Atmosphärische Einflüsse auf der Erde auf Satellitensichtbarkeit und umgekehrt (z. B. atmosphärisches Seeing)

Gibt es qualitative Unterschiede zwischen der Beobachtung eines Satelliten von der Erdoberfläche und der Beobachtung der Erde vom selben Satelliten aus? Dazu gleiche Optik auf beiden Plätzen.

Spielt es eine Rolle, wie wir durch ein beschlagenes Fenster schauen?

Beeinflusst das atmosphärische Sehen die maximal nutzbare Öffnung für die Auflösung (ohne Verwendung der adaptiven Optik) unterschiedlich, wenn Sie auf die Erde oder in den Himmel blicken?

Ich vermute, Sie werden festlegen, dass die Weltraumteleskope Orte auf der Erde in der Nähe des Meeresspiegels betrachten sollten und die Bodenteleskope nicht schummeln und von sehr hohen Bergen mit idealen atmosphärischen Bedingungen beobachten können?

Antworten (2)

Ja da ist. Das neblige Fenster ist viel näher am Boden als am umlaufenden Satelliten. Atmosphärische Turbulenzen finden zwischen 0 und 20 km Höhe statt, und Satelliten umkreisen über 200 km Höhe.

Um Ihnen eine Größenordnung zu geben: atmosphärische Turbulenzen verschlechtern das Bild für Teleskope mit Durchmessern über 15 cm. Bei weltraumgestützten Teleskopen im niedrigen Orbit beginnt es einen Einfluss bei einem Durchmesser von etwa 2 m zu haben.

Bearbeiten: siehe https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19690003603.pdf für mathematische Ableitungen.

Woher kommt dieser Durchmesser von 2 m - können Sie einen Link hinzufügen oder etwas veröffentlichtes zitieren, das ich lesen kann? Ich würde gerne ihre Physik besser verstehen - warum das so ist. Der Grund, warum ich verwirrt bin, ist, dass ich dachte, die Grenze des "6-Zoll-Teleskops" (nennen wir es so) rühre von der tatsächlichen physikalischen Größe der Schwankungen des Brechungsindex in der Atmosphäre her, die in der Größenordnung von zehn Zentimetern liegt. Ich denke, der Punkt hier ist, dass, wenn die Blende 2 Meter überschreitet, die Auflösung aufgrund der Beugung dieses 10-20 cm-Niveau erreicht. Das Problem war immer da, nur überdeckt von den größeren Beugungseffekten.
@uhoh Ich habe einen Link mit den detaillierten Berechnungen hinzugefügt. Ich denke, Ihre Interpretation ist gut, aber sie vermisst einen Aspekt: ​​Wenn Sie die Wellenlänge erhöhen, wird die Beugungs-PSF kleiner, aber die Turbulenzskala hat nicht das gleiche Verhalten. So wie ich es sehe, erzeugt die Turbulenz zufällige Dephasierungszellen bei rund 20km. Wenn der Winkeldurchmesser Ihres Spiegels vom Boden aus gesehen kleiner ist als der Winkeldurchmesser einer Zelle vom Boden aus gesehen, sind Sie in Ordnung und es gibt keine Turbulenzeffekte. Wenn Ihr Spiegel größer als eine Turbulenzzelle ist, verschlechtert sich die Qualität.
Vielen Dank für den Link! Ich werde es lesen. Deine Erklärung macht schon vollkommen Sinn. Ich habe nicht weit genug gedacht. Das Teleskop bildet tatsächlich Kugelwellen von jedem Punkt auf der Erde ab, keine ebenen Wellen, und daher ist die Größe des relevanten Wellenfrontbereichs bei 20 km ja, 10-20 cm. Das habe ich gebraucht. Vielen Dank!

Atmosphärische Effekte sind hauptsächlich auf Höhen beschränkt, in denen eine nennenswerte -er- Atmosphäre vorhanden ist. Sagen wir unter 100.000 Fuß (nicht linear, also treten wahrscheinlich bei 50.000 Fuß oder weniger die meisten Turbulenzen auf). Aufklärungssatelliten umkreisen etwa 150 Meilen (Abbildung KH-11, aber kommerzielle Erdbeobachtungssatelliten umkreisen gerne über 400 Meilen, um einen Restwiderstand zu vermeiden). Stellen Sie sich eine Linie vor, die zwischen einem Bodenteleskop und dem Satelliten gezogen wird (stellt Ihre Sichtlinie dar).

Erster Fall, Boden zu Satellit, am Boden verankert ... Sie sind Turbulenzen, also greifen Sie die Linie an der 10-Meilen-Markierung und wackeln Sie. Das Satellitenende der (Sicht-)Linie wird um einiges verschoben.

Zweiter Fall, Satellit zum Boden, am Satelliten verankert ... Wieder sind Sie in Turbulenzen, also greifen Sie die Linie an der 10-Meilen-Marke und wackeln Sie. Das Bodenende der (Sicht-)Linie wird sich ebenfalls bewegen, jedoch über eine viel geringere Entfernung als im ersten Fall.

Meine (möglicherweise falsche) Schlussfolgerung ist also, dass die Beobachtung der Erde von einem Satelliten aus weniger von den atmosphärischen Bedingungen beeinflusst wird als die Beobachtung eines Satelliten von der Erde aus.

Atmosphärische Einflüsse auf der Erde auf Satellitensichtbarkeit und umgekehrt (z. B. atmosphärisches Seeing)
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