Por que a lua não brilha?

As estrelas cintilam porque sua luz precisa se espremer através de várias camadas diferentes da atmosfera da Terra. Então, por que a lua não brilha também?

the-moon light atmosphere

— Ricky
fonte

Se você olhar a lua através de um telescópio em uma noite em que as estrelas estão brilhando muito, verá as pequenas crateras se mexendo. Isso é vento na atmosfera, fazendo-os brilhar, assim como as estrelas. Não magnificado, você pode vê-lo muito bem, porque cada pequeno brilho é cercado por uma superfície lunar brilhante, não pela escuridão do espaço.

— Wayfaring Stranger

Em contraste com a minha resposta, sites.google.com/site/fresnel4twinkle sugere que o fenômeno é pouco compreendida ea explicação popular atual é incorreta

— Danikov

Quando eu estava aprendendo astronomia pela primeira vez, uma espécie de "regra" me foi informada de que "as estrelas brilham, os planetas (e outros corpos) brilham". Então, se todas as estrelas estão brilhando, mas há uma vermelha que não é, isso seria Marte. É verdade que vi Saturno cintilar quando a visão é ruim, portanto nem sempre é 100% certo, mas pode ser útil uma boa parte do tempo.

— coblr

Respostas:

O primeiro punhado de hits no Google realmente retorna respostas incompletas e até erradas (por exemplo, "Porque a Lua é muito mais brilhante", o que é completamente errado e "Porque a Lua está mais próxima", que é incompleta [veja abaixo]). Então aqui está a resposta:

Como você mencionou, quando a luz entra em nossa atmosfera, ela passa por várias parcelas de gás com densidade, temperatura, pressão e umidade variáveis. Essas diferenças diferenciam o índice de refração das parcelas e, como elas se movimentam (o termo científico para o ar que se move é "vento"), os raios de luz percorrem caminhos ligeiramente diferentes na atmosfera.

Estrelas são fontes pontuais

As estrelas estão imensamente distantes, efetivamente fazendo delas fontes pontuais. Quando você olha para uma fonte pontual através da atmosfera, os diferentes caminhos tirado de um momento para outro torna "Jump Around" - isto é, cintila (ou cintila ).

A região na qual a fonte pontual salta em torno de um ângulo da ordem de um segundo de arco. Se você tirar uma foto de uma estrela, durante o tempo de exposição, a estrela pulou por toda parte nesta região e, portanto, não é mais um ponto, mas um "disco".

... a lua não é

O mesmo vale para a Lua, mas como a Lua (como vista da Terra) é muito maior (aproximadamente 2000 vezes maior, para ser específico) do que esse "disco de visualização", como é chamado, você simplesmente não percebe. No entanto, se você estiver observando detalhes na Lua através de um telescópio, a visão limitará os detalhes que você pode ver.

O mesmo é verdade para os planetas. Os planetas que você pode ver a olho nu vão de vários arco-segundos até quase um arco. Embora pareçam fontes pontuais (porque a resolução do olho humano é de aproximadamente 1 arcmin), elas não são, e você notará que elas não brilham (a menos que estejam perto do horizonte, onde a luz passa por uma luz mais espessa) camada de atmosfera).

A imagem abaixo pode ajudar a entender por que você vê o brilho de uma estrela, mas não da Lua (muito exagerada):

EDIT: Devido aos comentários abaixo, eu adicionei o seguinte parágrafo:

Nem tamanho absoluto, nem distância são importantes em si. Somente a proporção é.

Como descrito acima, o que faz com que uma fonte de cintilação luz depende da sua aparente de tamanho em comparação com o seeing , ou seja, a sua angular diâmetro definido pela razão entre o seu diâmetro absoluto e a sua distância da Terra: $s$ $\delta$ $d$ $D$

δ = 2 \arctan (\frac{d}{2 D}) ≃ \frac{d}{D} f o r s m a l l a n g l e s

$\delta = 2 \arctan \left( \frac{d}{2D} \right) \simeq \frac{d}{D}\,\,\,\mathrm{for\,small\,angles}$

Se , o objeto brilha. Se é maior, não. $\delta \lesssim s$

Portanto, dizer que a Lua não brilha porque está perto é uma resposta incompleta, pois, por exemplo, um poderoso laser a 400 km da Terra - ou seja, 1000 vezes mais perto que a Lua - ainda brilha porque é pequeno. Ou vice-versa, a Lua seria brilham mesmo à distância que é, se fosse apenas 2000 vezes menor.

Por fim, para obter boas imagens com um telescópio, você não apenas deseja colocá-lo em um local remoto (para evitar a poluição luminosa), mas também - para minimizar a visão - em grandes altitudes (para ter menos ar) e em regiões particularmente secas ( ter menos umidade). Alternativamente, você pode simplesmente colocá-lo no espaço.

— pela
fonte

"Porque a lua está muito mais próxima" não está estritamente errado - não recebe todo esse tamanho angular por ser maior que as estrelas. :)

— hobbs

O poder da questão da rede quente ... boa resposta embora.

— 9116 Rob

Espere, de acordo com o terceiro parágrafo, os planetas devem brilhar, pois são fontes pontuais efetivamente. Mas depois você diz que não. Por que não?

— BlueRaja - Danny Pflughoeft

@ BlueRaja-DannyPflughoeft: Desculpe, vejo que está muito redigido; todos os planetas visíveis a olho nu da Terra não são fontes pontuais, mas muitos arcos. Mas a resolução do olho humano é muito pior do que isso, aproximadamente 1 arcmin, eu acho.

— Pela

@Spilt_Blood: Esse assunto pode ser completamente negligenciado em termos de visão. A luz que vemos de uma estrela distante é a luz que não interage com gás / poeira. Interagir significa ser absorvido (caso em que simplesmente não o vemos), e ser disperso. Mas a probabilidade de um fóton ser espalhado exatamente em nossa direção é infinitesimalmente pequena, de modo que ele também é absorvido. Assim, o efeito da matéria interestelar é reduzir a intensidade, mas não fazer a estrela cintilar.

— pela

A página da wikipedia sobre cintilação , também conhecida como cintilação, a cobre de maneira bastante sucinta; tudo se resume ao fato de estrelas distantes serem suficientemente distantes para serem uma fonte pontual de luz coerente. Os planetas solares e Luna estão próximos o suficiente para ter um diâmetro resolvível enquanto são visíveis, o que significa que sua luz não é coerente como a de uma fonte pontual.

Matematicamente, o limiar no qual uma fonte distante de luz se torna uma fonte pontual efetiva será uma função de seu tamanho e distância, em relação ao tamanho da abertura do dispositivo de visualização (neste caso, o olho humano). Você poderia efetivamente pensar nisso como um cilindro entre a abertura e o perímetro da fonte de luz: quando esse cilindro é suficientemente estreito ao passar pela atmosfera, você fica visível cintilando.

É importante notar que a cintilação não é o efeito de miragem, causado por gradientes de temperatura na atmosfera e causa o efeito de 'nadar'. A cintilação não desloca a posição aparente da fonte de luz, resultando em variações de brilho e cor. O mecanismo real de cintilação resulta da luz da onda plana e da turbulência atmosférica, causando interferência na frente de onda da luz. Isso é claramente demonstrado por esta imagem da NASA .

— Danikov
fonte