Pomóc zrozumieć niepokojący obraz pierścieni Tytana, Epimetheusa i Saturna?

Artykuł w NY Times Pierścienie Saturna są wyrzeźbione przez załogę mini-księżyców jest naprawdę interesujące i zawiera linki do ostatniego płatnego artykułu w Science Close Cassini muchy pierścieniowe Saturna: pierścienie księżycowe Saturna Pan, Daphnis, Atlas, Pandora i Epimetheus

Ale absolutnie nie rozumiem jednego ze zdjęć w artykule w NY Times, pokazanym poniżej. Tytan wydaje się być ...

1. za pierścieniami Saturna, a jednak tak jest
2. ogromny względny odstęp między pierścieniami, a jednak to
3. wydaje się nieostry, gdy pierścienie i Epimetheus są ostre.

Czy ktoś może mi pomóc zrozumieć, w jaki sposób wszystkie mogą być prawdziwe jednocześnie?

Na pierwszym planie księżyc Epimetheus wydaje się unosić nad pierścieniami Saturna. Epimetheus jest przyćmiony przez Titana w tle. CreditNASA / JPL / Space Science Institute

Symulator układu słonecznego JPL nie pokazuje Epimetheusa, ale pokazuje Tytana za luką Encke w dniu 28.04.2006, 08:12 UTC.

Symulowana tekstura powierzchni prawdopodobnie składa się z obrazów VIMS o długości fali w podczerwieni, w których atmosfera Tytana jest względnie przezroczysta. Na prawdziwym Tytanie zamglenie rozprasza światło widzialne tak mocno, że powierzchnia jest niewyraźna, a krawędź wygląda na rozmytą.

Jeśli pomniejszymy, widzimy, że patrzymy w pobliżu zewnętrznej krawędzi pierścieni pod bardzo płytkim kątem. Właśnie dlatego pokrywają mniej niż połowę pozornej średnicy 10-minut łukowych Tytana.

Ponieważ Epimetheus pojawia się nad pierścieniami, gdy patrzymy od dołu, musi znajdować się przed nimi.

Zdjęcia symulowane dzięki uprzejmości NASA / JPL-Caltech

Ta strona NASA mówi, że to zdjęcie zostało zrobione 28 kwietnia 2006 r.

Korzystając z Celestii , udało mi się znaleźć zdjęcie Cassini, które najlepiej pasuje do zdjęcia. Nie pasuje dokładnie, ale należy się tego spodziewać, ponieważ obliczone elementy orbitalne wszystkich księżyców (i Cassini) w oprogramowaniu niekoniecznie dokładnie pasują do rzeczywistości.

Poniżej znajduje się pomniejszona wersja tego zdjęcia. Możesz zobaczyć Tytana w środku i Epimetheusa jako kropkę na górze. A oto ujęcie z góry od Cassini do księżyców. Zakreślone są Epimetheus i Tytan.

Więc, aby odpowiedzieć na twoje pytanie: Titan jest naprawdę duży w porównaniu do epimetheusa (około 50x), Titan ma atmosferę i dlatego wydaje się niewyraźny (jest w centrum uwagi, wszystko w kosmosie jest bardzo daleko i dlatego jest w nieskończoności dla celów ogniskowania) , a pierścienie są bardzo ukośne, więc widać tylko ich niewielki kawałek.

Uwaga: Jest to odpowiedź uzupełniająca, dodająca pewne szczegóły do doskonałej odpowiedzi @ Ingolifs .

Mniej więcej 2006-Apr-28 08:30 UTC w tym samym czasie Cassini znajdowało się zarówno 180000 km od Tytana, jak i 667 000 km od Epimetheusa.

Używałem horyzontów JPL i zapisywałem pozycje we współrzędnych centrowanych ciała Saturna co 5 minut, a następnie uruchomiłem poniższy skrypt python, aby wykreślić. Nie jestem pewien, jak łatwo uzyskać w ten sposób płaszczyznę pierścieni.

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()