Кассини и Сатурн

На этом удивительном снимке изображена часть кольцевой системы Сатурна, над которой парит маленький, потрепанный спутник Эпиметей (диаметр примерно 116 километров). Позади колец находится окутанный "смогом" Титан - крупнейший спутник газового гиганта, диаметр которого составляет 5 149,5 км.

Снимок был получен 28 апреля 2006 года космическим аппаратом NASA "Кассини", который в тот момент находился на расстоянии около 667 000 км. от Эпиметея и 1,8 млн. км. от Титана.

На этом удивительном снимке изображена часть кольцевой системы Сатурна, над которой парит маленький, потрепанный спутник Эпиметей (диаметр примерно 116 километров). Позади колец находится окутанный "смогом" Титан, крупнейший спутник газового гиганта, диаметр которого составляет 5 149,5 километра.

Снимок был получен 28 апреля 2006 года космическим аппаратом NASA "Кассини", который в тот момент находится на расстоянии около 667 000 километров от Эпиметея и 1,8 миллиона километров от Титана.

Спутник Сатурна - Пан, снимок с аппарата Кассини 22 мая 2005 года. Размер спутника - 30 км., обращается внутри щели Энке шириной в 300 км. Эта брешь в кольце A Сатурна известна с 1800-х годов. Обработка снимка - Kevin Gill.

🔗Источник

На точке побольше умещается всё человечество, а на той, которая поменьше, было всего несколько человек.

Земля и Луна, запечатлённые зондом «Кассини» 19 июля 2013 года

История одного расследования

В социальных сетях — в группах и сообществах — регулярно случаются публикации, вызывающие неоднозначную реакцию. Это нормально, что люди спорят. Это гораздо лучше, чем если бы они со всем соглашались и принимали всё на веру — безоговорочно и обреченно. Тем более, появляется возможность отыскать то важное недостающее звено в нашем мировосприятии, которое не позволяет многим людям принять ту самую точку зрения, которая была бы действительно конструктивной и правильной.

Недостающее звено это — пустота между процессом получения данных и их публикацией.

Мы живем уже не в то время, когда можно авторитетно ссылаться на авторитетов. Надо доказывать, причем, самым простым и понятным образом.

Перейдем к теме.

Очевидно, к годовщине события в Фейсбуке появилась фотография, сделанная одной из камер межпланетной станции Кассини: Вид Земли и Луны из окрестностей Сатурна. На снимке только лучистая “звёздочка” Земли, и средней яркости точка Луны. И еще блик — результат переотражения в линзах — от Земли, предположительно (но это не точно).

И конечно же, незамедлительно последовал вопрос: "Почему не видно звёзд?"

Вопрос не новый. Его уже задавали в тысяче споров о том “Летали американцы на Луну или нет?”. Но в “Лунной теме” все понятно — яркость лунного ландшафта такова, какова яркость раскаленного летнего асфальта, слепящего глаза в солнечный день. Какие уж тут звезды, если выдержка при съемке 1/1000 секунды — звездам нужно в 1000 раз больше — как минимум.

Но в дальнем-то космосе, когда на снимке есть далекие Земля и Луна — сами как звезды, почему звёзд опять не видно?

Попытаемся в этом разобраться.

Систему “Земля-Луна” и Сатурн в среднем разделяет расстояние около 10 астрономических единиц или полутора миллиардов километров. Насколько яркими являются Земля и Луна с такого расстояния?

Можно приблизительно прикинуть, что Земля Подобна Венере — альбедо (отражающая способность) нашей планеты более чем в полтора раза слабее венерианской. Правда, Земля чуть крупнее Венеры. Поэтому оценка “полтора раза” по альбедо будет в самый раз. Венера с расстояния в 1 астрономическую единицу видна как светило минус четвертой звездной величины. Земля была бы видна с такого расстояния в полтора раза слабее — на половину звездной величины — то есть, минус четвертой звездной величины был бы блеск Земли в тех условиях, в которых мы наблюдаем Венеру — то есть, с расстояния в 1 астрономическую единицу.

Перенесемся на Сатурн. Расстояние увеличилось в 10 раз. Значит яркость Земли уменьшится в 10 в квадрате — в сто раз.

Из курса астрономии (надеюсь на эту тему написать отдельную статью) разница по яркости в 100 раз — это ровно 5 звездных величин. Нужно добавить еще одну, потому что Земля отстоит от Солнца в полтора раза дальше Венеры, что при возведении в квадрат дает более двух раз, и обеспечивает разницу блеска в 1 звездную величину.

Стало быть Земля с орбиты Сатурна будет на шесть с половиной звездных величин слабее, чем Венера в небе Земли.

По этой весьма приблизительной оценке, яркость Земли на снимке станции Кассини — это вторая звездная величина.

Луна — по альбедо она в три с половиной раза тусклее Земли, а еще Луна по диаметру в три с половиной раза меньше (а соотношение диаметров нужно возвести в квадрат, потому что нам критична видимая площадь объекта). Итого, соотношение яркостей Земли и Луны будет три с половиной в кубе, что есть около 40 раз, или 4-х звездных величин.

Предполагаемая звездная величина Луны, при наблюдении её из окрестностей Сатурна будет всего 6m — на пределе видимости глазом.

Значит, если бы поблизости луча зрения в сторону Земли и Луны располагались какие-то звезды, доступные глазу по своей яркости, они на снимке обязаны были получиться.

Но были ли в этом районе неба столь яркие звезды?

У нас есть способ проверить это.

Программа Stellarium.

Это виртуальный планетарий в вашем компьютере или смартфоне, который показывает вид звездного неба на заданную дату и момент времени для некоторого конкретного пункта на земном шаре. Но Stellarium может показать вид звездного неба — с планетами и малыми телами Солнечной системы — для виртуального наблюдателя, находящегося на поверхности того или иного небесного тела. Мы можем перенестись на один из спутников Сатурна, и посмотреть в сторону Земли глазами Кассини.

Какой спутник Сатурна выбрать?

Предлагаю Тефию — эдакое подобие “Звезды смерти” из Звёздных войн — обладательницу самого большого ударного кратера в Солнечной системе. Для этого всего лишь надо выбрать название спутника в выпадающем списке небесных тел, до которых в программе Stellarium предусмотрены прямые и регулярные рейсы. мы можем выбрать даже точку посадки — например дно того самого огромного кратера с названием “Одиссей”.

А еще нам необходимо перенестись в дату, когда был сделан обсуждаемый фотоснимок — 19 июля 2013 года.

Перелет в пространстве и времени совершается практически мгновенно. Нашему взору предстает завораживающая картина:

Мы смотри на Сатурн с неосвещенного Солнцем тыла. Помимо известных нам звезд и созвездий в небе блестят некоторое количество непривычных для землянина светил — это свита спутников “Властелина времени”, коим считался Кронос у древних греков, знакомого нам своим римским именем — Сатурн. Но не только спутники Сатурна украшают небо окраин Солнечной системы. Вокруг далекого Солнца можно отыскать несколько планет. Где-то среди них таится Земля с Луной. Сразу и не угадаешь, где здесь Земля.

К счастью, в Stellarium небесные объекты подписаны. Я намеренно отключил подсказки, чтобы проникнуться непривычным видом сатурнианских небес. Но если включить маркеры обратно, все станет понятно:

Земля оказалась совсем рядом с Солнцем. И это не удивительно, ведь орбита Земли находится глубоко внутри орбиты Сатурна. И для наблюдателя этих холодных и далеких краев Земля не удаляется от Солнца далее, чем на 7 градусов. Это очень мало. Неуловимый Меркурий с Земли трудно наблюдать именно из-за близости к Солнцу, а ведь он в максимальных элонгациях уходит от Солнца на 27 градусов. И все равно его мало кто видел. Это я к тому, что сфотографировать Землю из окрестностей Сатурна очень непросто из-за видимой близости к Солнцу.

В этот день — 19 июля 2013 года — элонгация Земли как раз была максимальной. Нам повезло. И вероятнее всего это время для съемки было выбрано не случайно.

Ну, а где же Луна?

Для этого нам нужно существенно увеличить масштаб — применить буквально телескопическое увеличение.

В процессе увеличения масштаба, многочисленные звезды будут появляться на экране и разбегаться к его краям, но Луна окажется видимой отдельно от Земли лишь тогда, когда самые слабые звезды, которые показывает Stellarium, исчезнут из нашего поля зрения.

Это не значит, что звезд в этом направлении во Вселенной не существует. Просто, они настолько слабые, что даже Stellarium о них ничего не знает.

Впрочем, если обратно уменьшить масштаб и найти ближайшую на небе к Земле и Луне слабую звезду, можно навести о ней справку — она будет слабее 10-й звездной величины. Но даже она осталась бы за пределами поля зрения камеры межпланетной станции Кассини.

Из Сатурнианских далей Земля и Луна практически сливаются. Расстояние между ними в этот день составляло лишь 24 угловые секунды — это в полтора раза меньше, чем между компонентами двойной звезды Альбирео. Когда фотографируют Альбирео, чаще всего тоже получается кадр, на котором только два компонента системы, и — всё — других звезд почти не видно.

Мы можем увеличить масштаб еще больше, и посмотреть Землю и Луну более детально. Это познавательно.

Кстати, Stellarium с легкостью вычисляет блеск того и другого светила. По его данным блеск Земли составляет 2,85m, а блеск Луны 7,16m. В предлагаемых мною быстрых и грубых оценках мы ошиблись в среднем на 1 звездную величину. И как можно понять, средние по яркости звезды камера станции Кассини берет уверенно, просто их в поле зрения поперечником в несколько угловых минут (Stellarium-у спасибо — он и это подсказывает) просто не оказалось. Но какие-то звезды там, конечно есть, которые просто камерам недоступны… или…

А что, если мы их поищем?

Я скачал снимок из Фейсбука и поднял его яркость в графическом редакторе настолько, насколько это было разумно.

И что-то, напоминающее звезды, на картинке вылезло. Хотя, нет никакой гарантии, что это именно звезды — отождествить с реальными светилами мы их не можем — Stellarium тут не помощник. Быть может это просто артефакты сжатия, ведь снимок скачан из соцсети, и там он был пережат многократно и безжалостно.

Но я не поленился поискать нечто альтернативное. Ведь не только в фейсбуке этот снимок существует. И я нашел аналогичный имидж на сайте Phys.org — в публикации описывающей, именно обсуждаемую тему. И там качество картинки лучшее. И на ней — вот, сюрприз! — присутствуют звезды.

Какие здесь есть замечания?

Снимки имеют разную ориентацию. быть может это лишь центральные фрагменты некоторого большого и непригодного к публикации исходника, по разному вырезанные для тех или иных статей и отчетов. А может быть это снимки сделанные в разное время и из разных положений космической станции с разной ориентацией поля. Потому что я попытался сопоставить подозрительные звездные объекты на обоих снимках, и они по большей части не совпали, И было бы странно, если бы Кассини делал лишь по одному кадру каждой выбранной для него цели. Так не бывает. А может быть на имидже из Фейсбука действительно нет никаких звезд — только шумы и артефакты сжатия. Но, как минимум мы убедились в том, что это вполне правдоподобная ситуация — попадание в кадр с Землей и луной какой-то более или менее яркой звезды — скорее большое везение, нежели обязательное дело.

Снимок, сделанный аппаратом Кассини 27 июля 2010 года. На нем запечатлены две ледяные луны Сатурна - Диона (наверху) и Рея (внизу). Разумеется, в реальности они не соприкасаются, всё дело в перспективе - в момент съёмки спутники располагались по отношению к аппарату таким образом, что образовали в кадре фигуру, напоминающую гигантского снеговика на орбите Сатурна. Диона находилась на расстоянии 1.1 млн. км от Кассини, Рея - на 1.6 млн. км.