Astronomie ist eine Disziplin, die auf Distanz verfolgt wird. Und doch kann es unglaublich schwierig sein, dieses letzte Wort – die Entfernung – tatsächlich zu messen, selbst wenn wir unser Ziel so nahe wie den Mond richten.
Aber jetzt haben Astronomen der Universität von Antioquia, Kolumbien, eine clevere Methode entwickelt, mit der Citizen Scientists die Entfernung des Mondes nur mit ihrer Digitalkamera und ihrem Smartphone messen können.
„Heute öffnet eine Fülle fortschrittlicher und zugänglicher technologischer Geräte wie Smartphones, Tablets, Digitalkameras und präzise Uhren eine neue Tür zum Bereich der 'Do-it-yourself-Wissenschaft' und von dort aus zu der Möglichkeit, die lokalen Gegebenheiten zu messen Universe allein“, schreibt Hauptautor Jorge Zuluaga in seinem kürzlich eingereichten Paper.
Während antike Astronomen clevere Methoden entwickelten, um das lokale Universum zu vermessen, dauerte es fast zwei Jahrtausende, bis wir endlich die Entfernung zum Mond perfektionierten. Jetzt können wir starke Laser von den Spiegeln abprallen lassen, die von den Apollo-Astronauten auf der Mondoberfläche angebracht wurden. Die Zeit, die der Laserstrahl benötigt, um zur Erde zurückzukehren, ermöglicht eine unglaublich genaue Messung der Mondentfernung innerhalb von wenigen Zentimetern.
Aber diese moderne Technik ist „weit entfernt vom Reich und den technologischen Fähigkeiten von Amateurastronomen und Nichtwissenschaftlern“, schreibt Zuluaga. Um das lokale Universum in die Hände von Bürgerwissenschaftlern zu bringen, haben Zuluaga und Kollegen eine einfache Methode entwickelt, um die Entfernung zum Mond zu messen.
Der Trick besteht darin, zu beobachten, wie sich die scheinbare Größe des Mondes mit der Zeit ändert.
Wenn der Mond aufgeht, verringert sich sein Abstand zu einem Beobachter auf der Erdoberfläche geringfügig.
Bildquelle: Zuluaga et al.
Während der Mond größer und daher näher erscheinen mag, wenn er sich am Horizont befindet, als wenn er am Himmel steht, ist es tatsächlich das Gegenteil. Die Entfernung vom Mond zu jedem Beobachter auf der Erde nimmt mit dem Aufgehen des Mondes am Himmel ab. Es ist weiter entfernt, wenn es am Horizont ist, als wenn es im Zenith ist. Hinweis: Der Abstand des Mondes zum Erdmittelpunkt bleibt während der Nacht ungefähr konstant.
Die direkte Folge davon ist, dass die Winkelgröße des Mondes im Zenit um bis zu 1,7 Prozent größer ist als am Horizont. Obwohl diese Änderung für unsere Augen viel zu gering ist, um sie zu erkennen, haben die meisten modernen persönlichen Kameras jetzt die Auflösung erreicht, die den Unterschied erfassen kann.
Mit einer guten Kamera, einem Smartphone und einem kleinen Trigger kannst du also selbst die Entfernung zum Mond messen. Hier ist wie:
1.) Treten Sie in einer klaren Nacht nach draußen, wenn Vollmond ist. Stellen Sie Ihre Kamera auf ein Stativ und richten Sie sie auf den Mond.
2.) Bei jedem Bild des Mondes müssen Sie die ungefähre Höhe des Mondes kennen. Die meisten Smartphones verfügen über verschiedene Apps, mit denen Sie den Winkel der Kamera basierend auf der Neigung des Telefons messen können. Indem Sie das Telefon mit der Kamera ausrichten, können Sie die Höhe des Mondes genau messen.
3.) Für jedes Bild müssen Sie den scheinbaren Durchmesser des Mondes in Pixeln messen, um eine Zunahme zu sehen, wenn der Mond höher am Himmel aufsteigt.
4.) Schließlich kann die Entfernung des Mondes aus nur zwei Bildern gemessen werden (je mehr Bilder, desto besser können Sie jeden Fehler ausschließen) mit dieser relativ einfachen Gleichung:
wobei d(t) die Entfernung vom Mond zu Ihrem Standort auf der Erde ist, RUNDist der Radius der Erde, hT(t) ist die Höhe des Mondes für Ihr zweites Bild, α(t)
ist die relative scheinbare Größe des Mondes oder die scheinbare Größe des Mondes in Ihrem zweiten Bild geteilt durch die anfängliche scheinbare Größe des Mondes in Ihrem ersten Bild und ht,0ist die anfängliche Höhe des Mondes für Ihr erstes Bild.
Mit ein paar Bildern und ein wenig Mathematik können Sie also die Entfernung zum Mond messen.
„Unser Ziel ist es hier nicht, eine verbesserte Messung einer bekannten astronomischen Größe bereitzustellen, sondern vielmehr zu zeigen, wie die Öffentlichkeit in wissenschaftliche Bemühungen eingebunden werden könnte und wie mit einfachen Instrumenten und leicht verfügbaren technischen Geräten wie Smartphones und Digitalkameras, beliebige Person kann das lokale Universum messen, wie es die alten Astronomen getan haben“, schreibt Zuluaga.
Das Papier wurde beim American Journal of Physics eingereicht und steht zum Download bereit Hier.
