Influencias atmosféricas en la tierra a la visibilidad del satélite y viceversa (por ejemplo, visión atmosférica)

¿Existen diferencias cualitativas entre observar un satélite desde la superficie terrestre y observar la Tierra desde el mismo satélite? Dada la misma óptica en ambos lugares.

¿Importa en qué dirección miramos a través de una ventana empañada?

¿ La visión atmosférica afecta la apertura útil máxima para la resolución (sin usar óptica adaptativa) de manera diferente, mirando hacia la Tierra y hacia el cielo?

¿Supongo que estipulará que los telescopios espaciales deben observar lugares en la Tierra cerca del nivel del mar, y que los telescopios terrestres no pueden engañar y observar desde montañas muy altas con condiciones atmosféricas ideales?

Respuestas (2)

Sí hay. La ventana empañada está mucho más cerca del suelo que del satélite en órbita. La turbulencia atmosférica tiene lugar entre 0 y 20 km de altura, y los satélites orbitan a más de 200 km de altura.

Para darle un orden de magnitud, la turbulencia atmosférica degrada la imagen de los telescopios con diámetros superiores a 15 cm. Para los telescopios espaciales en órbita baja, empieza a tener una influencia alrededor de los 2m de diámetro.

Editar: consulte https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19690003603.pdf para derivaciones matemáticas.

¿De dónde viene ese diámetro de 2 m? ¿Puede agregar un enlace o citar algo publicado que pueda leer? Me gustaría entender mejor la física, por qué es así. La razón por la que estoy confundido es porque pensé que el límite del "telescopio de 6 pulgadas" (llamémoslo así) provenía del tamaño físico real del índice de fluctuaciones de refracción en la atmósfera del orden de decenas de centímetros. Creo que el punto aquí es que cuando la apertura supera los 2 metros, la resolución debido a la difracción alcanza ese nivel de 10-20 cm. El problema siempre estuvo ahí, solo enmascarado por los efectos de difracción más grandes.
@uhoh He agregado un enlace con los cálculos detallados. Creo que su interpretación es buena, pero pierde un aspecto: si aumenta la longitud de onda, la difracción psf se hará más pequeña pero la escala de turbulencia no tiene el mismo comportamiento. La forma en que lo veo es que la turbulencia crea celdas de desfase aleatorio en alrededor de 20 km. Si el diámetro angular de su espejo visto desde el suelo es más pequeño que el diámetro angular de una celda vista desde el suelo, está bien y no hay efectos de turbulencia. Si el espejo es más grande que una celda de turbulencia, la calidad se degrada.
¡Gracias por el enlace! Le daré una lectura. Tu explicación ya tiene perfecto sentido. No estaba pensando lo suficiente. El telescopio en realidad está tomando imágenes de ondas esféricas desde cada punto de la Tierra, no de ondas planas, por lo que el tamaño del área de frente de onda relevante a 20 km es sí, 10-20 cm. Eso es lo que necesitaba. ¡Gracias!

Los efectos atmosféricos se limitan principalmente a altitudes donde hay una atmósfera apreciable. Digamos por debajo de 100 000 pies (no lineal, por lo que probablemente 50 000 pies o menos es donde ocurre la mayor parte de la turbulencia). Los satélites de reconocimiento orbitan a aproximadamente 150 millas (cifra KH-11, pero a los satélites comerciales de observación terrestre les gusta orbitar por encima de las ~400 millas para evitar la resistencia residual). Imagine una línea dibujada entre un telescopio terrestre y el satélite (representa su línea de visión).

Primer caso, tierra a satélite, anclado en la tierra... Eres turbulencia, así que toma la línea en la marca de 10 millas hacia arriba y muévete. El extremo del satélite de la línea (vista) se desplazará cierta distancia.

Segundo caso, satélite a tierra, anclado en el satélite... De nuevo, eres turbulencia, así que toma la línea en la marca de 10 millas y muévete. El extremo del suelo de la línea (vista) también se moverá, pero en una distancia mucho menor que en el primer caso.

Así que mi conclusión (posiblemente incorrecta) es que observar la Tierra desde un satélite se ve menos afectado por las condiciones atmosféricas que observar un satélite desde la Tierra.

Influencias atmosféricas en la tierra a la visibilidad del satélite y viceversa (por ejemplo, visión atmosférica)
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