¿Cómo podrían los "destellos" recientemente explicados vistos por DSCOVR parecer tan compactos considerando el tamaño finito del sol?

La sección de discusión del muy reciente Terrestrial glint visto desde el espacio profundo: cristales de hielo orientados detectados desde el punto de Lagrangian, disponible en línea Alexander Marshak, Tamás Várnai y Alexander Kostinski, doi: 10.1002/2017GL073248 contiene el siguiente texto:

Basado en mediciones in situ de cirros, [Korolev et al., 2000; McFarquhar et al., 2002], pequeñas plaquetas hexagonales de hielo, flotando en el aire en una alineación horizontal casi perfecta, son probablemente las responsables de los destellos observados por EPIC sobre la tierra. Debido a que el instrumento EPIC tiene un campo de visión de 0,62 grados (ver, https://epic.gsfc.nasa.gov/epic ) y un CCD de 2048x2048 píxeles, la señal especular dentro de un ángulo de solo$~3x10^{-4}$grado (Fig. 2) debe contener placas de hielo grandes y lisas orientadas o plaquetas orientadas más pequeñas que envían luz difractada. La distribución del tamaño de tales cristales depende en gran medida de la temperatura y la humedad de la nube, pero el rango va desde decenas de micras hasta mm. Tomando la longitud de onda de 0,5 micras y el tamaño de las plaquetas de hielo de 50 micras, se obtiene la relación o semianchura angular del lóbulo de difracción alrededor de la dirección especular$10^{-2}$o del orden de un grado [Crawford, 1968, p.486]. Esto es más ancho que el ancho angular de un píxel pero más angosto que el cambio en la dirección cenital sobre el área cubierta por un píxel (0,1°).

En otras palabras, si las placas de hielo son paralelas a la superficie local de la Tierra, la curvatura de la Tierra misma da como resultado que la reflexión especular observada se localice en un área de decenas de kilómetros de ancho a una distancia de 1.500 millones de kilómetros, a pesar de la supuesta tamaño de 50 micras y su gran medio ángulo de difracción del orden de décimas de grado .

Para resumir aproximadamente la explicación, hay placas planas de cristales de hielo por encima de los 5 km en nubes atmosféricas delgadas que tienden a orientarse muy horizontalmente , paralelas a la superficie local de la Tierra, la mayoría de las placas individuales tendrían que estar horizontales dentro de un pequeña fracción de un grado, no solo en promedio . Cada grado azimutal a lo largo de la superficie de la Tierra es de unos 111 kilómetros, por lo que si los destellos son, por ejemplo, de 1 píxel o de unos 10 kilómetros de ancho, significa que hay algo que selecciona el ángulo dentro de unos 0,1 grados. Ese podría ser el límite de difracción de algo, quizás un poco más grande que los 50 micrones mencionados, pero ciertamente podría ser más pequeño que el límite de orden de un milímetro como se mencionó.

Sin embargo, la fuente de iluminación es el Sol y, visto desde la Tierra, el ancho es de aproximadamente medio grado. Tienes que dividir eso por un factor de 2 porque estamos hablando de "la inclinación del espejo", no del ángulo de incidencia, pero eso aún correspondería a un ancho de 111 km por 0,53 grados por la mitad, o unos 29,5 kilómetros. tamaño mínimo, no importa cuán grandes y perfectamente horizontales sean las placas, ¿no?

Debido al tamaño aparente finito del sol visto por DSCOVR reflejado incluso en un espejo perfecto en la atmósfera de la Tierra siguiendo la curvatura de la Tierra, ¿no sería el tamaño/forma aparente un punto uniforme con un diámetro de ~30 kilómetros? y siempre casi cuatro ~ 8 km píxeles de ancho, si no más grandes , en las imágenes DSCOVR de 2048x2048 píxeles sin clasificar?

No puede olvidar que todavía existen los siguientes mecanismos de ampliación que también están contribuyendo en algún nivel:

• Difracción de los tamaños finitos de las placas de hielo. Las placas ligeramente más pequeñas agrandarían el punto, mientras que las placas sustancialmente más pequeñas producirían un área mucho más grande pero con un brillo correspondientemente más bajo por unidad de área y, por lo tanto, no se detectarían, por lo que solo las placas hexagonales (en términos generales), digamos de 20-50 micras, deben ser ausente para evitar el ensanchamiento de la mancha aparente.
• Imperfecto "horizontalidad" o más precisamente; fluctuaciones placa a placa debido a la coplanaridad.
• ¿Óptica DSCOVR? No sé si la resolución obtenida regularmente en la práctica siempre está por debajo de un píxel en estas condiciones, tal vez lo sea.

No creo que la causa sea un PrankSat inteligente ni algunas personas inteligentes con muchas millas adicionales de viajero frecuente y papel de aluminio, y la tesis de la placa de hielo atmosférica superior tiene mucho mérito, pero todavía no puedo conciliar el 0 ° .53 ancho ecuatorial de los rayos del sol a la distancia de un reflejo de la Tierra desde DSCOVR (por ejemplo, 1 AU + 1,5 millones de km) con las observaciones de casi un solo píxel en el canal azul. ¿Me estoy perdiendo algo aquí?

Nota: Es solo el canal azul (alrededor de 443 nm) el que se transmite rutinariamente a la Tierra en resolución completa. Las estimaciones de tamaño de píxel (observe la flecha en la imagen recortada anotada a continuación) solo deben aplicarse a las imágenes en el canal azul de resolución completa.

Del total de 4106 imágenes recopiladas, 336 contienen destellos terrestres para el canal azul , que se eligió porque tiene la resolución espacial más alta (para reducir la cantidad de datos transmitidos desde DSCOVR, para todos los demás canales se promedian cuatro píxeles a bordo de la nave espacial) .

Para cualquiera que desee abordar las matemáticas de una manera sistemática, la pregunta sería qué tan grande parecería ser la imagen virtual del sol para DSCOVR si se refleja en un espejo esférico convexo centrado en el centro de la tierra con un radio igual a 6378 + 5 kilómetros. ¿Parecería que tiene unos 30 kilómetros de diámetro si se proyecta hasta el punto de reflexión, si lo tratas como si estuviera en la superficie del espejo mismo?

arriba: Desde la diapositiva #12 aquí (después de esperar el fundido de entrada). Para esta pregunta, imagine que la cámara que se muestra en esta imagen está más cerca del espejo que la vela; la vela, que representa al sol, estaría detrás de la cámara, representando la cámara EPIC de DSCOVR .