Wie entstehen Bilder von der Erde aus dem Weltraum und von Raumstationen aus der Erdumlaufbahn, wenn wir uns mit über 1000 Meilen pro Stunde drehen?
Antworten
Nun kommt es auf die Entfernung der Kamera zum fotografierten Objekt an.
Wenn Sie zu einem über Ihnen fliegenden Flugzeug aufschauen, bewegt es sich mit einer Geschwindigkeit von vielleicht 400 bis 600 Meilen pro Stunde … aber es ist so weit entfernt, dass es aussieht, als würde es sich kaum bewegen.
Andererseits scheint ein Auto, das mit 70 Meilen pro Stunde über eine Straße fährt, wenn man auf dem Bürgersteig steht, wahnsinnig schnell zu sein.
Bei einer Digitalkamera möchten Sie wissen, wie viele Pixel des Kameradetektors das Objekt während der Belichtungszeit überquert.
Bei einer ziemlich schlechten Kamera (1 Megapixel) wären es 1000 Pixel über die Breite des Bildes.
Für ein typisches Objektiv können wir etwas näherungsweise sagen, dass ein Objekt, das 10 Meter entfernt und 10 Meter breit ist, gerade die Breite des Rahmens ausfüllen würde.
Die Breite eines Pixels auf einem 10 Meter entfernten Objekt würde also 1/1000 von 10 Metern betragen – also etwa einen Zentimeter.
Wenn sich das Objekt WENIGER als einen Zentimeter bewegt, während der „Verschluss“ geöffnet ist, ist es ziemlich scharf (tatsächlich beträgt die Regel weniger als einen HALBEN Zentimeter aufgrund der sogenannten „Nyquist-Abtastgrenze“).
Wenn der Verschluss also 10 Millisekunden lang geöffnet ist, muss er sich langsamer als 1/2 cm in 10 Millisekunden bewegen – also 5 Meter pro Sekunde – also etwa 11 Meilen pro Stunde.
OK – ein Objekt, das sich 10 Meter entfernt (auf der anderen Straßenseite) befindet und sich schneller als etwa 11 Meilen pro Stunde bewegt, ist auf unserer beschissenen 1-Mpixel-Kamera ein verschwommenes Bild.
Wie wäre es mit dem Orbit? Nun, in der Höhe der ISS (sagen wir 400 km) würde ein 400 km breites Objekt gerade die Breite unseres Kameraobjektivs ausfüllen – und ein Pixel hätte einen Durchmesser von etwa 400 Metern. Wenn wir noch eine Verschlusszeit von 10 Millisekunden haben, dann kann es ohne Unschärfe 40.000 Meter/Sekunde zurücklegen. Das sind etwa 90.000 Meilen pro Stunde!
Die ISS bewegt sich mit etwa 17.000 Meilen pro Stunde – es scheint also, dass die „Schärfe“ von Fotos, die aus dem Orbit aufgenommen werden, fünf- oder sechsmal SCHÄRFER sein wird als ein Foto von etwas, das sich mit 10 Meilen pro Stunde von der anderen Straßenseite aus bewegt.
Es ist also kein Problem, superscharfe Fotos aus dem Orbit zu bekommen – selbst mit einer billigen Handykamera. Stellen Sie sich nun vor, wie Sie mit einer Kamera zurechtkommen, die darauf ausgelegt ist, erstaunlich gute Orbitalfotos zu produzieren.
Ein guter Satellit kann Objekte mit einem Durchmesser von nur 15 Zentimetern (ca. 6 Zoll) erkennen und liefert scharfe Fotos ohne sichtbare Bewegungsunschärfe.
Wie entstehen Bilder von der Erde aus dem Weltraum und von Raumstationen aus der Erdumlaufbahn, wenn wir uns mit über 1000 Meilen pro Stunde drehen?
Sie fragen sich, warum Bilder aus dem Weltraum nicht unscharf sind, weil sich die Erde mit über 1.600 km/h dreht?
Wahrscheinlich handelt es sich bei den meisten Fotografien, die Sie von sich bewegenden Objekten gemacht haben, um Nahaufnahmen. Während ein Objekt, das sich mit einer Geschwindigkeit von 1.000 Meilen pro Stunde bewegt und nur 50 Meter entfernt ist, verschwommen fotografiert wird (es sei denn, Sie haben eine kurze Verschlusszeit), passiert ein großes Objekt, das viele Meilen entfernt ist, keinen großen Teil Ihres Sichtfelds (Bogen), sodass es erscheint sich langsam bewegen. Es ist eine Frage der Perspektive.
Es ist, als würde ein Düsenflugzeug meilenweit entfernt mit 500 Meilen pro Stunde fliegen, aber wenn es 20 Meilen entfernt ist, kann man seine Bewegung kaum erkennen.
Die Rotation der Erde mit 1.000 Meilen pro Stunde ist im Vergleich zur Umlaufgeschwindigkeit der ISS mit 17.500 Meilen pro Stunde tatsächlich langsam, aber die ISS braucht immer noch etwa 90 Minuten, um die Erde einmal zu umkreisen, sodass die Erde ganze 15 Sekunden braucht, um einmal um die Erde zu fliegen mäßiger Bogengrad.
