Hvor lys er månen. . . Nemlig?

En ny undersøgelse vil tage den gamle standard for månens lysstyrke til et nyt niveau af præcision.

En fuld påskemåne stiger
Dave Dickinson

For mange astrophotografer med dyb himmel er månen noget at undgå. Men for jordobserverende satellitter fungerer Månen som en afgørende kalibreringskilde og det er ved at få en revision.

Månen producerer selvfølgelig ikke sit eget lys: Dets overflade reflekterer solens lys. Men selvom Månen er luftløs og praktisk talt uændret, er ikke enhver månefleksion den samme. Månens lysstyrke afhænger af den nøjagtige vinkel mellem Jorden, Månen og Solen.

F.eks. Citeres lysstyrken på en fuldmåne normalt i størrelsesordenen 13, ca. 14 størrelser eller 400.000 gange svagere end Solen. (Med en gennemsnitlig albedo eller refleksionsevne på kun 13% er månen faktisk lige så mørk som slidt asfalt.) Alligevel er fuldmåne ca. seks gange lysere end en første- eller sidste kvartal (halvbelyst) måne. Det skyldes, at sollys rammer månens overflade næsten lige fra Jordens perspektiv med få skygger under fuldmåne.

Måne-sol-jordvinklerne ville være lette nok til at beregne, om månen var i en cirkulær bane, men ikke kun varierer månen i afstand i løbet af sin elliptiske bane rundt Jorden, den klipper også langsomt frem og tilbage ( libration ) og side til side ( ernæring ), da det holder det ene ansigt vendt konstant Jorden. Som et resultat følger sollysvinklen på Månens ansigt en kompleks, men forudsigelig cyklus, der gentages omtrent hvert 20. år.

Indtil nu har indviklingen i disse ændringer begrænset Månens anvendelighed som en kalibreringskilde. Et nyt projekt fra National Institute of Standards and Technology (NIST) planlægger at forfine denne standard i et ambitiøst projekt.

Stirrende Moonward

Månen over NIST Maryland Campus. Disse hvide kupler vil rumme udstyret, der bruges i månens lysstyrkeeksperiment. Til sidst flyttes kuplerne og udstyret til Mauna Loa-observatoriet i Hawai'i.
Jennifer Lauren Lee / NIST

Den aktuelle usikkerhed for månens lysstyrke ligger mellem 5% og 10%. Men jordobserverende satellitter kræver et snævrere svingrum på mindre end 1%. Ellers betyder huller mellem missioner at gå glip af vigtige oplysninger.

"Du mister evnen til at sy sammen målinger fra forskellige satellitter for at bestemme langsigtede tendenser, " siger Stephen Maxwell (NIST) i en nylig pressemeddelelse.

Mere præcise målinger er gennemførlige. "Månens refleksion er stabil til 1 del i 100 millioner om året, " siger Joe Rice (NIST). "Sollyset, der oplyser månen, varierer over en 11-årig cyklus, men denne mængde er kun 0, 1% over hele spektret."

Hjertet i indsatsen, der stadig er under udvikling, er et 6-tommer (150 mm) teleskop udstyret med en calciumfluoridlinse (ofte brugt i spektroskopiske instrumenter), som gør det muligt for teleskopet at fokusere Månens lys over ultraviolet, synlig, og infrarøde bølgelængder. Farvekalibrering vil ske natligt mod bred- og smalbånd lyskilder placeret 15 til 30 meter væk.

Informationen med flere bølgelængder er afgørende, da jordobserverende satellitter bruger Månens lys for at sikre, at en satellits "røde" ikke er en anden satellits "gule". Farve kan hjælpe satellitter med at undersøge algeopblomstringer, tendenser inden for afgrødesundhed og mere.

Projektet er planlagt til at påbegynde operationer under de klare himmel fra Mauna Loa-observatoriet på Hawai'i i 2018. Selvom mønsteret af lysvinkler varierer over 20 år, forventer forskere at indsamle nok data på kun 3 til 5 år til at dække 95% af de mulige vinkler.

Overvågningsresultaterne kommer lige i tide til den næste generation af jordobserverende satellitter, herunder JPSS-1, som er planlagt til at blive lanceret næste måned fra Vandenberg Air Force Base i Californien den 10. november.

Måske skulle vi ikke forbande den næste lyse fuldmåne trods alt.