Por que não há estrelas visíveis no espaço cislunar?

É muito desconcertante que o pouso na lua não tenha estrelas no fundo, os clipes da ISS não tenham estrelas no fundo. Eu ouvi várias entrevistas de astronautas falarem sobre o que parece no espaço e cerca de metade delas fala do "espaço negro mais escuro". Tenho certeza de que há uma explicação muito boa para isso.

A luz das estrelas é visível apenas através do meio da atmosfera terrestre? Mas uma vez no vácuo do espaço, onde não há meio, eles desaparecem? Qual a explicação?

Minuto 47-49 estrelas, conferência de imprensa todos os três astronautas da Apollo 11

Entrevista da BBC apenas com Neil Armstrong

A resposta de Anders é totalmente boa, mas eu gostaria de adicionar algumas informações extras. Como evidenciado pelas transcrições, a luz refletida da Terra é bastante forte mesmo a esta distância:

O brilho da terra que entra pela janela é tão brilhante que você pode ler um livro.

Ou seja, mesmo com as luzes apagadas, provavelmente seria complicado ver as estrelas, a menos que você se voltasse de uma maneira que não permitisse o brilho da terra através das janelas.

No entanto, quando a cápsula entra na sombra projetada pela Lua (um acidente puro - eles não planejavam que a abordagem desse jeito), chega:

Houston, tem sido uma mudança real para nós. Agora somos capazes de ver estrelas novamente e reconhecer constelações pela primeira vez na viagem. É - o céu está cheio de estrelas. Assim como a noite na Terra. Mas por todo o caminho, só conseguimos ver estrelas ocasionalmente e talvez através do monocular, mas não reconhecemos nenhum padrão de estrela.

Então, por alguns minutos, eles viram "o céu cheio de estrelas". Fora isso, eles viram algumas estrelas de vez em quando, mas apenas estrelas brilhantes singulares (talvez também ao olhar de uma maneira que minimizasse o brilho da Terra e do Sol):

Houston, tem sido uma mudança real para nós. Agora somos capazes de ver estrelas novamente e reconhecer constelações pela primeira vez na viagem. É - o céu está cheio de estrelas. Assim como a noite na Terra. Mas por todo o caminho, só conseguimos ver estrelas ocasionalmente e talvez através do monocular, mas não reconhecemos nenhum padrão de estrela.

O núcleo da resposta de Anders ainda é verdadeiro. A exposição é o principal problema aqui - as câmeras e os olhos humanos têm uma certa faixa dinâmica, e até as estrelas mais brilhantes são muito fracas em comparação com o Sol, a Terra (em distância comparável à distância da Lua à Terra) e a Superfície lunar (se você estiver sob o sol, como a maior parte da missão era). Uma câmera moderna pode tirar uma foto HDR que permita que as estrelas sejam visíveis ao mesmo tempo que a Terra ou o Sol, e seria muito fácil fazer isso se você pudesse obstruir as principais fontes de luz (a mesma como fazemos ao fotografar a coroa do sol, etc.). Mas tecnicamente, isso seria um "adulterado"

É uma questão de exposição e alcance dinâmico. Um sensor como uma câmera pode lidar apenas com entradas em uma certa faixa de intensidades, e grande parte da habilidade fotográfica (ou predefinições inteligentes) é sobre o mapeamento da luz externa para esse intervalo, para que os detalhes de que você gosta sejam exibidos em vez de se transformarem em branco ou preto .

Se você tirar uma foto de uma cena bem iluminada, a fim de descobrir os detalhes das partes brilhantes (como uma paisagem lunar, a Terra, a ISS etc.), será necessário ajustar a exposição, criando objetos fracos como as estrelas também. escuro para ver contra um fundo escuro do céu. Você poderia tentar definir a exposição para mostrar as estrelas, mas agora a paisagem e a Terra seriam muito brilhantes (e provavelmente também atrapalharão a imagem causando queima).

Pode-se tentar contornar isso tirando várias fotos em diferentes níveis de exposição e posteriormente compondo-as digitalmente. Mas isso requer muito trabalho extra.

A razão é que:

1. Para tirar uma fotografia sob diferentes condições de iluminação, é necessário usar diferentes configurações da câmera para obter uma imagem útil.
2. As câmeras (e o olho humano) não têm alcance ilimitado em nenhum conjunto de condições, ou seja, não podem representar objetos de todo brilho satisfatoriamente em uma única imagem.

Em particular, se alguém está fotografando um assunto que está bem iluminado, é necessário usar as configurações da câmera que limitam bastante a quantidade de luz que está sendo gravada pelo sensor da câmera, caso contrário ela ficará sobrecarregada e deixará de mostrar detalhes úteis. No caso de tirar um assunto com pouca iluminação (ou, nesse caso, emitir apenas o que equivale a uma luz fraca), como as estrelas, é preciso usar configurações que maximizem a quantidade de luz que o sensor absorve para obter detalhes úteis na imagem, ou você não gravará nada. Esses dois tipos de configurações são logicamente incompatíveis e, portanto, é impossível (com a tecnologia da câmera existente) capturar simultaneamente um assunto muito escuro e muito brilhante em uma única fotografia (isto é, não uma composição) e fazer com que ambos pareçam sensatos.

E a Lua e as estrelas são apenas um par incompatível. A superfície da Lua é iluminada de maneira eficaz e brilhante como a paisagem da Terra em plena luz do dia. As estrelas são tão fracas que só podem ser vistas à noite.

De fato, você pode demonstrar isso diretamente da própria Terra. Aqui estão duas fotografias que tirei com minha própria câmera cerca de dez megassegundos mais ou menos atrás, a partir desta publicação. Ambos foram baleados à noite, na mesma noite. A fotografia da mão esquerda é tirada com a câmera configurada para a luz do dia. Sim, essas são as mesmas configurações que você usaria para tirar uma fotografia à luz do dia, apenas sendo usada à noite, e a Lua registra alta e clara. É assim que é brilhante. Como o brilho da superfície não é afetado pela distância, a Lua efetivamente equivale a um pequeno pedaço de paisagem iluminada pelo sol no céu, do nosso ponto de vista, como em um dia ensolarado e ensolarado na Terra. Como você pode ver, as características da superfície da Lua são claramente visíveis e, além disso, é semelhante em cores à sua última fotografia - como deveria ser, porque essa é a sua cor real. Observe a completa ausência de estrelas, exatamente como nas imagens da NASA. Na segunda fotografia à direita, a câmera foi ajustada no modo "bulbo" para expor o sensor por um longo tempo, e sua sensibilidade foi bastante aumentada. Agora você pode ver as estrelas, mas a Lua parece quase um segundo Sol - suas características de superfície são completamente destruídas, pois o sensor foi saturado com fótons como uma esponja que já absorveu muita água e já teve o suficiente, enquanto a flor contamina o resto da imagem. A razão pela qual você "espera" ver estrelas provavelmente é porque assistiu a muitos filmes de ficção científica. Os filmes retratam estrelas com efeito artístico. Na realidade, as imagens capturadas, tiradas em um único ataque, não são possíveis com a tecnologia de hoje, e o motivo é que o fator entre os dois é da ordem de um bilhão (90 dB) de brilho. (Você pode compor as duas imagens acima adequadamente para falsificá-las, mas seria exatamente isso.)