Прохождение Фобоса, видимое с Марса

Прохождение Фобоса по диску Солнца при наблюдении с Марса происходит, когда Фобос проходит непосредственно между Солнцем и точкой на поверхности Солнца, где находится наблюдатель, и закрывает большую часть видимого диска Солнца. При прохождении Фобос наблюдается с Марса как большой тёмный диск, быстро движущийся по видимому диску Солнца. В то же время по поверхности Марса движется тень от Фобоса.

Прохождение

Воспроизвести медиафайл Видео (01:30): прохождение Фобоса по диску Солнца (наблюдения марсохода Кьюриосити, 20 августа 2013 года).

Прохождение Фобоса по диску Солнца для наблюдателя на Марсе обычно длится около 30 секунд, поскольку период обращения спутника вокруг Марса составляет всего 7,6 часа.

Поскольку Фобос обращается близко к Марсу почти в плоскости экватора, то прохождения Фобоса происходят для разных точек на поверхности Марса в течение большей части года. Наклон орбиты Фобоса составляет 1,08°, поэтому широта, на которую приходится тень на поверхности Марса, варьируется в зависимости от сезона года и достигает широт от -70,4° до 70,4°. Близость Фобоса к Марсу приводит к тому, что он не виден на широтах меньше -70,4° и больше 70,4°.

Для произвольной точки на поверхности Марса существуют два интервала в году, когда тень Фобоса или Деймоса проходит над точкой на данной широте. В течение каждого такого интервала может наблюдаться десяток прохождений Фобоса для данного пункта наблюдения (прохождений Деймоса над данным пунктом за тот же интервал времени может быть 0-1). Прохождения Фобоса происходят в течение осени и зимы в соответствующих полушариях. Вблизи экватора прохождения происходят вблизи весеннего и осеннего равноденствий, а по мере приближения к полюсам прохождения смещаются в сторону солнцестояний.

Наблюдатели в высоких широтах (но менее 70,4°) увидят значительно меньший угловой размер Фобоса, поскольку они будут находиться значительно дальше от спутника, чем наблюдатели на экваторе. В результате для наблюдателей в высоких широтах при прохождении Фобос будет закрывать меньшую часть диска.

Марсоход "Оппортьюнити" сфотографировал прохождения Фобоса 7, 10 и 12 марта 2004 года. На снимках ниже в первом ряду показано время по шкале UTC, во втором ряду показано местное марсианское солнечное время.

Данные в таблице ниже получены с помощью JPL Horizons. Существуют некоторые расхождения с моментами времени, указанными рядом с изображениями выше. Они могут возникать из-за неточности эфемерид, используемых JPL Horizons; также JPL Horizons приводит местное солнечное время, а выше указано среднее солнечное время (моменты не совпадают из-за марсианского аналога уравнения времени).

Изображения тени

При наблюдении с орбиты кажется, что тень Фобоса быстро движется по поверхности Марса. Mars Global Surveyor сделал много фотографий тени Фобоса.

Викинг-1

В 1970-х годах аппарат Викинг-1 сфотографировал тень Фобоса на поверхности Марса. Спускаемый аппарат обнаружил тень, проходящую через него. При этом тень выглядела как слабое потускнение света; камера аппарата не получала изображений Солнца. Над аппаратом тень прошла примерно за 20 секунд, двигаясь со скоростью 2 км/с. Тень также наблюдалась спутником Viking 1 Orbiter, что позволило точно определить положение аппарата на Марсе.

Изображение 26 августа 1999 года

Тень Фобоса на поверхности Марса, наблюдавшаяся Mars Global Surveyor 26 августа 1999 года. Центр тени имел координаты 10.9°с.ш. 49.2°з.д. в 04:00:33 UTC

Гораздо более подробные изображения тени были получены, когда в 1997 году на Марс прибыл Mars Global Surveyor с камерой высокого разрешения. Одно из таких изображений было получено 26 августа 1999 года. Опубликовано изображение было 1 ноября 1999 года в рамках пресс-релиза NASA.

При исследовании карт Марса мы видим, что тень имеет центр в точке 10,9°с.ш. и 49,2°з.д.

Можно посмотреть на изначальные файлы изображений M04-03241 (красный цвет) и M04-03242 (синий цвет), являющиеся частью набора изображений MOC Wide-Angle Images, Region Lunae Palus, Subphase M04. Момент начала съёмки 03:26:13,01 UTC, время накопления сигнала для одного снимка 80,4800 миллисекунд. Поскольку тень имеет центр на 6400 пикселей от нижнего края оригинального 10800-пиксельного изображения, то итоговый момент для получения центра тени получается при добавлении (6400 × 0,08048 × 4) = 2060,3 секунд = 34 минуты 20,3 секунды, что даёт момент 04:00:33,3 UTC.

По данным JPL Horizons момент середины прохождения должен быть равен 04:00:36 UTC, что согласуется с расчётами выше в пределах ошибок определения координат наблюдателя. По местному марсианскому времени это соответствует 14:41, высота Солнца составляла 46,5° над горизонтом. JPL Horizons также даёт оценку расстояние между Землёй и Марсом 26 августа 1999 года 9,6 световых минут.

Другие изображения

Существуют десятки других изображений тени, но они обладают существенно меньшим разрешением. Три таких изображения были представлены в рамках пресс-релиза NASA, состоявшегося 1 ноября 1999 года.

Временные метки на фотографиях в пресс-релизе NASA не соответствуют реальному времени, когда тень была сфотографирована, поскольку они отражают момент начала съёмки гораздо более крупного изображения. Mars Global Surveyor обращается вокруг Марса по полярной орбите с периодом 117,65 минут, при этом камера смотрит непосредственно вниз. В результате получают изображение в виде длинной тонкой вертикальной полосы, в которой пиксели в верхней части получены спустя примерно час после пикселей в нижней части изображения. В высоту изображение может достигать 43200 пикселей, но для слияния смежных строк применяется дополнительное суммирование. При факторе суммирования 27 каждые 27 строк сливаются в одну, что даёт изображение в 1600 пикселей в высоту. Следовательно, для определения реального момента получения изображения тени Фобоса необходимо определить положение первоначального изображения и измерить количество пикселей от нижнего края изображения до местоположения тени, а также найти соответствующее смещения от момента начала съёмки.