валяется программка, которая вам покажет звездное небо хоть с Малой Медведицы, что, согласитесь, гораздо труднее, а сделал ее никому не известный студент‑программист.

Я уж не говорю о том, что расстояние между Землей и Луной во много раз меньше расстояния до планет (а тем более – до звезд), поэтому взаимное расположение звезд и планет с Луны выглядит практически так же, как и с Земли. Так что NASA для подделки вида неба с Луны не пришлось бы долго трудиться.

– Это все понятно, но звезд от этого на снимках не прибавилось.

– Невозможно запечатлеть ярко освещенные Солнцем объекты и одновременно звезды. Можно, конечно, сфотографировать звезды, поставив длительную выдержку, но при этом на фотографии не получатся яркие объекты (астронавт, лунная кабина, флаг, лунная поверхность и т. д.). А зачем это американцам? Что на снимках было для них более важно – лунные пейзажи и люди или же звезды?

– Нет слов, одни эмоции… Странно: русские и Гагарин звезды видели, американцы и Армстронг – нет. Может, они летали в разные места? А вы еще скажите, что вспышка освещает звезды, и поэтому они остаются на пленке.

– Естественно, нет.

Итак, основы фотографии. Фотопленка при попадании на нее света чернеет. Почернение тем больше, чем больше так называемая экспозиция – количество света, попавшее на нее, то есть освещенность пленки, умноженная на время освещения. H=Et, где Н – экспозиция, Е – освещенность, t – время освещения. Грубо говоря, если экспозиция меньше некоего минимального порогового значения, то почернения нет, если же больше максимального порогового – то пленка больше не почернеет (и так полностью почернела, дальше некуда – а в некоторых случаях при очень сильной передержке может даже несколько посветлеть, этот эффект называется соляризацией). Интервал экспозиций, в котором пленка правильно воспроизводит изображение, называется фотографической широтой.

В фотоаппарате для регулирования количества света, попадающего на пленку, изменяется и время съемки, то есть время, на которое открывается затвор (выдержка), и освещенность пленки. Для регулирования освещенности в объектив вмонтирована так называемая диафрагма – металлические лепестки, которые могут сходиться или расходиться, изменяя количество проходящего через объектив света. Аналогичное устройство имеется в человеческом глазу – зрачок, который при ярком свете сужается.

Если мы фотографируем объект с очень большим диапазоном яркостей, то может получиться, что очень сильно освещенные участки кадра уйдут в область передержек, то есть на снимке (на позитиве) будут полностью белыми, без каких‑либо деталей, а слабо освещенные останутся в области недодержек, то есть на снимке будут совершенно черными. Поэтому такие высококонтрастные сюжеты очень трудно снимать. В студии тени подсвечивают специальными слабыми источниками света (заполняющий свет), чтобы в тенях появились детали. (Зайдите в фотостудию и закажите портрет. Как минимум, там будет два источника света: один, сильный, освещает лицо сбоку и создает рельеф лица на изображении (рисующий свет), другой, послабее, освещает лицо со стороны аппарата и создает освещенность в тенях, снижая контраст изображения. А любительские портреты со вспышкой выглядят несколько плоскими и безжизненными, потому что вспышка освещает лицо от аппарата и теней на нем нет.)

Если же то, что мы снимаем, контрастно и подсветить тени нельзя, то это – очень сложный объект для съемки. Например, мы стоим в туннеле, фотографируем выход из него и хотим, чтобы получились и объекты в туннеле, и освещенный солнцем пейзаж. Тут надо тщательно измерить яркости объектов в туннеле и яркости пейзажа и так выбрать сочетание выдержка диафрагма, чтобы яркости «влезли» в тот интервал, который может передать пленка. В таких случаях фотографы делают еще и «вилку» – снимают три раза: один с расчетной выдержкой и диафрагмой, другой – увеличив выдержку относительно расчетной (или приоткрыв диафрагму) и третий – наоборот, чтобы потом выбрать наилучший снимок, в котором яркости объектов наилучшим образом «вписываются» в воспроизводимый пленкой диапазон яркостей. Впрочем, если диапазон яркостей в кадре слишком велик, то все равно ничего не получится.

И наконец, на Луну. Лунные камни и астронавты освещены Солнцем не хуже, чем сочинский пляж летом в ясный день. Современные аппараты сами определяют освещенность объекта съемки и отрабатывают соответственно этому выдержку и диафрагму, но тот, кто фотографировал старыми камерами, где выдержку и диафрагму надо было ставить вручную, знает, что для съемки в таких условиях нало ставить самую короткую выдержку, которая есть у затвора (одна пятисотая или одна тысячная доля секунды), да еще довольно сильно задиафрагмировать объектив. Абсолютно черное небо с крохотными точечками звезд при такой выдержке, конечно, «не проработается» – звезды на снимке видны не будут. Чтобы они появились на фотографии, надо полностью открыть диафрагму и дать выдержку в несколько десятков секунд – но при этом все остальное уйдет на пленке далеко в область передержек и на снимке будет полностью белым без каких‑либо деталей. (Эффектные фотографии в учебниках астрономии, где звезды описывают круги вокруг полюса, получают, как нетрудно понять, делая выдержку в час (!) или еще больше.) В общем, фотографическая широта пленки недостаточна, чтобы одновременно проработать и освещенные прямым солнечным светом объекты, и звезды. Либо то, либо это.

А теперь давайте оценим яркость звезд и объектов на снимках NASA. Отношения максимальной и минимальной яркостей объектов на снимках с Луны – более 100000. Визуальная звездная величина Луны: – 12.73, визуальная звездная величина наиболее яркой звезды – Сириуса, равна – 1.58. Отношение яркостей для звезд считается на основе формулы Погсона: lg E2/E1=0,4(m1‑m2). Для Луны и Сириуса в логарифмическом масштабе получим 4,46 или более 28800. Фотопленок с такой фотографической широтой нет (по крайней мере, у астронавтов на Луне не было.)

Менее утешительный результат получится, если сравнивать яркость объектов на поверхности Луны все с тем же Сириусом. По справочнику [3] табл.111 находим яркость Луны 2500 кд/м2, откуда (по формуле Погсона) яркость Сириуса около 0,18 кд/м2. Освещенность, создаваемая Солнцем вне атм. Земли на удалении 1 а.е. в среднем 127000 лк ([1] с. 1200); яркость листа белой бумаги (коэфф. диффузного отражения 0.6‑0.7) при освещенности 30‑50 лк будет 10‑15 кд/м2 ([3] табл.111). Поэтому на поверхности Луны яркость листа бумаги (в худшем случае 50/10) =127000лк/50лк*10 = 25400 кд/м2. Скафандры астронавтов должны быть примерно такой яркости. Отношение яркостей 25400/0.18=141111 (5.15 в логарифмическом масштабе).

Ладно, берем лунный грунт. Альбедо Луны 0,067 (близко к коэфф. отражения почвы по спр. [3]), т.е. в 10 раз меньше, чем у бумаги. Возвращаемся все к тем же 2500 кд/м2 (это в худшем случае, реально грунт ярче).

На фотографиях лунная поверхность видна во всех полутонах, следовательно, попала в диапазон оптимальных экспозиций. Это означает, что Сириусу с его яркостью ничего не светит. Если Видны звезды, то астронавты с луной – в области соляризации фотоэмульсии.

Даже если… Отрицательную звездную величину имеют еще только Канопус (‑0,89) и некоторые планеты (например, Марс может иметь яркость до – 2). А всего звезд с яркостью <=1 только 24 по всему небосводу. Максимальная фотографическая широта светочувствительных материалов – 4 (крутая экзотика, но все равно мало).

Так что отсутствие звезд на фотографиях на Луне – не признак подделки, а наоборот. Если бы там звезды были, то вот это была бы точно подделка – ну, по меньшей мере, фотомонтаж.

Про видимость звезд в космосе и зрение. Естественно, звезды в космосе видны – видим же мы их ночью с Земли. Но… кажется, не всегда. Если в поле зрения есть большой и яркий объект, то зрачок «задиаф‑рагмирует» глаз – звезды видны не будут. То есть если космонавт смотрит в иллюминатор, то звезды он увидит. Но если в иллюминаторе будет при этом освещенная Солнцем Земля, то, пожалуй, нет. На Луне – тоже вряд ли: слишком много ярких объектов в поле зрения.

«Зритель хочет и в дневное время видеть звезды на лунном небе, а ведь их обычно не видно: днем яркий солнечный свет ослабляет чувствительность глаза настолько, что небо кажется пустым, сплошь черным. Чтобы рассмотреть звезды, надо глядеть через бленду, отсекающую посторонний свет. Тогда зрачки постепенно расширятся, и в небе вспыхнут огоньки, один за другим, пока наконец не заполнят все поле зрения. А стоит перевести взгляд на что‑нибудь другое, и – фьють! – звезды пропали. Глаз человека может видеть одно из двух: либо дневные звезды, либо дневной ландшафт, но не то и другое вместе».

Нет‑нет, это не описание побывавшего на Луне очевидца. Этот текст был написан за восемь лет до того, как на Луне побывали первые люди. Это – отрывок из известного романа А. Кларка «Лунная пыль». Как видите, прозорливый человек еще до полетов на Луну знал, что, находясь на освещенной Солнцем лунной поверхности, звезд не увидишь. И Армстронг впоследствии это подтвердил: он сказал, что, когда находишься на Луне, впечатление такое, что ты – на ярко освещенном прожекторами футбольном поле, и никаких звезд при этом не видно.

Посмотрите фотографию Земли, сделанную советским аппаратом Зонд‑7 в 1969 году (это для тех, кто не верит американским снимкам). Этот снимок приведен в энциклопедии «Космонавтика» на вклейке VI, стр. 48‑49. Земля есть. Звезд – нет.

Если все эти теоретические рассуждения вас не убедили, их можно легко проверить на практике. Ясным вечером попросите вашего друга надеть что‑нибудь светлое и выйдите с ним на улицу. Поставьте его под уличным фонарем и сфотографируйте на фоне звезд. Когда фотография будет готова, посчитайте на ней звезды. Нечего считать? Вот и у астронавтов были такие же проблемы, только более серьезные: Солнце освещало все на их фотографиях куда ярче, чем уличный фонарь – вашего друга. ([1] Физические величины. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. [2] Дагаев М.М. Наблюдение звездного неба. М.: Наука, 1983. [3] Кошкин, Ширкевич. Справочник по элементарной физике. М.: Наука, 1980.)

Ю.И. МУХИН . Обратите внимание, что хотя насовцы и их хиви все время натужно шутят, но вообще‑то они без чувства юмора. Ведь могли же они этот опус про причины отсутствия звезд на фотографиях с Луны дать в конце своих писаний, чтобы мы уже забыли их рассказы о том, почему в тенях «на Луне» прекрасно видно мельчайшие детали. Получается, как в древнем анекдоте о Ходже Насреддине.

Торговец оружием на базаре кричит: «Вот щиты, которые не пробьет ни одно копье! Вот копья, которые пробьют любой щит!» Насреддин его спрашивает: «А что будет, если твоим копьем ударить по твоему щиту?»

Насовцы при помощи Погсона и фотографической широты фотопленки убедительно доказали (по крайней мере, сами себе), что таких ярких светящихся объектов, как звезды, на фотографиях с Луны быть не может. Почему же тогда с помощью Погсона и Кошкина с Ширкевичем не доказать, что при фотографировании астронавта, которому Солнце светит в спину (127 000 люкс), будут видны находящиеся в тени и, в отличие от звезд, несветящиеся мельчайшие детали его скафандра? Ну ладно, пусть хиви НАСА продолжают свою поэму о звездах.

Хиви НАСА . Но нам говорят.

– Я вам уже было поверил, что если фотографировать ярко освещенный объект, то звезд на фото не получится. Но вот посмотрите на эту фотографию (рис. 52), на которой изображен поврежденный взрывом служебный отсек корабля «Аполлон‑13». Фото взято с сервера NASA: http://images.jsc.nasa.gov/images/pao/AS13/10075514.jpg – и немного уменьшено.В центре кадра – отсек, ярко освещенный Солнцем и занимающий значительную часть кадра, а вокруг – целая куча звезд! Так что в космосе у астронавтов звезды на фотографиях получались, а на лунной поверхности – почему‑то нет! Или, может, отсек слабо освещен? Например, Солнце за космической тучей спряталось?

– В принципе отсек мог быть слабо освещен. Астронавты отдели ли служебный отсек от командного, в котором они находились, незадолго до входа в атмосферу. И если они подлетали к Земле с ночной стороны, то Солнце могло спрятаться за Землю.

Но тут, кажется, не Солнце слабо освещает служебный отсек, а, наоборот, звезды слишком яркие, гораздо ярче обычного. Взгляните – три‑четыре из них даже просвечивают через сопло ракетного двигателя.

Согласитесь, что настоящие звезды никак не могли бы просвечивать сквозь металл. Так что никакие это не звезды, а дефекты изображения. Возможно, в NASA отсканировали пыльную фотографию – иногда брак и там случается.

На другом сервере NASA есть эта же фотография, но более аккуратно отсканированная, и никаких «звезд» на ней нет: http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/alsj/a13/as13‑59‑8500.jpg.

Ю.И. МУХИН . Не могу согласиться с тем, что у насовцев случается брак. Он у них не случается, он у них идет сплошным, непрерывным потоком. А пыль такой не бывает. Вы что, хиви, своих не узнаете? Это же перхоть! А на другом сервере фотография чистая, потому, что насовец помыл голову шампунем «Head & Sholders». Это же как бедным хиви надо изворачиваться – «отсканировали пыльную фотографию»!

Хиви НАСА . Нам говорят:

– Ну хорошо, пусть нельзя одновременно сфотографировать звезды и объекты на лунной поверхности. Но неужели вид звез дного неба с Луны не интересен ученым? Почему астронавты специально не фотографировали звезды?

– А кто вам сказал, что они не фотографировали?

Сперва давайте разберемся, что именно для ученых интересно в таких фотографиях. Как мы уже сказали, взаимное расположение звезд с Луны практически такое же, как и с Земли, поэтому, казалось бы, фотографирование звезд с Луны не имеет особого смысла. Но когда мы наблюдаем или фотографируем звезды с земной поверхности, то свет звезд проходит через атмосферу, которая пропускает видимый свет, но задерживает, например, ультрафиолетовые лучи. А на Луне атмосферы нет, поэтому с ее поверхности можно сделать такие фотографии звезд и других небесных объектов, которые невозможно получить на Земле.

Астронавты «Аполло‑16» организовали первую и пока единственную в истории астрономическую обсерваторию на другом небесном теле (рис. 53). Они установили на лунной поверхности специальную камеру, присоединенную к небольшому телескопу, которая фотографировала небесные объекты в дальнем ультрафиолете – от 500 до 1600 ангстрем (для сравнения – видимый свет имеет длины волн от 4000 до 7000 ангстрем), а также фиксировала их спектры. Камера могла фотографировать объекты до 11 звездной величины – в 100 раз слабее тех, которые можно видеть невооруженным глазом. Астронавты наводили ее на различные участки неба и фотографировали туманности, звездные скопления, Большое Магелланово облако, Землю (для Луны Земля – тоже небесный объект) – всего ими было сделано 178 фотографий. Отснятую пленку они привезли на Землю. А камера до сих пор стоит на поверхности Луны. На рис. 53 эта камера – на переднем плане. Она установлена в тени лунного модуля, чтобы избежать ее нагрева прямыми солнечными лучами. Вот снимок, который астронавт Джон Янг сделал 21 апреля 1972 года (рис. 54). На этом снимке изображена Земля. Свечение, которое ее окружает – это водородная корона: облако очень разреженного водорода, которое ярко светится в ультрафиолетовых лучах. Разумеется, фотографирование небесных объектов в ультрафиолетовых лучах можно выполнять не только с Луны, но и из космоса – например, с околоземной орбиты. Позже такие фотографии делались астронавтами на американской орбитальной станции «Скай‑лэб», а также автоматическими орбитальными обсерваториями.

Ю.И. МУХИН . Естественен вопрос – зачем же надо было везти на Луну этот телескоп, если все полученные с него снимки можно было в тысячу раз дешевле сделать со спутников. Ответ один: в Голливуде уже не знали, что бы такое полезное придумать, чтобы заполнить 20 часов съемочного времени комедии «Джон Янг на Луне». Кстати, эта «астрономическая обсерватория» находится в тени и вроде не должна сама светиться, как Канопус, но все ее детали, в отличие от звезд, видны прекрасно.

<<<Назад Страница 80 Далее>>>

WalkInSpace.Ru

Правила:

«Путешествие в космос» © 2024

Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru.

Используются технологии uCoz