Fragen Sie Ethan # 4: Seltsame astronomische Karten

Ich habe eine existenzielle Karte, deren gesamte Oberfläche sagt: "Du bist hier."
Stephen Wright

Reader fragt:

Karten der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung sehen aus wie ein flaches Oval. In welcher Beziehung steht dies zum Blick auf den Himmel, der eine Kugel ist? Zum Beispiel kann eine Karte der Erde entweder verzerrt werden, um uns die Welt in zwei Dimensionen zu zeigen, oder in Scheiben geschnitten werden. Welchen Teil des Himmels betrachten wir beim Betrachten der KMFI-Karte? Ist sie verzerrt? Und wenn dies nur ein Teil des Himmels ist - fehlen wichtige Informationen?

Er spricht über solche Bilder:


Es ist kaum zu glauben, aber der ganze Himmel ist hier wirklich verschlüsselt.

Stellen Sie sich die Erde vor:


Sie sind an solche Karten gewöhnt. Wenn Sie in den USA leben, sind Sie daran gewöhnt, dass sich Nordamerika normalerweise in der Mitte der Karte befindet. Wenn wir in Großbritannien sind, sind wir daran gewöhnt, dass die Karte so zentriert ist, dass Frankreich auf beiden Seiten abgeschnitten ist.

Diese Karten werden allgemein akzeptiert und sind gleichzeitig äußerst ungenau. Sie werden überrascht sein, dass Afrika mehr als doppelt so groß ist wie die Antarktis, Südamerika mehr als Russland und Australien dreimal so groß wie Grönland. Dies alles ist darauf zurückzuführen, dass die Erdoberfläche nicht flach ist, sondern sich auf einer Kugel befindet.



Wenn Sie versuchen, die Oberfläche einer Kugel zu erweitern, wird nichts Gutes daraus. Nehmen Sie eine Orange, schälen Sie sie und versuchen Sie, die Haut auf dem Tisch zu glätten. Bestenfalls erhalten Sie so etwas:



Wenn Sie eine Kugel auf einer Ebene ausbreiten, müssen Sie etwas opfern. Wenn Sie darauf bestehen, eine flache Karte zu erstellen, können Sie eine Karte erstellen, die durch Senkrechte zu Längen- und Breitengrad verbunden ist. Diese Karte ist jedoch ungenau. Dies wird als Mercator-Projektion bezeichnet.


Verzerrungen von Bereichen in der Mercator-Projektion

Sie können die Genauigkeit der Darstellung und die Rechtwinkligkeit von Breiten- und Längengrad beibehalten, wenn Sie die verbundenen Teile der Karte vernachlässigen - wie im Beispiel mit der Orangenschale.

Ein Kompromiss kann erreicht werden, indem der Längengrad zusammengedrückt und der Breitengrad vergrößert wird:



Dies ist alles recht unpraktisch, aber es ist bequemer, dies nicht zu tun. Es ist unmöglich, die Rechtwinkligkeit von Breite und Länge, die Genauigkeit der Darstellung und die Verbundenheit der Karte beizubehalten - die Oberfläche der Kugel kann nicht perfekt geglättet werden.

Dies gilt für die Erdkarte und für die Himmelskarte.



Was auch immer wir tun, wenn wir den Himmel rendern, wir müssen etwas opfern. Die Frage ist nur was genau.

Da Größe in der Astronomie wichtig ist, können wir dies nicht opfern. Es ist auch wichtig, die Kohärenz des Bildes aufrechtzuerhalten - es gibt keine räumlichen Lücken. Es bleibt die Rechtwinkligkeit von Breiten- und Längengrad (Deklination und rechter Aufstieg, wie sie in der Astronomie genannt werden) zu vernachlässigen, so dass Winkel und Formen nicht genau dargestellt werden. Dies kann mit der Karte der Erde geschehen:



Diese Methode wird als Mullweide-Projektion bezeichnet, und wenn Sie sich an das erinnern, was ich Ihnen zuvor gesagt habe:

• Afrika verdoppelt die Antarktis mehr als
• Südamerika ist mehr als Russland
• Australien ist dreimal so groß wie Grönland

dann wird es leichter zu glauben sein, wenn man eine solche Projektion betrachtet. Das machen wir mit dem Himmel - wir verwenden diese Projektion für eine zweidimensionale Darstellung.

Anstatt ein Foto eines Teils des Himmels zu



zeigen : Wir zeigen Ihnen alles auf einmal in der galaktisch zentrierten Projektion von Mollveide:



Das Planck-Teleskop schaute in den Mikrowellenteil des Spektrums und sah die gesamte Strahlung von allen Quellen am Himmel, einschließlich Galaxien, Tierkreislicht und Staub sowie prähistorisch kosmische Reflexion des Urknalls.



Und schließlich können wir



durch Subtrahieren von galaktischem Licht, der durchschnittlichen Schwarzkörpertemperatur von 2,725 K KMFI und unserer Bewegung durch das Universum


einen wichtigen Teil der KMFI-Reststrahlung sehen.


Wir zerlegen es mithilfe sphärischer Harmonischer in Komponenten, analysieren und nehmen das Universum wahr. All dies geschieht in der Projektion von Mollveide, und daher sehen die Himmelskarten so aus. In ihnen fehlt nichts - Sie können den ganzen Himmel gleichzeitig sehen. Man muss sich nur ein wenig daran gewöhnen.

Source: https://habr.com/ru/post/de380791/