¿Podrían los astronautas del Apolo ver las luces de la ciudad desde la Luna?

Puedes ver las luces de la ciudad desde la órbita en el lado nocturno de la Tierra. Mucha ciencia ficción (sí, lo siento... es una de esas preguntas) tiene diálogos como "en una noche despejada puedes ver la ciudad XYZ en la Luna".

Obviamente, no tenemos ciudades en la Luna, pero sí tenemos ciudades en la Tierra. ¿Los astronautas del Apolo los vieron desde la luna o al menos desde la órbita lunar?

Interesante, todas las imágenes que recuerdo muestran una luz del día o la mitad de la Tierra. Me pregunto si alguna vez hubo una Tierra oscura mientras los astronautas estaban en la luna.
Las misiones Apolo aterrizaron durante un día lunar. Cerraron la visera de protección IR y UV de sus cascos. Así que los ojos de los astronautas no estaban adaptados a la plena sensibilidad de la noche. Deberían tener una vista del lado nocturno de la Tierra.
El lado nocturno de la Tierra no mira hacia la Luna mientras es de noche en la Luna. Pero, ¿tal vez las luces de la ciudad sean visibles durante un eclipse lunar?
@Hohmannfan: aunque el lado nocturno no mira completamente a la luna (supongo que nunca lo pensé), parte del lado nocturno sí lo hace, como se ve en la famosa foto "Earthrise": en.wikipedia.org/wiki /Earthrise Sin embargo, dado que no se ven estrellas ni ciudades, asumo que fue un artefacto de la película, no ojos, que no pudieron verlos. Sé que puedes ver las estrellas, pero no sé si las ciudades también son visibles.
En una "media Tierra" va a ser muy difícil porque el lado diurno es muy brillante.
@OrganicMarble No pude encontrar nada en las transcripciones con varias consultas diferentes. No fue una búsqueda exhaustiva, pero si hubiera alguna mención obvia de las luces de la ciudad o las luces de la Tierra, creo que lo habría recogido.
Me inclino a que no sea posible durante las misiones Apolo, porque si lo fuera, creo que tendríamos una imagen famosa de eso. Es posible, como dijo Organic, que ninguna de las misiones se encontrara con una Tierra oscura mientras se encontraba en la superficie lunar y, de haberlo hecho, podrían haber visto las luces de la ciudad.
Mirando a una "media Tierra", el contraste de las luces de la ciudad en el lado nocturno de la Tierra con el lado diurno iluminado por el sol es de aproximadamente 10 Lux para el alumbrado público a 100000 Lux de luz solar brillante. La proporción de aproximadamente 1 a 10000 es demasiado alta para la visión humana.
@Uwe Solo para ser precisos; Los aterrizajes se programaron temprano en la mañana en el lugar de aterrizaje para obtener un buen ángulo de sol. Esto significaba que la Luna normalmente estaba en su fase de cuarto creciente con la parte oscura a la izquierda y el lugar de aterrizaje a la luz del sol a la derecha del terminador. Desde la Luna, la Tierra se habría visto como lo contrario de esta imagen: una media Tierra con la parte oscura a la derecha. Así siempre se podía ver una parte oscura de la Tierra, pero junto a una parte diurna muy luminosa y con el Sol también en el cielo. Así que sí. Que dijiste.
@OrganicMarble, todas las misiones Apolo aterrizaron durante la madrugada lunar en el lado cercano, por lo que todas tenían aproximadamente la mitad de la Tierra.
@Mark es bueno saber que mi memoria no se ha ido por completo.
Esta es una pregunta fascinante, buena.

Respuestas (4)

Parece que la respuesta es "no".

  • Los informes de la misión Apolo describen luces nocturnas desde la órbita terrestre, pero los avistamientos a distancias lunares están notablemente ausentes. Por ejemplo,

    Las vistas en órbita terrestre eran espectaculares; incluso en el lado oscuro, donde las tormentas eléctricas y los incendios en África captaron la atención de la tripulación. La línea de tiempo de la órbita terrestre proporcionó tiempo suficiente para ver la Tierra, para la adaptación sin prisas de la tripulación a la gravedad cero y para hacer frente a los problemas de hardware.

    Informe de la misión Apolo 16

    Pero estos están en órbita terrestre. Los mismos informes de la misión no dicen nada sobre el lado oscuro de la Tierra a distancias lunares.

  • Hay demasiados objetos brillantes, incluidos el Sol, la Tierra, la Luna y (en el camino) el módulo lunar, que dificultan la visualización de objetos oscuros. A veces no podían ver la mayoría de las estrellas, incluso con la ayuda del telescopio de a bordo :

    A partir de la misión Apolo 7, todas las tripulaciones informaron que se requerían varios minutos para que los ojos se adaptaran al reconocimiento de constelaciones cuando el telescopio del módulo de comando se usaba de noche en órbita terrestre o lunar y en condiciones de luz terrestre. Con el módulo lunar conectado durante la costa translunar, los reflejos del sol del módulo lunar en la óptica impidieron que se vieran las estrellas más brillantes con el telescopio. Durante la costa transterrestre, las constelaciones generalmente se podían reconocer cuando el telescopio apuntaba lejos del sol, la tierra o la luna. En general, para mantener la alineación de la plataforma durante la costa translunar, el Command Module Pilot se basó en el posicionamiento óptico automático para colocar estrellas de referencia en el campo de visión del sextante de 28 aumentos.

    Informe resumido del programa Apolo , pág. 6-15

  • Un parche en el ojo para ayudar al CMP a adaptar un ojo a la oscuridad para usar el telescopio y (en los Apolo 16 y 17) las gafas de sol no ayudaron.

    Las lentes de las gafas de sol no eran lo suficientemente oscuras para un uso cómodo en la órbita lunar. Se experimentó una cantidad significativa de fatiga ocular después de mirar por la ventana durante períodos prolongados, incluso con las gafas puestas.

    Informe de la misión Apolo 16

  • Solo los Apolo 14 y 15 llevaron la película de baja velocidad (tipos 3414 y S0349) que puede capturar objetos tenues (ver tabla 6-VIII ).

  • Los Apolo 7 y 9 fotografiaron las luces de la ciudad. Pero estas misiones nunca abandonaron la órbita terrestre, y de eso no se trata esta pregunta.

  • El Apolo 8 tomó la famosa fotografía "Earthrise". La mitad de la Tierra está a la luz del sol, lo que oscurece las luces de la ciudad en el lado oscuro.

  • Una vez en la luna, el comandante y el piloto del módulo lunar estaban más preocupados por su aterrizaje en la luna que por tratar de mirar hacia atrás a la Tierra. Además, los aterrizajes ocurrieron durante el día lunar. La luz del sol reflejada es tan brillante que alguien en la superficie no puede ver las estrellas, y mucho menos las luces tenues en la Tierra.

  • El piloto del módulo de comando del Apolo 10-13 pasó la mayor parte de su tiempo tomando fotografías de la luna o manejando la nave espacial. Tenga en cuenta que estas fueron las misiones más cortas y también que necesitaban el reconocimiento para las misiones posteriores.

  • El Apolo 14 intentó fotografiar el lado oscuro de la Tierra y fracasó.

    Las fotografías del lado oscuro de la Tierra no se podían usar porque las escenas estaban oscurecidas por la luz dispersada por la óptica del sextante, por las áreas iluminadas por el sol de la Tierra y quizás por partes del módulo lunar acoplado durante la costa translunar.

    Informe resumido del programa Apolo , pág. 3-88

  • Los Apolo 15 al 17 no intentaron tomar fotografías del lado oscuro de la Tierra. Sabiendo que estas eran las últimas misiones, la tripulación se mantuvo lo más ocupada posible.

¡Respuesta bien investigada!
Es de destacar que si estás parado en la Luna y es de noche en la Tierra, habrá el Sol justo al lado en la vista.
Punto interesante: si puede ver cualquier parte del lado diurno de la Tierra, probablemente esté superando a cualquier alumbrado público en cualquier parte del lado nocturno de la Tierra que pueda ver. Si puede ver la mayor parte del lado nocturno de la Tierra desde la Luna, es casi seguro que está en plena luz del día lunar, por lo que tiene la superficie lunar y cualquier objeto cercano reflejando una gran cantidad de luz, más un objeto muy brillante (el Sol) en el cielo. Si estás en la noche lunar, por lo que el entorno que te rodea está oscuro y no hay Sol en el cielo, estás mirando el lado diurno de la Tierra.
Quizás puedas ver el alumbrado público en la Tierra desde la Luna durante un eclipse lunar, cuando la Luna está iluminada solo por la luz solar difractada a través de la atmósfera de la Tierra.
Todas las misiones Apolo aterrizaron a la luz del día lunar, en el lado cercano, lo que significa que la superficie en la que se encontraban estaba bañada por la luz del sol y que la Tierra y el Sol estaban en el cielo al mismo tiempo. Para lograr condiciones de visualización favorables, tendría que estar en la superficie de la Luna durante la noche lunar local y atrapar a la Tierra en un ángulo tal que gran parte también fuera de noche, o que la Tierra estuviera experimentando un eclipse lunar para que usted se parara en la luna. tampoco estaban siendo bañados por la luz de la tierra.

Más allá de LEO, una vez que estás a unos pocos radios de la Tierra, lo suficientemente lejos como para ver todo el planeta, su lado nocturno es un negro sin rasgos distintivos, al menos para las cámaras convencionales, en cada una de las docenas de fotos en http: //www.planetary .org/explore/space-topics/earth/pics-of-earth-by-planetary-spacecraft.html , incluso los que muestran a la Tierra como una delgada media luna .
Editar: como se comentó, estas fotos fueron expuestas para el lado del día. Si hubieran estado expuestos para revelar algún detalle del lado nocturno, el lado diurno probablemente habría estado sobreexpuesto en un blanco sólido.

Agitación manual y matemáticas posiblemente erróneas: la parte de Chicago que brilla de noche tiene unos 400 km 2 , lo mismo que un disco de 11 km de radio. Compare la noche de Chicago con un asteroide de 22 km de diámetro con un albedo increíblemente generoso de 0,05. Entonces su magnitud absoluta es de aproximadamente 12 (su magnitud vista desde 1 UA de distancia, en esa tabla). Visto desde 239 000 millas de distancia en lugar de 93 000 000, 390 veces más cerca, es 390 × 390 = 150000 = 2.5 13 veces más brillante, por lo que su magnitud aparente es 12 − 13 = − 1 , tan brillante como Sirius.

Es probable que mi estimación sea incorrecta de cuál debe ser el albedo de un asteroide de 20 km para que coincida con el Chicaglow nocturno (lo que los astrónomos terrestres del medio oeste llaman contaminación lumínica). Pero al menos, visto desde la luna, Chicago no es más brillante que Sirio, y probablemente más cerca de la magnitud 3 o 4, apenas visible incluso sin una magnitud de distracción -15 de la Tierra visible.

"... su lado nocturno es un negro sin rasgos distintivos, al menos para las cámaras convencionales..." que no tienen ni cerca del rango dinámico de la visión humana. Las exposiciones individuales de cámaras digitales de naves espaciales convencionales con configuraciones para evitar que el lado brillante quede sobreexpuesto tendrán el lado nocturno en el ruido. Eso no significa en absoluto que un ojo humano no pueda percibir las luces de la ciudad en el lado nocturno. Esta es la razón por la que la fotografía digital tiene imágenes de alto rango dinámico .
Sería mucho más convincente encontrar una imagen de la era Apolo usando emulsión fotográfica con su mejor rango dinámico.
Pero eso no significa que sin iris no sea aún mejor que el rango dinámico ADC utilizado en los generadores de imágenes de naves espaciales, que utilizan el tiempo de exposición para lograr algo similar a lo que proporciona iris en humanos. Además, un astronauta puede simplemente cubrir la parte brillante de la Tierra con un guante. Voy a salir este fin de semana y leer un poco sobre el rango dinámico de la visión humana dentro de un campo visual. Continuará...
"las cámaras no sufren la falta de adaptación a la oscuridad de los ojos humanos debido al lado brillante del día"... Errrr... La cámara se configuró en una combinación específica de apertura, tiempo de exposición, de modo que las partes brillantes de la Tierra ( ya veces otros objetos como la superficie de la Luna) estaban dentro del alcance del sensor, lo que significa que las partes oscuras se perdieron en el ruido. Si la cámara se hubiera configurado especialmente para capturar las partes oscuras (con las partes brillantes apagadas), habría sido bastante diferente.
@uhoh, tengo entendido que el rango dinámico instantáneo del ojo es de aproximadamente 10 paradas. Eso es menos que una buena película (o una cámara digital 2019 de primer nivel). Irising proporciona casi toda la ganancia. Por lo general, su naturaleza involuntaria es agradable (ya que no tenemos que pensar en ello), pero no si estás tratando de ver algo tenue en presencia de una luz brillante. Un fotógrafo puede optar por "volar los reflejos", una persona no puede hacer lo mismo con sus ojos.
@hobbs gracias por eso! 10 pasos (2¹⁰) equivalen aproximadamente a 10 bits, que de hecho pueden ser menos que la cantidad de bits en una cámara espacial digital. Si puede recordar una fuente, sería genial (hoy me voy a la biblioteca para ver qué puedo aprender). Su sugerencia de que mis ojos pueden estar irisados ​​sin mi conocimiento también es bien recibida.
@hobbs Considere las fotografías HDR. Toma una serie de tomas, de las cuales solo una no borra las luces y apila los resultados para producir una imagen que ni la cámara ni el ojo humano podrían ver en una sola toma. (Sin embargo, debe reducir el contraste para obtener un resultado útil). Sin embargo, incluso eso tiene sus límites, eventualmente las áreas oscuras terminarán con la luz dispersa de las brillantes en lugar de la imagen que debería estar allí.

Un cálculo independiente. Desde la ISS, Venus es tan brillante como la ciudad de Valencia de noche. (Otras vistas de la ISS de Venus tenían lugares en la Tierra que no reconocí). La metrópolis de Valencia tiene alrededor de 2 millones de personas.

En la megaciudad más grande de la Tierra de la década de 1970, el gran Tokio, tenía alrededor de 23 millones de personas. 11,5 veces más, es decir, 11,5 veces más brillante. (Tal vez menos porque la iluminación era menos eficiente entonces, tal vez más porque entonces no nos preocupábamos tanto por la contaminación lumínica).

La ISS está a 400 km de altura, por lo que a unos 800 km de Valencia en esa imagen.
La luna está a 385.000 km de distancia, 480 veces más lejos.

Entonces, desde la luna, el Tokio de 1970 fue 11.5 / ( 480 × 480 ) = 1 / 20000 veces más brillante que Venus.
Venus tiene magnitud aparente − 4 .
20000 = 2.5 10.8 .
Así que desde la luna, Tokio tenía magnitud − 4 + 10.8 = 6.8.

En condiciones óptimas, las estrellas de magnitud 6,5 son el umbral de visibilidad a simple vista.

Por lo tanto, con la Tierra del lado diurno de magnitud -15 y el Sol de magnitud -26 deslumbrando a los astronautas (un factor que anula todos los demás errores de estimación en esta respuesta), incluso la ciudad más brillante del lado nocturno era demasiado oscura para que la vieran.

Su única oportunidad de ver las luces de la ciudad habría sido durante un eclipse solar e incluso entonces, solo de magnitud 6,8, si Tokio estuviera frente a ellos, sin nubes.

Dos problemas: 1) esa imagen está llena de píxeles saturados, por lo que es imposible ser cuantitativo, 2) los píxeles brillantes de la ciudad se distribuyen quizás en un área 100x o 1000x mayor que Venus, por lo que se puede argumentar que la ciudad es 100 o 1000 veces más brillante que Venus. Un factor de 100 es 5 magnitudes, por ejemplo, por lo que su magnitud 6,8 ​​podría ser +1,8 o -0,7 de magnitud. También es importante recordar que 480 veces más lejos, Tokio también estaría cerca de un punto no resuelto (casi como una estrella), en lugar de un área extensa. No creo que tu análisis sea válido actualmente.

Aquí hay otra forma de estimar el brillo de las luces de la ciudad vistas desde la Luna. Como punto de partida, tratemos de estimar cuánta luz produce todo Estados Unidos durante la noche. (Supongo que esto probablemente representa un porcentaje significativo de la luz total producida en la Tierra, y probablemente en realidad la mayoría de la luz total que se ve si el hemisferio occidental está a la vista).

  • Esta fuente afirma que el consumo anual de energía utilizado en los EE. UU. para "iluminación comercial" es de 141 mil millones de kWh. Esto, sin embargo, incluye tanto el alumbrado público como el alumbrado de edificios comerciales; supongamos que la mitad de esto se destina al alumbrado público, por lo que 70 mil millones de kWh.

  • A continuación, tenemos que convertir esto en energía. Dividimos esta cifra por un año y también tenemos en cuenta el hecho de que las luces están encendidas solo la mitad del tiempo (solo de noche); así que multiplicamos por 2. (En realidad, las luces son probablemente algo más brillantes en la noche que en las primeras horas de la madrugada, por lo que para la salida máxima es posible que deseemos multiplicar por un número mayor, pero no creo que este efecto sea muy significativo).

  • Para convertir potencia en brillo, necesitamos multiplicar por la eficacia luminosa. Los tipos más comunes de lámparas utilizadas para el alumbrado público son las lámparas LED y de sodio; ambos parecen tener una eficacia luminosa de alrededor de 130 lúmenes/vatio, según Wikipedia .

  • Para obtener la iluminancia en la superficie de la Luna, queda dividir por 4 π (número de radianes cuadrados en una esfera) por la distancia de la Tierra a la Luna (aproximadamente 400   000   kilómetros ) al cuadrado.

  • Finalmente, para convertir esto a magnitud aparente, usamos la fórmula dada aquí .

Poniendo las piezas juntas, WolframAlpha da una magnitud de aproximadamente +0,7, por lo que se encuentra entre las 20 estrellas más brillantes, pero no entre las 10 principales (comparable, por ejemplo, a Betelgeuse o Aldebarán).

Así que esto es definitivamente invisible durante el día, inundado por la luz del sol y su reflejo en el paisaje lunar. ¿Es visible de noche, junto a la Tierra creciente iluminada por el sol?

Yo diría "no". Aquí hay un punto de comparación: la Luz de la Tierra , cuya magnitud está en algún lugar en el rango de -2 a -3 ( fuente ), y que, por experiencia personal, es definitivamente visible, pero no tan fácil de detectar.

Ahora, la Tierra vista desde la Luna es aproximadamente 50 veces más brillante que la Luna vista desde la Tierra ( vea este hilo de preguntas y respuestas sobre Astronomy SE ); mientras que, si mi estimación es correcta, las luces de la ciudad de la Tierra parecen ser unas 100 veces más tenues que la luz de la Tierra en la Luna, vista desde la Tierra...

Está bien, dirías, pero entonces, ¿quizás durante un eclipse?

Bueno, todavía es poco probable. Considere que durante un eclipse lunar (que corresponde a un eclipse solar en la Luna), la Luna todavía es visible; por lo que todavía hay una buena cantidad de luz que llega a su superficie. Visto desde la Luna, un eclipse solar parece una Tierra oscura rodeada por la brillante aureola de su atmósfera, iluminada por el Sol.

¿Qué tan brillante es exactamente? Bueno, según esta fuente (específicamente la Fig. 4), incluso en la parte más profunda de la umbra de la Tierra, la iluminancia sigue siendo nada menos que 10 − 6 de la iluminancia habitual. En otros términos, la atmósfera de la Tierra es aproximadamente 10 − 6 tan brillante como el Sol, que corresponde a una magnitud de aproximadamente -11. Probablemente todavía sea lo suficientemente brillante como para inundar el débil resplandor de las luces de la ciudad...

Debe considerar la eficacia óptica de las luces de la calle y la reflectancia de las superficies de la calle.
Anexo: después de pensar, me di cuenta de que esas luces de la ciudad serían visibles por la noche, siempre que la parte de la Tierra iluminada por el sol esté de alguna manera oculta. Por supuesto, esto puede suceder cuando la Tierra está cerca del horizonte; pero si no es así, probablemente sea suficiente extender la mano para ocultar la parte iluminada por el sol. Como la luna no tiene atmósfera, el deslumbramiento es un problema mucho menor que en la Tierra; y la luz terrestre difusa en el paisaje lunar que te rodea probablemente interferirá levemente, pero no eliminará las luces por completo.
No basta con extender la mano para ocultar la parte iluminada por el sol, los ojos necesitan unos minutos en la oscuridad para adaptarse a la visión nocturna. No solo el iris del ojo tiene que adaptarse, la retina también tiene que adaptarse.
¿Podrían los astronautas del Apolo ver las luces de la ciudad desde la Luna?
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