Den "inkonstanta månen, "som Shakespeare kallade det i Romeo och Julia, är mer pålitlig än hans par stjärnkorsade älskare kanske trodde. Nu planerar forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) att göra månen ännu mer pålitlig med ett nytt projekt för att mäta dess ljusstyrka.

Forskare sätter månen i arbete dagligen som en kalibreringskälla för rymdbaserade kameror som använder ljusstyrkan och färgerna av solljus som reflekteras från vår planet för att spåra vädermönster, trender inom växthälsa, platserna för skadliga algblomningar i haven och mycket mer. Informationen som skickas från jordnära bildapparater gör det möjligt för forskare att förutsäga hungersnöd och översvämningar och kan hjälpa samhällen att planera nödåtgärder och katastrofhjälp.

För att se till att en satellitkameras "gröna" inte är en annans "gula, Varje kamera är kalibrerad – i rymden – mot en gemensam källa. Månen är ett bekvämt mål eftersom, till skillnad från jorden, den har ingen atmosfär och dess yta förändras mycket lite.

Problemet är att för alla sånger skrivna om ljuset från den silverglänsande månen, det är fortfarande inte förstått exakt hur starkt månens reflekterade ljus är, hela tiden och från alla vinklar. Dagens bästa mätningar gör det möjligt för forskare att beräkna månens ljusstyrka med osäkerheter på några procent – ​​inte riktigt tillräckligt bra för de mest känsliga mätbehoven, säger NIST:s Stephen Maxwell. För att kompensera för dessa brister, forskare har utvecklat komplicerade lösningar. Till exempel, de måste regelbundet kontrollera noggrannheten hos sina satellitbilder genom att göra samma mätningar på flera sätt – från rymden, från luften och från marken – samtidigt.

Eller, om de vill jämföra bilder tagna vid olika tidpunkter av olika satelliter, de måste se till att det finns en viss överlappning under deras tid i rymden så att avbildarna har chansen att mäta samma del av planeten vid ungefär samma tidpunkt. Men vad händer om ett forskarlag inte kan få ut en ny kamera i rymden innan en gammal går i pension? "Du får vad som kallas ett datagap, och du förlorar förmågan att sammanfoga mätningar från olika satelliter för att fastställa långsiktiga trender, " säger Maxwell.

Att verkligen veta hur ljus månen är – med osäkerheter på mycket mindre än 1 procent – ​​skulle minska behovet av dessa logistiskt utmanande lösningar och i slutändan spara pengar.

Så NIST ger sig ut för att ta nya mätningar av månens ljusstyrka. Forskare hoppas att de kommer att vara de bästa mätningarna hittills.

"Ljusstyrka" betyder här, specifikt, mängden solljus som reflekteras från månens yta. Dess skenbara magnitud är cirka 400, 000 gånger mindre än solens, men månens exakta ljusstyrka beror på dess vinkel i förhållande till solen och jorden. Och dessa vinklar följer ett komplext mönster som upprepas ungefär vart 20:e år.

För att fånga månsken i deras nya experiment, forskare kommer att använda ett litet teleskop som vad Maxwell kallar en "ljushink, designad för att samla in allt från ultraviolett strålning (cirka 350 nanometer, miljarddelar av en meter) genom det synliga spektrumet och in i det kortvågiga infraröda (2,5 mikrometer, miljondelar av en meter). 150 mm (6-tums) teleskopets enda lins är gjord av en förening som kallas kalciumfluorid, som – till skillnad från mer vanligt glas – kan fokusera månskenet från detta breda våglängdsområde till en detektor.

Men det teleskopet kommer att behöva kalibreras före varje mätning. Så cirka 15 till 30 meter (50-100 fot) bort, forskargruppen kommer att sätta upp en bredbandsljuskälla – dvs. en med en bred fördelning av våglängder – med en tillförlitlig uteffekt. För att validera bredbandskällan, forskarna kommer också att använda en andra lampa som bara avger ett smalt band av våglängder åt gången och som kan ställas in på olika band efter behov. Nattliga tester med dessa kalibrerade källor kommer att knyta lagets månfynd till International System of Units (SI).

Lyckligtvis, NIST-studien behöver inte samla in data på 20 år, Maxwell säger; tre till fem år kommer att räcka med tid för att samla mer än 95 procent av de vinklar de kommer att behöva. För att få så mycket oförfalskat månsken som möjligt, experimentet är planerat att börja göra mätningar 2018 vid Mauna Loa Observatory på Hawaii. Sitter runt 3, 300 meter (11, 000 fot), på en av världens största vulkaner, den planerade platsen ligger över mycket av det snedvridande inflytandet från jordens atmosfär.

Även om experimentet kommer att ta år att slutföra, Maxwell tror att även preliminära data kommer att vara användbara för samhället "nästan omedelbart, " som en kontroll mot det nuvarande systemet. Jordvända bildapparater som kan dra nytta av NIST:s nya datauppsättning inkluderar Landsat-serien, GOES-16 och dussintals kommersiella satelliter.