타이탄, 에피메테우스, 토성의 고리에 대한이 불안정한 이미지를 이해하는 데 도움이됩니까?

뉴욕 타임즈 기사 미니 달의 승무원에 의해 토성의 고리 있습니다 조각 된이 정말 재미 있고 과학 최근 paywalled 종이에 대한 링크 토성의 링 위성 팬, Daphnis, 아틀라스, 판도라와 에피메테우스의 확대 카시니 번의 근접 통과

그러나 아래에 표시된 NY Times 기사의 사진 중 하나를 절대 이해할 수 없습니다. 타이탄은 ...

1. 토성의 고리 뒤에 있지만
2. 링의 간격이 상대적으로 크지 만
3. 링과 에피메테우스가 초점 을 맞추는 동안 초점이 맞지 않는 것처럼 보입니다 .

누군가가 어떻게 이러한 모든 것이 동시에 이루어질 수 있는지 이해할 수 있습니까?

전경에서, 달 에피메테우스는 토성의 고리 위에 떠오르는 것처럼 보입니다. 에피메테우스 (Epimetheus)는 백그라운드에서 타이탄 (Titan)에 비하면 왜소합니다.

JPL Solar System Simulator 는 Epimetheus를 표시하지 않지만 2006-04-28 08:12 UTC에서 Encke 간격 뒤에 Titan을 표시합니다.

시뮬레이션 된 표면 텍스처는 Titan의 대기가 비교적 투명한 적외선 파장 의 VIMS 이미지 로 구성되어있을 것입니다 . 실제 타이탄에서, 탁도는 가시광을 강하게 산란시켜 표면이 불분명하고 가장자리가 흐릿하게 보입니다.

축소하면 링의 바깥 쪽 가장자리가 매우 얕은 각도로 보입니다. 이것이 Titan의 10-arcminute 겉보기 직경의 절반 미만을 커버하는 이유입니다.

우리가 아래에서 보면서 에피메테우스가 고리 위에 나타나기 때문에 그 앞에 있어야합니다.

NASA / JPL-Caltech가 제공하는 시뮬레이션 이미지

NASA 페이지에 따르면이 사진은 2006 년 4 월 28 일에 촬영되었습니다.

Celestia를 사용하여 Cassini에서 사진과 가장 잘 어울리는 사진을 찾을 수있었습니다. 정확하게 일치하지는 않지만 소프트웨어의 모든 달 (및 cassini)의 계산 된 궤도 요소가 반드시 현실과 정확하게 일치하지는 않기 때문에 예상됩니다.

아래는이 샷의 축소 버전입니다. 중앙의 Titan과 Epimetheus를 상단의 점으로 볼 수 있습니다. 그리고 여기는 Cassini에서 달까지의 하향식 샷입니다. 에피메테우스와 타이탄이 동그라미로 표시됩니다.

따라서 귀하의 질문에 대답하기 위해 : 타이탄은 에피메테우스 (약 50 배)에 비해 실제로 크고, 타이탄은 분위기가 있고 퍼지처럼 보입니다 (실제로 초점이 맞고 공간의 모든 것이 매우 멀리 떨어져 초점을 맞추기 위해 사실상 무한대에 있습니다) 반지가 비스듬히되므로 작은 조각 만 보입니다.

참고 : 이것은 @ Ingolifs의 우수한 답변에 세부 사항을 추가하는 보충 답변 입니다.

에서 약 2006-Apr-28 08:30 UTC 카시니는 타이탄에서 1,800,000km 동시에 에피메테우스에서 667,000km 모두이었다.

JPL의 Horizons를 사용 하고 5 분마다 토성 바디 중심 좌표의 위치를 ​​저장 한 다음 아래의 Python 스크립트를 실행하여 플롯했습니다. 반지의 평면을 이런 식으로 쉽게 얻는 방법을 잘 모르겠습니다.

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()