¿Por qué los satélites aparecen como rayas en las imágenes del telescopio?

¿Puede explicarme en palabras sencillas por qué el satélite en esta imagen del telescopio aparece como una raya? El tiempo de exposición es de 1 segundo.

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¡Imagen genial! ¿Se toma eso con una cámara sujeta a un ocular de un telescopio o binocular? ¿Cuál es la escala aproximada? Ciertamente se ve exactamente como debería verse un satélite, pero siempre es bueno descartar meteoros. La respuesta de JamesK es excelente, pero puede encontrar material adicional, discusiones, dibujos y cálculos de la velocidad de los movimientos para diferentes casos en las respuestas a ¿Por qué los satélites parecen moverse más rápido cuando están sobre la cabeza y más lentos cerca del horizonte? en Exploración Espacial SE.

Respuestas (4)

Los satélites se están moviendo. Están en órbita alrededor de la Tierra. Los satélites en órbita terrestre baja se mueven a unos 7000 m/s en relación con el suelo.

Puedes calcular la velocidad orbital por

v = GRAMO METRO r
dónde GRAMO = 6.673 × 10 − 11 y METRO = 5.97 × 10 24 y r es la distancia desde el centro de la Tierra = altitud + 6370000 metros. (Estos valores están en unidades SI, por lo que dará la velocidad orbital en m/s. Para encontrar la velocidad relativa al observador, debe tener en cuenta el movimiento del observador debido a la rotación de la tierra.

En el segundo que se expone la fotografía, el satélite se mueve.

Debido a que se mueve, aparece como una raya.

Llámalo desenfoque de movimiento 😀
@planetmaker, en cambio, ¿cuál es la velocidad típica de un satélite en una órbita MEO? (la distancia es de unos 23000 km)
Puedes usar la fórmula que he agregado. A una distancia radial de aproximadamente 30000 km, que es 5 veces más que LEO, la velocidad orbital sería 5 veces más lento, es decir unos 3000 m/s
Sin embargo, ¿no es necesario tener en cuenta la velocidad del observador? Un satélite en una órbita geoestacionaria tiene una velocidad orbital de 3 km/s y, sin embargo, no dejaría ningún movimiento borroso en una imagen. Sería realmente interesante ver esto: largas estelas de estrellas en una imagen de larga exposición, los únicos puntos fijos serían los satélites geoestacionarios.
Sí, pero eso es demasiado complicado para una fórmula simple. Solo he mencionado "velocidad orbital"
@ Gargolla9 esta imagen de la página de Wikipedia sobre la órbita terrestre baja muestra la altitud orbital en un eje y la velocidad/período orbital en el otro. upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b4/…
El ecuador de @EricDuminil Earth gira a ~ 460 m/s (otros lugares giran más lento), por lo que, a menos que se necesite un número exacto, puede ignorarse
@uhoh, no creo que puedas ignorarlo. Primero tendrías que convertirlo a velocidad angular. Porque esos meros 460 m/s en el ecuador y 0 m/s en los polos todavía se traducen en la misma velocidad angular que un satélite geoestacionario.
@EricDuminil De pie sobre la Tierra, las estrellas no se mueven más de 15 grados por hora; 0,25 grados por minuto, 0,004 grados por segundo. La exposición es de 1 segundo aquí y, en base a eso, y el viñeteado, supongo que esto es de una cámara sostenida en un telescopio de baja potencia o binocular en un trípode y el satélite está en LEO. Según esta respuesta, se mueven ~ 50 a 200 veces más rápido, "así que, a menos que se necesite un número exacto (en mi opinión), simplemente se puede ignorar"
@uhoh: Todo lo que digo es que la velocidad orbital no es relevante para el desenfoque de movimiento. El período orbital y la velocidad angular (lo que usó en su último comentario) son. Un satélite en LEO tendrá una velocidad orbital de aproximadamente 8 km/s y se moverá muy rápido a través del sensor de la cámara, un satélite geoestacionario seguirá siendo rápido (3 km/s) pero no se moverá en absoluto con respecto a la cámara.
@EricDuminil oh, eso es innegablemente cierto, ¡entendido!
Por supuesto, todo lo demás en el cielo también se mueve en relación con el observador, sin embargo, el movimiento relativo del satélite es mucho mayor que el de esos otros objetos. Además, la mayoría de las fotografías telescópicas tienen monturas motorizadas que las mantienen sincronizadas con el movimiento del fondo (estrellas). Ser capaz de sincronizar con el movimiento de un satélite específico es algo mucho más raro.

¿Puede explicarme en palabras sencillas por qué el satélite en esta imagen del telescopio aparece como una raya? El tiempo de exposición es de 1 segundo.

Este dibujo debería explicarlo:

Imagen de telescopio de un campo de estrellas con una raya de satélite (igual que en cuestión). Dos flechas apuntan a los extremos de la racha de satélites. Una flecha está subtitulada: "El satélite estaba aquí cuando se abrió el obturador". La otra flecha está subtitulada: "El satélite estuvo aquí un segundo después cuando se cerró el obturador".

(Nota: también podría ser al revés. No hay forma de saber a partir de la imagen en qué dirección se movía el satélite).

Me gusta esta respuesta simple. Solo agregaría que el movimiento es "relativo". Todas las estrellas se mueven en la misma dirección a través del cielo en relación con el horizonte, y se mueven a un ritmo menor que el satélite. El satélite se mueve mucho más rápido y en una dirección diferente.

Una forma relativamente sencilla de eliminar la racha es tomar dos o más fotos, con una breve pausa entre ellas. Las estrellas no se moverán mucho en ese tiempo, pero el satélite habrá dibujado una raya corta en cada cuadro.

Ejemplo, 1 s de obturador abierto, 1 s de pausa, 1 s de obturador abierto para el segundo fotograma, etc.

Luego, use el procesamiento de imágenes para eliminar los píxeles que no están en ambas imágenes o en todas. Esto eliminará todas las marcas de derrape del satélite, a menos que oculte con precisión otro objeto brillante, así que use tres fotos.

Un lugar en el que esto se cae es en un "tren" de Starlink, donde múltiples satélites rastrean de manera similar y posiblemente podrían superponerse.

También podría calcular en qué momento la Tierra eclipsará los satélites; es concebible que todavía estén bajo la luz solar directa. En medio de la noche, los satélites estarán a la sombra de la Tierra y serán más difíciles de detectar.

En realidad, existen varias herramientas de software ( aquí hay una lista con algunas de ellas ) desarrolladas específicamente para astrofotografía que pueden automatizar gran parte de este proceso, incluida la alineación de las imágenes, la selección de las mejores (como una forma de imagen afortunada ) y la eliminación de valores atípicos como el satélite. senderos utilizando, por ejemplo, la mediana o el promedio de recorte sigma .
Por supuesto, las estrellas también estarán a la sombra de la Tierra. :)

Esto también se conoce como sendero . Ocurre cuando intenta capturar una imagen de un objeto en movimiento, con una velocidad de obturación baja.

En tu caso, el objeto en movimiento es un satélite. Suelen orbitar la tierra a una velocidad relativamente rápida (normalmente 7 km/s pero depende de la altura orbital del satélite. Puedes calcularlo usando la fórmula que James K ha dado en su respuesta). Cuando se abre el obturador, el satélite estaría en, digamos, el punto A. El obturador permanece abierto durante 1 segundo. Cuando el obturador se cierra, el satélite se habría movido una cierta distancia y alcanzado, digamos, el punto B. Durante ese segundo cuando el obturador está abierto, captura las imágenes del satélite moviéndose del punto A al punto B. Esta es la razón se forma un sendero. A continuación se muestra una imagen para visualizar todas esas cosas.

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Este rastro se puede reducir aumentando la velocidad de obturación. Pero eso disminuye el brillo del satélite. Por lo tanto, la exposición debe hacerse más grande. El equilibrio de estas dos cosas (y otras cosas también) ayuda a obtener una imagen perfecta de los satélites. Esta es la razón por la que es tan difícil capturar imágenes adecuadas de los satélites.

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