Zašto se na slikama s Mjeseca ne vide zvijezde?

Jeste li se ikada zapitali zašto se na slikama s Mjeseca i drugim slikama iz svemira skoro nikada ne vide zvijezde? Odgovor se krije u kamerama i svjetlosti koju one primaju.

Kada su Neil Armstrong i Buzz Aldrin prvi put sletjeli na Mjesec u srpnju 1969., prošetali po njegovoj površini i fotografirali prve ljudske fotografije s površine, čovječanstvo je dočekalo nešto pomalo čudno. Na tim fotografijama, suprotno onome što smo od pamtivijeka navikli vidjeti svaku večer na nebu, uopće se nisu vidjele zvijezde!

Uistinu, ne samo da se one nisu vidjele na slikama s površine Mjeseca, nego se one nisu vidjele na bilo kojoj fotografiji snimljenoj u blizini velikog nebeskog tijela. Kao što se nisu vidjele na slikama s površine ili iz blizine Mjeseca, tako se nisu vidjele, niti se i danas vide, na slikama iz orbite Zemlje. Isto vrijedi i za video snimke—ako pogledate bilo koju video snimku snimljenu u blizini velikog svemirskog objekta, ili jednostavno bacite oko na neki od prijenosa uživo s Međunarodne svemirske postaje koji su aktivni 24/7, ni tamo nećete vidjeti zvijezde. Zašto?

Kako rade kamere?

Odgovor se krije u načinu na koji funkcioniraju fotoaparati, odnosno kamere, i količini svjetlosti koju primaju u sebe prilikom fotografiranja ili snimanja. Naime, u slučaju da niste primijetili, Zemlja i Mjesec vrlo su svijetla tijela kada su obasjana Sunčevom svjetlošću. To pogotovo vrijedi za Mjesec čija je površina ili svijetlosiva ili bijela, zbog čega ostavlja dojam ekstremne blještavosti, jače nego bilo koje mjesto na Zemlji.

Ta činjenica predstavlja problem za kamere, jer one funkcioniraju tako da kroz objektiv puštaju određenu količinu svjetlosti na film (ako se radi o analognoj kameri) ili na optički senzor (ako se radi o digitalnoj kameri). To koliko će svjetlosti kamera upiti ovisi o dvije stvari: (a) aperturi, tj. promjeru otvora kroz koji svjetlosni snop ulazi u optički sustav kamere, i (b) vremenu ekspozicije, odnosno vremenu koje taj optički sustav ostaje otvoren i u sebe pušta svjetlost. Ukratko, radi se o jačini i o duljini izlaganja kamere dolazećoj svjetlosti.

Da bi snimili neki vrlo tamni objekt, poput zvijezda, apertura mora biti velika i vrijeme ekspozicije mora biti dugo da bi kamera upila svu svjetlost koju može upiti. S druge strane, ako na taj način pustimo u kameru puno svjetlosti, ispred kamere se ne smije naći neki iznimno svijetli objekt, poput Mjesečeve površine, jer njegova bi svjetlost preplavila sliku i na njoj se ništa ne bi vidjelo.

Svaka kamera mora, dakle, primiti točno pogođenu količinu svjetlosti da bi slika ispala dobra. Kamere koje su astronauti programa Apollo nosili sa sobom na Mjesec, isto kao i kamere koje se općenito koriste u bliskom svemiru, namjerno su namještene da propuštaju malu količinu svjetlosti. Kada bi produžili vrijeme ekspozicije prilikom fotografiranja, u optički sustav kamere ušlo bi previše svjetlosti s površine Mjeseca ili Zemlje, pa bi te slike bile loše, ako ne i neupotrebljive. Isti princip vrijedi i za videokamere—one zbog snimanja velikog broja slika svake sekunde niti ne stignu upiti slabu svjetlost sa udaljenih zvijezda, piše kozmos.hr.

Ljudsko oko

Ljudsko oko funkcionira na isti način. Jeste li ikada za vrijeme dana sa sunca ušli u tamnu prostoriju i na par sekundi imali problema s vidom? To je zato što vam se oko još uvijek nije prilagodilo novim uvjetima i nije bilo sposobno razaznavati slabo osvjetljene objekte. Ili, isto tako, koju ćete osobu u toj tamnoj prostoriji bolje vidjeti? Onu koja stoji pokraj otvorenog prozora ili onu koja je stoji u tamnijem kutku.

Odgovor je naravno potonji, jer vaše će oko u slučaju osobe koja stoji pored prozora (izvora jake svjetlosti) morati naći balans između jakog pozadinskog svjetla i slabo osvijetljenog lica te osobe. Isto vrijedi i u suprotnoj situaciji—nakon što iziđete iz svijetle prostorije u noć, zvijezde ćete vidjeti tek nakon nekoliko sekundi kad vam se oči priviknu na nove uvjete.

Još jedan relevantan faktor kada pričamo o snimkama iz svemira je nešto što zovemo dinamičnim rasponom. Čim je taj raspon veći, to je kamera sposobnija snimati širi spektar objekata ovisno o njihovoj osvijetljenosti. Ljudsko oko ima veći dinamički raspon od bilo koje kamere, no suvremena tehnologija omogućila je da i na kamerama povećamo taj raspon do korisnih razina, pogotovo na profesionalnim svemirskim kamerama koje nisu komericijalno dostupne.

Da bi postigle visoki dinamični raspon, one koriste trik u principu dosta sličan onom u ljudskom mozgu: snime dvije fotografije, jednu s dugim vremenom ekspozicije, jednu s kratkim, te onda spoji najbolje dijelove tih fotografija u jednu kompoziciju.

Slike s kometa 67P/Churyumov–Gerasimenko

Primijetite, na primjer, slike s površine kometa 67P/Churyumov–Gerasimenko koju je snimila kamera OSIRIS s letjelice Philae koja je na njega sletjela 2014. Kamera OSIRIS imala je vrlo veliki dinamički raspon, zbog čega je uz točno pogođeno vrijeme ekspozicije uspjela slikati i površinu kometa i pozadinske zvijezde, ali u tom je procesu ipak morala žrtvovati kvalitetu slike, pa se na površini ne vide fini detalji.

S druge strane, na slici na kojoj je smanjeno vrijeme ekspozicije pozadinske zvijezde nisu vidljive, ali je kvaliteta snimke zato puno veća.

Upravo su se za tu drugu opciju odlučili i astronauti koji su slijetali na Mjesec između srpnja 1969. i prosinca 1972.