Aus welcher Entfernung von der Milchstraßenscheibe können wir die gesamte Milchstraße sehen?

Ein Freund fragte: Wenn sich das Sonnensystem leicht von der Ebene der Milchstraße wegbewegt, könnten wir dann eine riesige Milchstraße am Nachthimmel hängen sehen?

Das hängt davon ab, wie viel „leicht“ und „etwas“ der Fragesteller meint, wenn er sagt „leicht von der Ebene der Milchstraße entfernt“. Einige Freunde haben dieses Problem aus geometrischer Perspektive analysiert. Ich werde hier nicht anhand einer mathematischen Theorie argumentieren, sondern es lediglich aus einer intuitiven und wahrnehmungsbezogenen Perspektive auf der Grundlage von Daten der Erdbeobachtung analysieren.

Wir wissen heute, dass Wissenschaftler die Milchstraße als eine riesige spiralförmige Balkengalaxie verstehen, ein bisschen wie ein Diskus, eine Scheibengalaxie, die in der Mitte dick und an den Rändern dünn ist. Die Scheibe hat einen Durchmesser von etwa 200.000 Lichtjahren, eine Dicke im Zentrum von etwa 12.000 Lichtjahren und eine Randdicke von nur etwa 100 Lichtjahren, bei einer durchschnittlichen Dicke von etwa 1.000 Lichtjahren.

Wir wissen jetzt genau, dass die Sonne, wenn sie sich jetzt im Zentrum der Milchstraßenscheibe befindet (tatsächlich 20 Lichtjahre entfernt, nahe dem Zentrum), um die gesamte Milchstraßenscheibe klar erkennen zu können, mindestens 1.000 Lichtjahre aus der Milchstraßenscheibe selbst herausragen muss. Die Dicke des Kerns der Milchstraße erreicht 12.000 Lichtjahre. Um die gesamte Scheibe zu sehen, müssen Sie mindestens 12.000 Lichtjahre vom Zentrum des Scheibenabschnitts entfernt sein.

Selbst wenn man 12.000 Lichtjahre von der Milchstraße entfernt ist, ist es so, als stünde man auf dem Gipfel des Mount Everest und blickt auf die Erde. Er kann immer noch nicht die ganze Erde sehen. Tests der NASA zufolge ist der Erdbogen bzw. die Weltraumgrenze etwa 100 Kilometer über dem Boden deutlich zu erkennen. bemannte Raumfahrzeuge können die Oberflächenkrümmung der Erde in einer Umlaufbahn 400 Kilometer über dem Boden sehen; und um die gesamte Erde zu sehen, muss man sich 3.400 Kilometer über dem Boden befinden.

Dieses Sichtfeld wird basierend auf dem horizontalen Betrachtungswinkel des menschlichen Auges von 124 Grad berechnet, was dem angenehmsten Sichtfeldbereich entspricht. Der Durchmesser der Erde beträgt bei dieser Sichtlinie etwa 12.742 Kilometer. Verglichen mit der Höhe von 100 Kilometern, in der der Erdbogen sichtbar ist, beträgt das Verhältnis etwa 127:1; verglichen mit der Höhe von 400 Kilometern, in der die Krümmung der Erdoberfläche sichtbar wird, beträgt das Verhältnis etwa 32:1; Verglichen mit der Höhe von 3.400 Kilometern, in der das gesamte Bild zu sehen ist, beträgt das Verhältnis etwa 3,75:1.

Betrachtet man die Milchstraße im Verhältnis zur menschlichen Sicht auf die Erde, muss man sich in einer Höhe von 1.574 Lichtjahren über der Oberfläche der Milchstraßenscheibe befinden, um den Bogen der Milchstraße sehen zu können. Wenn Sie die Krümmung der Milchstraße sehen möchten, müssen Sie sich in einer Höhe von 6.250 Lichtjahren über der Oberfläche der Milchstraßenscheibe befinden. Wenn Sie den gesamten Panoramablick auf die Milchstraße bequem überblicken können, müssen Sie sich in einer Höhe von etwa 53.333 Lichtjahren über der Milchstraßenscheibe befinden.

Ein Lichtjahr ist die Strecke, die ein Photon im Vakuum in einem Jahr zurücklegt. Ein Photon bewegt sich im Vakuum mit etwa 300.000 Kilometern pro Sekunde und ein Lichtjahr entspricht ungefähr 9,46 Billionen Kilometern. Der Durchmesser der Milchstraße beträgt daher etwa 189,2 Billionen Kilometer und die durchschnittliche Dicke beträgt etwa 964 Milliarden Kilometer. Um die gesamte Milchstraße zu sehen, muss man sie aus einer Entfernung von 50 Billionen Kilometern von der Oberfläche der Milchstraße und aus einem Blickwinkel von 124 Grad des menschlichen Auges beobachten.

Der Frage zufolge müsste die tatsächliche Entfernung größer sein, um eine riesige Milchstraßenscheibe am Nachthimmel hängen sehen zu können, damit man das gesamte Bild der riesigen Milchstraße bequemer erkennen kann und noch etwas Platz übrig bleibt. Handelt es sich bei dieser Entfernung also um die Entfernung, die der Fragesteller für „etwas abseits der Ebene der Milchstraße“ hält? Nur er selbst weiß es.

Bisher haben die Menschen den Gravitationskreis der Erde nicht verlassen und unbemannte Raumfahrzeuge sind noch weit davon entfernt, das Sonnensystem zu verlassen. Die Frage ist also: Wie kommen die unzähligen Bilder der Milchstraße zustande, die im Internet kursieren?

Tatsächlich entsprechen die Bilder vom Aussehen der Milchstraße nicht dem, was Menschen tatsächlich sehen oder was von Kameras fotografiert wird. Stattdessen gewinnen die Wissenschaftler sie durch Beobachtungen vieler ähnlicher Galaxien und die Integration großer Datenmengen, die sie im Laufe der Jahre aus Beobachtungen der Sternenverteilung in der Milchstraße auf der Erde gewonnen haben, und anschließend durch Computermodellierung.

Die meisten Bilder der Milchstraße, die wir tatsächlich auf der Erde sehen, sind nur Teilbilder, die durch die Synthese vieler Fotos entstehen, die von unserem Standort aus mit großen Teleskopen oder Satelliten in Richtung des Zentrums der Milchstraße aufgenommen wurden. Das einzige Bild, das einen 360-Grad-Panoramablick auf die Milchstraße bietet, wurde durch die Kombination von über zwei Millionen Fotos erstellt, die das von der NASA gestartete Spitzer-Weltraumteleskop über einen Zeitraum von zehn Jahren aufgenommen hat.

Dieser 360-Grad-Panoramablick auf die Milchstraße enthält eine große Menge an Informationen, darunter 20 Milliarden Pixel. Würde man es ausdrucken, wäre für die Anzeige eine Fläche von der Größe eines Stadions erforderlich. Jetzt hat die NASA eine digitale Version dieses Bildes für Wissenschaftler und Astronomiebegeisterte auf der ganzen Welt zur Forschung und Untersuchung freigegeben (siehe Bild oben). Dieses Foto ist jedoch professioneller und für normale Menschen schwerer zu verstehen.

Vielen Dank fürs Lesen und herzlich willkommen zur Diskussion. Dies ist ein Originalartikel von Space-Time Communication. Bitte respektieren Sie das Urheberrecht des Autors. Danke schön.