Помогите понять это тревожное изображение колец Титана, Эпиметея и Сатурна?

Статья «Нью-Йорк Таймс»: «Кольца Сатурна лепятся группой мини-лун» действительно интересна и связана с недавней расплатой в журнале Science Close Cassini flybys кольцевых лун Сатурна - Пан, Дафнис, Атлас, Пандора и Эпиметей.

Но я абсолютно не могу понять одну из фотографий в статье NY Times, показанной ниже. Титан, кажется, ...

1. за кольцами Сатурна, и все же это
2. огромный относительный промежуток колец, и все же это
3. кажется, что не в фокусе, в то время как кольца и Epimetheus находятся в фокусе.

Может ли кто-нибудь помочь мне понять, как все это может быть правдой одновременно?

На переднем плане Луна Эпиметей, кажется, витает над кольцами Сатурна. На заднем плане Эпиметей затмевается Титаном. CreditNASA / JPL / Институт космических наук

Симулятор Солнечной системы JPL не показывает Epimetheus, но показывает Titan за разрывом Энке в 2006-04-28 08:12 UTC.

Моделируемая текстура поверхности, вероятно, состоит из изображений VIMS в инфракрасном диапазоне, где атмосфера Титана относительно прозрачна. На настоящем Титане дымка рассеивает видимый свет настолько сильно, что поверхность становится нечеткой, а края выглядят размытыми.

Если мы уменьшаем масштаб, мы видим, что мы смотрим около внешнего края колец под очень малым углом. Вот почему они покрывают менее половины 10-минутного видимого диаметра Титана.

Поскольку Эпиметей появляется над кольцами, а мы смотрим снизу, он должен быть перед ними.

Имитация изображений предоставлена ​​NASA / JPL-Caltech

На этой странице НАСА говорится, что эта фотография была сделана 28 апреля 2006 года.

Используя Селестию , мне удалось найти фотографию Кассини, которая лучше всего совпадает с фотографией. Он не совпадает точно, но этого следует ожидать, так как вычисленные орбитальные элементы всех этих лун (и кассини) в программном обеспечении не обязательно точно соответствуют реальности.

Ниже приведена уменьшенная версия этого снимка. Вы можете увидеть Титана в центре и Эпиметей как точку сверху. А вот снимок сверху вниз от Кассини до лун. Обведены Эпиметей и Титан.

Итак, чтобы ответить на ваш вопрос: Титан действительно большой по сравнению с эпиметеем (примерно в 50 раз), у Титана есть атмосфера, и поэтому он выглядит нечетким (он на самом деле в фокусе, все в космосе очень далеко и поэтому эффективно для фокусировки). и кольца сильно наклонены, поэтому вы видите только их небольшой кусочек.

примечание: это дополнительный ответ, добавляющий некоторые детали к отличному ответу @ Ingolifs .

При примерно 2006-Apr-28 08:30 UTC Кассини был и 1800000 км от Titan и 667000 км от Эпиметея в то же самое время.

Я использовал горизонты JPL и каждые 5 минут сохранял позиции в центральных координатах тела Сатурна, а затем запустил скрипт на языке Python ниже для построения графика. Я не уверен, как легко получить плоскость колец.

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()