Advertisement

Eclipse Observation from the Moon and Cislunar Space

  • G. F. Schilling
  • R. C. Moore
Conference paper

Abstract

Eclipse Observation from the Moon and Cislunar Space. The observation of lunar eclipses from the Earth’s surface is quite frequent. The observation of solar eclipses, on the other hand, requires a special expedition to the specific geographical area where one is visible; such expeditions frequently are foiled by weather. Observed on Earth, the duration of totality of a solar eclipse is very short. Even on board a highspeed jet aircraft chasing the fleeting shadow above the clouds, there are only a few minutes in which to perform the most important experiments.

This study concentrates on the unique opportunities available for performing valuable scientific experiments on the Moon during the occurrence of eclipses of the Sun and Earth. Complementary observations that can be obtained concurrently from the Earth and from Earth-orbiting spacecraft are also examined. Two time phases are distinguished since progress in this transplanted field of a very old science depends directly on the growth of the space program. In the immediate future, scientific results will be limited and will pertain primarily to solar physics and geophysics. Nevertheless, it can be shown that even very simple observations obtained during the initial lunar landings will reveal astonishingly valuable scientific information.

For each of the two phases mentioned above, the study discusses the scientific experiments and observations that will probably be most fruitfully performed on the Moon, on Earth, and aboard spacecraft. The range of instrumentation and equipment extends from simple stop watches, cameras, and geigercounters to sophisticated structures such as radio telescopes on the Moon. Throughout the paper, it is shown that the value to be derived from the observations will be greatly enhanced by simultaneous observations from different locations.

The substantive results are essentially three-fold. First, the study illustrates how the obtaining of eclipse observations from extraterrestrial locations creates startingly unique opportunities to conduct a variety of scientific experiments not possible from Earth in a number of diverse disciplines. Secondly, it shows the importance of conducting coordinated, simultaneous observations both with regard to location on the Moon, on the Earth, and in space, and with regard to different disciplines. Finally, it emphasizes the value of international cooperation to such an eclipse program. This cooperation should encompass amateur as well as professional astronomical observations of eclipses from all parts of the earth, at the same time that space scientists perform their observations on the Moon and aboard spacecraft.

Keywords

Radio Telescope Solar Eclipse Simultaneous Observation Geiger Counter Lunar Eclipse 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Résumé

Observation des eclipses à partir de la Lune et de l’espace cislunaire. L’observation d’éclipses de lune est assez fréquente sur terre. L’observation des éclipses de soleil, d’autre part, exige des expéditions spéciales vers les zones géographiques d’où elles sont visibles; de telles expéditions échouent fréquemment à cause du mauvais temps. Observée de la terre, la durée totale d’une éclipse de soleil est très courte. Même à bord d’un avion à réaction rapide, donnant la chasse à l’ombre fuyante au dessus des nuages, on ne dispose que de quelques minutes pour exécuter les expériences les plus importantes.

Cette étude concentre son attention sur les possibilités particulières dont on dispose sur la lune pour faire des expériences scientifiques précieuses au cours des éclipses de soleil et de terre. On envisage aussi les observations complémentaires qui peuvent être faites concurremment de la terre et des engins gravitant autour de la terre. On distingue deux phases puisque les progrès dans ce domaine, dérivé d’une science très ancienne, dépend directement du développement du programme spatial. Dans le proche avenir, les résultats scientifiques seront limités et se rapporteront d’abord à la physique du soleil et de la terre. On peut montrer néanmoins que les observations même très simples obtenues lors du premier débarquement sur la lune, apporteront la révélation de renseignements scientifiques étonnamment précieux.

Cette étude discute, pour chacune des phases citées plus haut, les expériences scientifiques et les observations qui seraient faites avec le plus de profit, sur la terre, sur la lune et à bord d’un engin spatial. L’instrumentation et l’équipment vont du simple chronomètre, des appareils photographiques et des compteurs de Geiger à des montages élaborés tels que des radiotéléscopes sur la lune. Tout au long de cet article on montre que le profit tiré de ces observations sera fortement accru par des observations simultanées faites en différents lieux.

Les résultats substantiels sont essentiellement de trois sortes. Cette étude illustre d’abord comment le fait d’observer les éclipses hors de la terre fait naître dès le départ des possibilités exceptionnelles d’expériences scientifiques impossibles sur terre et ceci dans des disciplines diverses. Deuxièmement, elle montre l’importance de faire des observations simultanées, coordonnées à la fois par rapport aux lieux, sur la lune, sur la terre et dans l’espace, et aussi par rapport aux différentes disciplines. Enfin, elle insiste sur l’importance d’une coopération dans l’interprétation des résultats d’un tel programme. Cette coopération devrait comprendre l’observation astronomique de l’éclipsé aussi bien par des amateurs que par des professionnels, sur tous les points du globe, pendant que les scientifiques de l’espace feraient leurs observations sur la lune et à bord d’un véhicule spatial.

Резюме

Наблюдeниe затмeний с Луны и из oкoлoлуннoгo прoстранства. Наблюдeния лунных затмeний с пoвeрхнoсти Зeмли выпoлняются дoвoльнo частo. Наблюдeниe жe сoлнeчных затмeний трeбуeт oрганизации спeциальных экспeдиций в oпрeдeлeнныe гeoграфичeскиe райoны, гдe такoe затмeниe мoжнo наблюдать. Зачастую пoгoда прeпятствуeт рабoтe таких экспeдиций. При наблюдeнии с Зeмли прoдoлжитeльнoсть сoлнeчнoгo затмeния oчeнь нeвeлика. Дажe с бoрта рeактивнoгo самoлeта, слeдующeгo над oблаками за движущeйся тeнью Луны наблюдатeль мoжeт выпoлнять важныe научныe экспeримeнты лишь в тeчeниe считанных минут.

Исслeдoваниe касаeтся ислючитeльнoй вoзмoжнoсти прoвeдeния цeнных научных экспeримeнтoв на Лунe, вo врeмя затмeний Сoлнца и Зeмли. Рассматриваeтся такжe вoпрoс o дoпoлнитeльных наблюдeниях с Зeмли и кoсмичeских кoраблeй-спутникoв Зeмли. Мoжнo усмoтрeть два пeриoда этoй рабoты, пoскoльку успeхи пeрeнeсeннoй в нoвыe услoвия стoль старoй науки, как астрoнoмия нeпoсрeдствeннo зависят oт развития прoграмм исслeдoвания кoсмoса. В нeпoсрeдствeннoм будущeм научныe рeзультаты будут oграничeнными и будут касаться в пeрвую oчeрeдь таких oбластeй науки, как физика Сoлнца и гeoфизика. Тeм нe мeнee, мoжнo указать, чтo дажe самыe прoстыe наблюдeния, выпoлнeнныe при пeрвых пoсадках на Луну, дадут чрeзвычайнo цeнную научную инфoрмацию.

В исслeдoвании разбираются, примeнитeльнo к двум вышeупoмянутым пeриoдам, тe научныe экспeримeнты и наблюдeния, кoтoрыe, вeрoятнo, дадут наилучший рeзультат при выпoлнeнии с Луны, Зeмли и кoсмичeскoгo кoрабля. Пoтрeбуются разнooбразныe прибoры и oбoрудoваниe oт прoстых часoв, фoтoкамeр и счeтчикoв Гeйгeра дo таких слoжных кoнструкций, как устанoвлeнныe на Лунe радиoтeлeскoпы. Краснoй нитью чeрeз исслeдoваниe прoвoдится мысль o тoм, чтo цeннoсть пoлучeнных наблюдeний будeт значитeльнo вышe, eсли oднoврeмeннo будут прoвoдиться наблюдeния из нeскoльких разных тoчeк.

Из исслeдoвания вытeкают слeдующиe три oснoвных заключeния. Вo-пeрвых, исслeдoваниe пoказываeт, каким oбразoм наблюдeниe с внeзeмных пунктoв oткрываeт нoвую и eдинствeнную в свoeм рoдe вoзмoжнoсть прoвeдeния разнooбразных научных экспeримeнтoв пo цeлoму ряду дисциплин, выпoлнeниe кoтoрых на Зeмлe нeвoзмoжнo. Вo-втoрых, oнo пoказываeт значeниe сoгласoваннoгo и oднoврeмeннoгo прoвeдeния наблюдeний как с разных тoчeк |Am Луны, Зeмли, кoсмичeскoгo кoрабля, |Am так и в интeрeсах разных дисциплин. Накoнeц, в нeм пoдчeркиваeтся значeниe мeждунарoднoгo сoтрудничeства в прoвeдeнии такoгo рoда прoграммы изучeния затмeний. |TSтo сoтрудничeствo дoлжнo направлять вниманиe астрoнoмoв как любитeлeй, так и прoфeссиoналoв всeх стран, на наблюдeниe затмeний с Зeмли, в тo жe самoe врeмя, кoгда учeныe-кoсмoнавты выпoлняют свoи наблюдeния с Луны или с бoрта кoсмичeскoгo кoрабля.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    D. Barbier, Photometry of Lunar Eclipses, Ch. 7, in: Planets and Satellites, G. P. Kuiper and B. M. Middlehurst, eds. Chicago: University of Chicago Press, 1961.Google Scholar
  2. 2.
    F. Link, Eclipse Phenomena, in: Advances in Astronomy and Astrophysics, Vol.2, Z. Kopal, ed. New York: Academic Press, 1963.Google Scholar
  3. 3.
    G. F. Schilling, A Suggested Program of Eclipse Observations from the Moon. RM-4249-NASA, The RAND Corporation (1964).Google Scholar
  4. 4.
    R. C. Moore and G. F. Schilling, Eclipse Observations from Orbiting Spacecraft. RM-4557-PR, The RAND Corporation (1965).Google Scholar
  5. 5.
    G. F. Schilling, Latitudinal Variation of Mesopause Height Inferred from Eclipse Observations. J. Atmos. Sci. 22, 110 (1965).ADSCrossRefGoogle Scholar
  6. 6.
    K. Ya. Kondratiev and O. P. Filipovich, Teplyy Rezhim Verknikh Sloyev Atmosfery. Leningrad: Gidrometeorologicheskoye Izdatel’stvo, 1960.Google Scholar
  7. 7.
    R. C. Moore and G. F. Schilling, On the Apparent Brightness of the Earth’s Halo. The RAND Corporation (in preparation, 1965).Google Scholar
  8. 8.
    F. Zwicky, Astronomy and Physics of the Moon. Lunar International Laboratory Committee No. 11, International Academy of Astronautics, Paris (1964).Google Scholar
  9. 9.
    T. von Oppolzer, Canon of Eclipses, Imperial Academy of Sciences, Vienna, 1887, translated by O. Gingerich. New York: Dover Publications, Inc., 1962.Google Scholar
  10. 10.
    F. J. Malina, Report of the Lunar International Laboratory Discussion Panel, Warsaw. Astronaut. Acta 11, 123 (1965).Google Scholar
  11. 11.
    M. J. Koomen, C. Lock, D. M. Packer, R. Scolnick, R. Tousey and E. O. Hulburt, Measurements of the Brightness of the Twilight Sky. J. Opt. Soc. Amer. 42, 353 (1952).ADSCrossRefGoogle Scholar
  12. 12.
    R. A. Richardson and E. O. Hulburt, Sky-brightness Measurements near Bocaiuva, Brazil. J. Geophys. Res. 54, 215 (1949).ADSCrossRefGoogle Scholar
  13. 13.
    I. J. Spiro, R. Clark Jones and D. Q. Ware, Atmospheric Transmission: Concepts, Symbols, Units and Nomenclature. Infrared Physics 5, 11 (1965).ADSCrossRefGoogle Scholar
  14. 14.
    G. de Vaucouleurs, Geometric and Photometric Parameters of the Terrestrial Planets. Icarus 3, 187 (1964).ADSCrossRefGoogle Scholar
  15. 15.
    A. Danjon, Sur une Relation entre l’Eclairement de la Lune Eclipsée et l’Activité Solaire. Comptes Rendus 171, 1127 (1920).Google Scholar
  16. 16.
    G. de Vaucouleurs, La Loi Normale de Luminosité des Eclipses de Lune de 1894 à 1943. Comptes Rendus 218, 655 (1944).Google Scholar
  17. 17.
    F. Link, L’Absorption Atmosphérique et quelques Phénomènes Connexes. Bull. Observ. Lyon 11, 229 (1929).Google Scholar
  18. 18.
    J. Ashbrook, Measuring the Earth’s Shadow. Sky and Telescope 27, 156 (1964).ADSGoogle Scholar
  19. 19.
    F. Link, Lunar Eclipses, in: Physics and Astronomy of the Moon, Z. Kopal, ed. New York: Academic Press, 1962.Google Scholar
  20. 20.
    Z. Sekera and W. Viezee, Distribution of the Intensity and Polarization of the Diffusely Reflected Light Over a Planetary Disk. R-389-PR, The RAND Corporation (1961).Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Wien 1966

Authors and Affiliations

  • G. F. Schilling
    • 1
  • R. C. Moore
    • 1
  1. 1.The Rand CorporationSanta MonicaUSA

Personalised recommendations