Ajudou a entender essa imagem perturbadora dos anéis de Titã, Epimeteu e Saturno?

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O artigo do NY Times de Saturno Anéis são esculpidos por uma tripulação de Mini-Luas é realmente interessante e links para o papel paywalled recente em Ciência sobrevôos Fechar Cassini das luas do anel de Saturno Pan, Daphnis, Atlas, Pandora, e Epimetheus

Mas absolutamente não consigo entender uma das fotos no artigo do NY Times, mostrado abaixo. Titan parece ser ...

  1. atrás dos anéis de Saturno, e ainda é
  2. enorme em relação ao espaçamento dos anéis, e ainda assim
  3. parece estar desfocado enquanto os anéis e Epimeteu estão em foco.

Alguém pode me ajudar a entender como tudo isso pode ser verdade ao mesmo tempo?


Em primeiro plano, a lua Epimeteu parece pairar sobre os anéis de Saturno. Epimeteu está empequenecido por Titã ao fundo. - NASA / JPL / Space Science Institute

Anéis de Epimeteu, Titã e Saturno

Anéis de Epimeteu, Titã e Saturno cortados

uhoh
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Algo que pode contribuir para essa ilusão é o ângulo extremamente estreito usado. Eu sei que Titã está muito mais distante do que os anéis, então, intuitivamente, espero que pareça muito menor do que é, então parece enorme nesta imagem. Como a distância focal da câmera é muito alta, o Titan não é realmente muito maior do que parece.
DarthFennec 30/03
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@DarthFennec sim, o segundo link neste comentário mostra que o FOV para esta foto é de apenas 0,35 graus.
uhoh 30/03
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Como os anéis são tão finos se as luas parecem ter inclinações muito diferentes? Isso é o que me parece estranho.
Mazura 30/03
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Imagem linda e deslumbrante. Caso você não tenha visto, eu gostaria de recomendar o clássico TED de Carolyn Porco sobre a Cassini. Vale a pena assistir; ela coloca as coisas em perspectiva ;-).
Peter - Restabelece Monica

Respostas:

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O JPL Solar System Simulator não mostra Epimetheus, mas mostra Titan por trás do fosso de Encke em 28-04-2006 08:12 UTC.

Titã às 08:12, campo estreito

A textura da superfície simulada é provavelmente composta de imagens VIMS em comprimentos de onda infravermelhos, onde a atmosfera de Titã é relativamente transparente. No Titan real, a névoa dispersa a luz visível com tanta força que a superfície é indistinta e a borda parece confusa.

Se diminuirmos o zoom, veremos que estamos olhando perto da borda externa dos anéis em um ângulo muito raso. É por isso que eles cobrem menos da metade do diâmetro aparente de 10 minutos de arco de Titã.

Como Epimeteu aparece acima dos anéis enquanto olhamos de baixo, ele deve estar na frente deles.

Titã às 08:12, campo amplo

Imagens simuladas cortesia da NASA / JPL-Caltech

Mike G
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Uau, eu não tinha ideia de que o JPL tinha um site do Simulador de Sistema Solar. Estes são úteis, obrigado!
uhoh 29/03
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Esta página da NASA diz que esta foto foi tirada em 28 de abril de 2006.

Usando Celestia , consegui encontrar a foto da Cassini que melhor se alinha com a foto. Não corresponde exatamente, mas é de se esperar, pois os elementos orbitais calculados de todas essas luas (e cassini) no software não necessariamente correspondem exatamente à realidade. cassini celestia tiro de titã

Abaixo está a versão reduzida desta foto. Você pode ver Titã no centro e Epimeteu como um ponto no topo. insira a descrição da imagem aqui E aqui está o tiro de cima para baixo da Cassini às luas. Circulados estão Epimeteu e Titã. insira a descrição da imagem aqui

Então, para responder à sua pergunta: Titan é realmente grande em comparação com epimeteu (cerca de 50x), Titan tem uma atmosfera e parece confuso (na verdade, ele está em foco, tudo no espaço está muito distante e, portanto, está efetivamente no infinito para fins de foco) , e os anéis são altamente oblíquos, então você vê apenas uma pequena fatia deles.

Ingolifs
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Muito bom, mas estamos a meio caminho de lá. Eu adicionei uma versão recortada e desenhei um retângulo que destaca os anéis quase 40% mais largos perto do membro esquerdo de Titã do que o membro direito. Você é capaz de ajustar o POV da sua simulação e fazer isso acontecer também? No momento, a seção dos anéis que você está mostrando é tão pequena que não há inclinação.
uhoh 29/03
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Não é sobre o ponto de vista, é sobre a precisão dos dados orbitais no Celestia. Havia duas conjunções de epimeteu e Titã em 28 de abril de 2006, na visão de titã, uma muito cedo (a da foto) e outra muito tarde (os anéis não estavam mais à vista). AFAIK, Celestia usa um banco de dados de informações orbitais precisas em vez de usar elipses keplerianas, mas acho que mesmo isso não é preciso o suficiente para recriar esta foto (as luas de Saturno têm órbitas muito complexas). Se alguém tiver outro software que rastreie esses objetos com mais precisão, poderá publicar uma resposta atualizada.
Ingolifs 29/03
Eu fiz um enredo rápido . Parece que as distâncias são iguais 08:30 UTC. Tenho um pressentimento de que, através do minúsculo FOV de 0,35 graus da câmera de ângulo estreito, estamos olhando para a borda externa de um anel interno, e é por isso que está ficando tão rápido.
uhoh
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Eu deveria ter lembrado. Epimeteu tem uma [ en.wikipedia.org/wiki/Horseshoe_orbitunette ( órbita da ferradura ). Provavelmente é por isso que é tão impreciso.
Ingolifs 29/03
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Nota: Esta é uma resposta suplementar, adicionando alguns detalhes à excelente resposta do @ Ingolifs .


No cerca de 2006-Apr-28 08:30 UTC Cassini foi tanto 1.800.000 km do Titan e 667.000 km de Epimeteu, ao mesmo tempo.

Usei Horizons do JPL e salvei as posições nas coordenadas centralizadas do corpo de Saturno a cada 5 minutos e depois executei o script python abaixo para traçar. Não sei como obter o plano dos anéis dessa maneira facilmente.

insira a descrição da imagem aqui

insira a descrição da imagem aqui

class Body(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

fnames = ['Titan photo Cassini horizons_results.txt',
          'Titan photo Titan horizons_results.txt',
          'Titan photo Epimetheus horizons_results.txt' ]

names  = ['Cassini', 'Titan', 'Epimetheus']

bodies = []

for name, fname in zip(names, fnames):

    with open(fname, 'r') as infile:

        lines = infile.read().splitlines()

    iSOE = [i for i, line in enumerate(lines) if "$$SOE" in line][0]
    iEOE = [i for i, line in enumerate(lines) if "$$EOE" in line][0]

    print iSOE, iEOE, lines[iSOE], lines[iEOE]

    lines = zip(*[line.split(',') for line in lines[iSOE+1:iEOE]])

    JD  = np.array([float(x) for x in lines[0]])
    pos = np.array([[float(x) for x in lines[i]] for i in 2, 3, 4])
    vel = np.array([[float(x) for x in lines[i]] for i in 5, 6, 7])

    body = Body(name)
    bodies.append(body)
    body.JD  = JD
    body.pos = pos
    body.vel = vel

Cassini, Titan, Epimetheus = bodies

r_Titan      = np.sqrt(((Cassini.pos - Titan.pos     )**2).sum(axis=0))
r_Epimetheus = np.sqrt(((Cassini.pos - Epimetheus.pos)**2).sum(axis=0))

hours = 24 * (JD - JD[0])

r_Titan_target      = 1.8E+06 
r_Epimetheus_target = 6.67E+05

hours_Titan      = hours[np.argmax(r_Titan < r_Titan_target)]
hours_Epimetheus = hours[np.argmax(r_Epimetheus[30:] > r_Epimetheus_target)+30]

print hours_Titan, hours_Epimetheus
if True:    
    fig = plt.figure()

    plt.subplot(2, 1, 1)
    plt.plot(hours, r_Titan)
    plt.plot(hours, 1.8E+06 * np.ones_like(r_Titan), '-k')
    plt.ylabel('Cassini-Titan distance (km)', fontsize=16)

    plt.subplot(2, 1, 2)
    plt.plot(hours, r_Epimetheus)
    plt.plot(hours, 6.67E+05 * np.ones_like(r_Epimetheus), '-k')
    plt.ylabel('Cassini-Epimetheus distance (km)', fontsize=16)
    plt.xlabel('2006-Apr-28 hours', fontsize=16)

    plt.show()
uhoh
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Se eu definir o local do observador como Epimeteu, Titan e Cassini terão RA oposto às 08:13 UTC. O Solar System Simulator corresponde à imagem às 08:12 .
Mike G
@ MikeG são boas notícias! Você pode adicionar uma resposta com uma captura de tela?
uhoh 29/03