¿Ayuda a comprender esta imagen inquietante de Titán, Epimeteo y los anillos de Saturno?

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El artículo del New York Times Los anillos de Saturno son esculpidos por una tripulación de mini lunas es realmente interesante y se vincula con el reciente documento con fondos de pago en Science Close Cassini sobrevuelos de las lunas de los anillos de Saturno Pan, Daphnis, Atlas, Pandora y Epimeteo.

Pero absolutamente no puedo entender una de las fotos en el artículo del NY Times, que se muestra a continuación. Titán parece ser ...

  1. detrás de los anillos de Saturno, y sin embargo es
  2. gran pariente el espaciamiento de los anillos, y sin embargo
  3. parece estar desenfocado mientras los anillos y Epimeteo están enfocados.

¿Alguien puede ayudarme a entender cómo todo esto puede ser cierto al mismo tiempo?


En primer plano, la luna Epimeteo parece flotar sobre los anillos de Saturno. Epimeteo es eclipsada por Titán en el fondo.CréditoNASA / JPL / Space Science Institute

Epimeteo, Titán y los anillos de Saturno

Epimeteo, Titán y los anillos de Saturno recortados

UH oh
fuente
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Algo que podría contribuir a esta ilusión es el ángulo extremadamente estrecho utilizado. Sé que Titán está mucho más lejos que los anillos, por lo que intuitivamente espero que se vea mucho más pequeño de lo que es, por lo que se ve enorme en esta imagen. Debido a que la distancia focal de la cámara es tan alta, Titán no es realmente mucho más grande de lo que parece.
DarthFennec
1
@DarthFennec sí, el segundo enlace en este comentario muestra que el FOV para esta foto es de solo 0.35 grados.
uhoh
2
¿Cómo son los anillos tan delgados si las lunas parecen tener inclinaciones muy diferentes? Eso es lo que me parece extraño.
Mazura
1
Hermosa e impresionante imagen. En caso de que no lo haya visto, me gustaría recomendar la clásica charla TED de Carolyn Porco sobre Cassini. Vale la pena verlo; ella pone las cosas en perspectiva ;-).
Peter - Restablece a Mónica el

Respuestas:

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El Simulador del Sistema Solar JPL no muestra Epimeteo, pero sí muestra a Titán detrás de la brecha de Encke el 28/04/2006 a las 08:12 UTC.

Titán a las 08:12, campo estrecho

La textura de la superficie simulada probablemente se compone de imágenes VIMS en longitudes de onda infrarrojas donde la atmósfera de Titán es relativamente transparente. En el Titán real, la neblina dispersa la luz visible con tanta fuerza que la superficie es indistinta y el borde se ve borroso.

Si alejamos, vemos que estamos mirando cerca del borde exterior de los anillos en un ángulo muy poco profundo. Es por eso que cubren menos de la mitad del diámetro aparente de 10 minutos de arco de Titán.

Como Epimeteo aparece arriba de los anillos mientras miramos desde abajo, debe estar frente a ellos.

Titán a las 08:12, campo amplio

Imágenes simuladas cortesía de NASA / JPL-Caltech

Mike G
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1
Wow, no tenía idea de que JPL tenía un sitio web de simulador de sistema solar. Estos son bastante útiles, ¡gracias!
uhoh
30

Esta página de la NASA dice que esta foto fue tomada el 28 de abril de 2006.

Usando Celestia , logré encontrar la imagen de Cassini que mejor se alinea con la foto. No coincide exactamente, pero eso es de esperar ya que los elementos orbitales calculados de todas estas lunas (y cassini) en el software no necesariamente coincidirán con la realidad con precisión. cassini celestia disparo de titán

A continuación se muestra la versión reducida de esta toma. Puedes ver Titán en el centro y Epimeteo como un punto en la parte superior. ingrese la descripción de la imagen aquí Y aquí está el disparo de arriba a abajo de Cassini a las lunas. Rodeados están Epimeteo y Titán. ingrese la descripción de la imagen aquí

Entonces, para responder a su pregunta: Titán es realmente grande en comparación con el epimeteo (aproximadamente 50x), Titán tiene una atmósfera y, por lo tanto, se ve borroso (en realidad está enfocado, todo en el espacio está muy lejos y, por lo tanto, está efectivamente en el infinito para fines de enfoque) , y los anillos son muy oblicuos, por lo que solo se ve una pequeña porción de ellos.

Ingolifs
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Muy bien, pero solo estamos a medio camino. Agregué una versión recortada y dibujé un rectángulo que resalta que los anillos son casi un 40% más anchos cerca de la extremidad izquierda de Titán que la extremidad derecha. ¿Eres capaz de ajustar el POV de tu simulación y hacer que esto suceda también? En este momento, la sección de los anillos que estás mostrando es tan pequeña que no hay pendiente.
uhoh
1
No se trata del POV, se trata de la precisión de los datos orbitales en Celestia. Hubo dos conjunciones de epimeteo y Titán el 28 de abril de 2006 desde la vista de titán, una demasiado temprano (la que se muestra) y otra demasiado tarde (los anillos ya no estaban a la vista). AFAIK, Celestia usa una base de datos de información orbital precisa en lugar de solo usar elipses keplerianos, pero supongo que incluso eso no es lo suficientemente preciso como para recrear esta foto (las lunas de Saturno tienen órbitas muy complejas). Si alguien tiene otro software que rastrea estos objetos con más precisión, puede publicar una respuesta actualizada.
Ingolifs
Hice una trama rápida . Parece que las distancias solo coinciden 08:30 UTC. Tengo el presentimiento de que, a través del pequeño campo de visión de 0.35 grados de la cámara de ángulo estrecho, estamos mirando el borde exterior de un anillo interior, por lo que se está estrechando tan rápidamente.
uhoh
2
Debería haberlo recordado. Epimeteo tiene una [ en.wikipedia.org/wiki/Horseshoe_orbitfont>(horseshoe orbit). Es presumiblemente por eso que es tan inexacto.
Ingolifs
6

nota: Esta es una respuesta complementaria que agrega algunos detalles a la excelente respuesta de @ Ingolifs .


Al menos 2006-Apr-28 08:30 UTC Cassini fue tanto 1.800.000 kilometros de Titán y 667.000 kilometros de Epimeteo al mismo tiempo.

Usé los horizontes de JPL y guardé las posiciones en las coordenadas centradas del cuerpo de Saturno cada 5 minutos y luego ejecuté el script de Python a continuación para trazar. No estoy seguro de cómo obtener el plano de los anillos de esta manera fácilmente.

ingrese la descripción de la imagen aquí

ingrese la descripción de la imagen aquí

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()
UH oh
fuente
2
Si configuro la ubicación del observador en Epimeteo, entonces Titán y Cassini tienen RA opuesta a las 08:13 UTC. Solar System Simulator coincide con la imagen a las 08:12 .
Mike G
¡@MikeG son buenas noticias! ¿Puedes agregar una respuesta con una captura de pantalla?
uhoh