http://astro.neutral.org/articles/tea/tea.html,
který mě ubezpečil v tom, že se s fotony dá skutečně zacházet i jednoduchým selským rozumem, aniž by musely rigorózním astrofyzikům příliš vstávat vlasy hrůzou.
Ptal jsem se tehdy sám sebe: Kolik fotonů z galaxie NGC7331 přilétá do mého dalekohledu? Ta galaxie je podobná té naší a její vzdálenost se pohybuje kolem 50 miliónů světelných let. Dále jsem četl, že celkový výkon vyzářený galaxií podobného typu je 5x10E36W (pět krát deset na třicátoušestou).
Jestliže spočítáme energii jednoho fotonu viditelného světla, řekněme s vlnovou délkou 500nm, podle vztahu E = Planckova konstanta x frekvence, kde frekvence = rychlost světla dělená vlnovou délkou, dostaneme číslo (přibližně):
4x10E-19J (pozor na jednotky, zde se jedná o energii, nikoliv o výkon).
Dále když spočítáme tok energie z této galaxie, procházející plochou objektivu mého dalekohledu ve vzdálenosti oněch 50 milionů sv. let, dostaneme pidičíslo:
5x10E-14W
(Povrch pomyslné koule s poloměrem 50 mil. sv. let, v jejímž středu se NGC7331 nachází, je zhruba 3x10E48 metrů čtverečných. Na tomto povrchu je rozptýlený veškerý galaxií vyzařovaný výkon a můj dalekohled s průměrem objetivu 200mm z něho odebírá jen část odpovídající ploše objektivu 0,03 metru čtverečného. Tedy část danou podílem 3x10E-2/3x10E48, což je poměr jedna ku deset na padesátou!)
Nakonec když vydělíme výkon 5x10E-14W energií jednoho fotonu s vlnovou délkou 500nm, dostaneme fotonový tok 125000 fotonů za sekundu, dopadající do mého dalekohledu. Když bude obraz galaxie zabírat lineárně řekněme 450 pixelů, plocha, na níž světlo galaxie přes dalekohled dopadá, bude mít zhruba 160000 pixelů (ona je ta galaxie sice eliptická, ale zjednodušme i tohle).
Takže, průměrně, se zanedbáním všeho možného, dopadá na jeden pixel ani ne jeden foton za sekundu a při kvantové účinnosti kolem 30%(?) budu muset svým Canonem EOS350D exponovat hezky dlouho i při citlivosti nastavené na ISO1600. A kdybych měl kameru, která plně využívá 16ti bitový převodník, tedy kameru s maximální kapacitou pixelu více než 65536 elektronů, mohl bych nejslabší partie exponovat klidně 18 hodin...
A dostáváme se k pointě:
O jak malé výkonové toky, které svými přístroji zachycujeme, se jedná, svědčí i výstižné srovnání, v článku použité: Kdybychom použili všechno světlo DS objektů, shromážděné všemi přístroji na zeměkouli za řekněme sto let existence velkých dalekohledů, nestačila by ta energie ani na uvaření šálku čaje... Zde jen dodám, že pro ohřátí 300ml vody z 20 na 100 stupňů Celsia je potřeba zhruba 340kJ (tedy aspoň jeden dietní jogurt
).
...