Específicamente, excluyendo el Sol y la Luna:
¿Cuánta energía, como luz y otras frecuencias, alcanza un punto en el espacio en promedio, si sumas todas las fuentes como estrellas distantes, la Vía Láctea, galaxias distantes, nebulosas, etc.? ¿Cuánto más brillante es el espacio que la "oscuridad perfecta" en promedio?
Digamos que hemos desarrollado una batería solar mágica que tiene una eficiencia del 100 %, puede absorber todas las frecuencias electromagnéticas, es esférica, completamente omnidireccional y tiene de la superficie de la sección transversal (56 cm de radio); lo enviamos a mitad de camino a Proxima Centauri y medimos cuánta energía produce: ¿cuántos vatios sacaríamos de la batería utilizando toda la luz de las estrellas disponible?
Nota: Si no se puede obtener fácilmente "todas las frecuencias", la contrapartida luminosa de los valores radiantes estará bien (solo teniendo en cuenta el espectro visible).
La densidad de energía electromagnética está dominada por el fondo cósmico de microondas y el fondo óptico/IR. Esta respuesta de Physics SE contiene el diagrama a continuación, que muestra la contribución de la densidad de energía en diferentes frecuencias. Puede integrar bajo este "a ojo" para ver que la contribución de CMB es la más grande, seguida de cerca por una protuberancia óptica/IR.
una parcela de (proporcional a la densidad de energía por intervalo de frecuencia logarítmica), tomado de Hill et al. (2018)
La CMB es una radiación de cuerpo negro aproximadamente isotrópica con una temperatura de 2,73 K y, por lo tanto, una intensidad específica de ps
La integral de esto sobre todas las frecuencias es
En términos de potencia, simplemente multiplicamos por Llegar Wm .
Tenga en cuenta que no puede aprovechar esto a menos que tenga un receptor que sea más frío que el CMB.
Puede hacer un cálculo aproximado de la contribución de la luz de fondo óptica observando que el cielo oscuro en un buen sitio astronómico oscuro tiene alrededor de 22 mag por segundo de arco cuadrado en la banda V. Solo alrededor de 0.1-0.2 mag de esto podría atribuirse a la contaminación lumínica en los mejores sitios astronómicos (ver, por ejemplo, Benn & Ellison 2007 ). Teniendo en cuenta que el punto cero para la escala de magnitud de la banda V es Wm por angstrom para y tomando la banda óptica como 3000 angstroms, y notando que hay segundos de arco cuadrados en el cielo, entonces un punto en el espacio recibirá Wm (o quizás alrededor de la mitad de esto, porque una fracción significativa del brillo del cielo oscuro es causado por el brillo del aire).
Esto concuerda aproximadamente con lo que se muestra en la gráfica. Las contribuciones en el infrarrojo medio y en longitudes de onda más cortas que las ópticas no contribuyen de manera apreciable.
Podría pensarse que fuentes discretas o la Vía Láctea podrían contribuir más, pero creo que no es así. El brillo de la superficie de la Vía Láctea es solo un factor de tres por encima del brillo del cielo oscuro, pero por supuesto ocupa una pequeña fracción del cielo total.
Una forma de ver que las estrellas discretas no contribuyen mucho es notar que el flujo óptico de todo el cielo oscuro es equivalente a unas 1000 estrellas de magnitud cero o estrellas de décima magnitud. Ambos números son más altos en órdenes de magnitud que el número real de estrellas galácticas en estos brillos.
StephenG - Ayuda Ucrania
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