Równonoc na Saturnie - opis i lista rzadkich zjawisk

stratoglider · 13 Stycznia

Wydarzenia w skrócie – na początku tematu, aby były łatwo dostępne.

(a szerszy opis dla wytrwałych zainteresowanych – poniżej)

PIERŚCIEŃ:

Parametr b/a określa kąt nachylenia pierścienia w następujący sposób:

Jest stosunkiem małej do wielkiej półosi obserowanej elipsy pierścienia. Określenie to pochodzi z Almanachu Astronomicznego, gdzie od wielu lat jest on podawany w efemerydzie Saturna właśnie w takiej postaci.

23 maja … 31 lipca 2024 – okres minimalnych wartości b/a w 2024 roku (b/a równe około 0.04). Dobre warunki obserwacji, zwłaszcza w lipcu.

23 marca 2025 – Ziemia przechodzi przez płaszczyznę pierścienia Saturna, pierścień ustawiony krawędzią do nas, b/a = 0.000. Warunki obserwacji – raczej niemożliwe, elongacja Saturna zaledwie 10 stopni.

23 marca … 7 maja 2025 – okres, gdy Słońce oświetla pierścień z drugiej strony więc pierścień jest wyjątkowo ciemny, szary. Warunki obserwacji – słabe, lepsze w maju, elongacja 10 … 49 stopni.

7 maja 2025 – równonoc na Saturnie – pierścień staje się czarny, gdyz rzuca cień sam na siebie. b/a = 0.04, więc pierścień będzie widoczny tylko przed Saturnem jako czarna krecha w pobliżu równika. Warunki obserwacji – niezbyt dobre, elongacja Saturna 49 stopni, ale jego deklinacja mniejsza niż Słońca.

1 listopada 2025 … 31 grudnia 2025 - okres ekstremalnie małych wartości b/a, poniżej 0.01. Warunki obserwacji – bardzo dobre, Saturn wysoko na wieczornym niebie.

CIEŃ TYTANA na tarczy Saturna:

PRZEJŚCIA TYTANA przed tarczą Saturna:

(koniec skrótu)

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Na Saturnie zbliża się równonoc, a wraz z nią ciekawe i rzadkie zjawiska, na które wiele osób czeka. Ich wyjaśnienie, opis i rozkład czasowy przedstawiam w dwóch osobnych częściach: 1 – Pierścień, 2 – Tytan. Jeśli chodzi o pierścień, to podczas tej równonocy, warunki obserwacji przedstawiają się wyjątkowo niekorzystnie, m. in. z uwagi na niewielką elongację Saturna w kluczowych tygodniach. Dla kontrastu – podczas następnej saturnowej równonocy będzie znacznie lepiej, jednak za te 15 lat nie wiadomo co będzie na świecie. Teraz jesteśmy w stanie obserwować dobrymi sprzętami, jeździć swoimi autami pod bezchmurne niebo z lepszym seeingiem, mamy dobry wzrok, świetne maszyny do foto planet, z go-to, więc można to robić nawet w dzień. Dlatego warto skupić się na tym co natura pokaże w najbliższych miesiącach, a przede wszystkim być świadomym tego co się będzie działo wyjątkowego i kiedy – o tym jest ten temat, a przybliży też zrozumienie geometrii tych zjawisk. Jest jeden szczęścliwy zbieg okoliczności: w tych tygodniach, Saturn będzie cały czas przebywał zaledwie około 5 stopni od sierpa Wenus, co ułatwi i uatrakcyjni poranne i przedpołudniowe obserwacje. Ja nie jestem fotografem planet, mimo to planuję robienie zdjęć Saturna, co najmniej tej klasy jak tutaj: https://astropolis.pl/topic/82000-wyjazdy-z-krakowa-pod-ciemne-niebo/?do=findComment&comment=985871

Przedstawiam następujący wykres.

Na osi pionowej jest b/a, pomarańczowa linia przedstawia wartości obserwowane z Ziemi, te co podane są w efemerydach wspomnianego wyżej Almanachu. Ja dodatkowo przedstawiam niebieską linię, czyli b/a „obserwowane” z kierunku Słońca, czyli źródła światła - będzie to kluczowe, gdy przeanalizuje się obydwie linie na raz. Wykres nie jest skomplikowany, a przedstawia ogrom informacji, będę się do niego wielokrotnie odnosić. Wraz z pierścieniem w tej samej płaszczyźnie jest równik Saturna (a takze orbita Tytana), więc równonoc na Saturnie wypadnie w momencie gdy niebieska linia osiągnie wartość 0.00, czyli przetnie się z czarną: 7 maja 2025 roku. Dodam jeszcze, że wartości ujemne b/a oznaczają, że pierścień przechodzi przed Saturnem od strony południowej, a dodatnie – że od strony północnej.

Część 1 – PIERŚCIEŃ.

Przez większość lat jest sytuacja, że linia niebieska i pomarańczowa mają ten sam znak, są po tej samej stronie czarnej linii. Oznacza to że Słońce świeci na pierścień z tej samej strony, z której my obserwujemy z Ziemi. Pierścień jest wtedy naturalnie jasny, taki hmm, normalny 😊 Ten okres zaznaczyłem zieloną linią. W poblizu Saturnowej równonocy, zawsze wystepuje taki okres, gdy pomarańczowa i niebieska linia mają różne znaki. Ten okres zaznaczyłem linią żółtą:

Wtedy Słońce oświetla pierścień z drugiej strony niż my go z Ziemi oglądamy, więc wygląda znacznie ciemniej, nienaturalnie szaro:

Da się zauwazyć że linia pomarańczowa raz jest pod niebieską a raz nad nią. Oznacza to że raz obserwujemy pierścień pod większym kątem niż oświetla go Slońce, a raz pod mniejszym. To odzwierciedla położenie cienia pierścienia na Saturnie. Innymi słowy – słoneczne „b” określa w którym miejscu cień pierścienia przechodzi przez południk Saturna. Większa wartość bezwzględna słonecznego niż ziemskiego b oznacza, że cień pierścienia będzie dalej od równika (oznaczone kolorem niebieskim). A większa wartość bezwzględna ziemskiego b oznacza, że cień będzie bliżej równika (oznaczone kolorem bordowym). Funkcje b/a są ciągłe, więc dla danej daty, rozstęp pomiędzy liniami wprost określa rozstęp pomiędzy pierścieniem a jego cieniem 😊 Gdy pomarańczowa i niebieska linia przecinają się oznacza to, że kąt obserwacji pierścienia jest równy kątowi oświetlenia. Taka sytuacja wystepuje gdy patrzymy z kierunku źródła światła, więc w opozycji i w koniunkcji Saturna. Można się też domyślić, że największe różnice pomiędzy b/a słonecznym i ziemskim są wtedy, gdy Saturn jest w poblizu kwadratury.

(na powyższej ilustracji zapomniałem dodać, że określenie „b większe lub mniejsze” dotyczy wartości bezwzględnej)

23 maja … 31 lipca 2024 – wystąpi okres minimalnych wartości b/a w 2024 roku (b/a równe około 0.04). Będą dobre warunki obserwacji, zwłaszcza w lipcu.

23 marca 2025 – Ziemia przejedzie przez płaszczyznę pierścienia Saturna (pomarańczowa linia przetnie czarną) b/a = 0.000, czyli pierścień ustawi się krawędzią do nas. Z uwagi na fakt że b/a słoneczne będzie wtedy różne od zera, będzie minimalne ujemne, będzie widoczny na Saturnie cień pierścienia, ciut na południe od równika:

Raczej nie będzie nam dane tego zaobserwować, gdyż elongacja Saturna wyniesie zaledwie 10 stopni.

Od tego dnia, Ziemia będzie po drugiej stronie pierścienia niż Słońce, ta sytuacja potrwa do 7 maja 2025. Przez cały ten okres w poblizu Saturna będzie sierp Wenus, elongacja będzie rosła i warunki będą się nieco poprawiać. Być może na początku maja uda się sfotografować ciemny pierścień. Zwłaszcza że b/a ziemskie będzie stale rosło, a b/a słoneczne – malało, co oznacza coraz to słabsze oświetlenie pierścienia. Bardzo ciekawie będzie dokładnie 7 maja 2024, wtedy b/a słoneczne będzie równe zero, co oznacza datę rownonocy na Saturnie. Pierścień będzie wtedy niezwykle słabo oświetlony, nie będzie też rzucał cienia na planetę 😊 Ale będzie ją zasłaniał, więc będzie można stwierdzić obecność pierścienia w ciekawy sposób - po ciemnej lini ciut na połnoc od równika planety. Elongacja Saturna wyniesie wtedy 49 stopni, jednak warunki nadal będą dalekie od dobrych, gdyż jego deklinacja będzie mniejsza od Słońca.

Śledząc dalej pomarańczową linię po 7 maja 2025, da się zauważyć jeszcze jeden ciekawy okres: 1 listopada 2025 … 31 grudnia 2025 – czas ekstremalnie małych wartości b/a, poniżej 0.01 w końcu w bardzo dobrych warunkach – Saturn będzie wysoko na wieczornym niebie. Pierścień będzie ułozony niezykle płasko, a porównując pomarańczową i niebieską linię można wyciągnąć wniosek, że jego cień będzie bardzo oddzielony na powierzchni Saturna, w kierunku północnym:

stratoglider · 13 Stycznia

Część 2 – TYTAN.

Na wykesie czarna linia rozdwoiła się, obrazując stałe wartości +/- 0.049. Wielkość wzięła się stąd, że jeśli „b” będzie promieniem Saturna, to „a” będzie … promieniem orbity Tytana. Zapewne już domyślacie się o co chodzi: gdy wartości b/a znajdą się pomiędzy czarnymi liniami, wtedy będą występować zjawiska zakryciowe związane z Tytanem. Gdy b/a ziemskie, pomarańczowa linia znajdzie się pomiędzy czarnymi, wtedy Tytan będzie przebiegał przed tarczą Saturna. Natomiast gdy b/a słoneczne (niebiska) będzie pomiędzy czarnymi liniami, wtedy cień Tytana będzie przechodził po tarczy planety. Gdy cień Tytana padnie na Satruna, to będzie tam widoczny bez względu na to skąd będzie obserwowany, więc niezależnie od b/a ziemskiego. Ciągłość funkcji b/a działa także w tym przypadku: można wyobrazić sobie, że dolna czarna linia to południowy biegun Saturna, wartość zero – to równik, a górna czarna linia to biegun północny. Jeśli w danym miesiącu np. w czerwcu 2024, pomarańczowa linia przebiega hmm, 20 % powyżej dolnej czarnej linii, to też „20 % powyżej południowego bieguna Saturna” będzie przechodzić Tytan 😊 A np. 7 maja 2025 niebieska linia przecina wartość zero (czyli równik), gdyby wtedy wystąpiło przejście cienia Tytana, przechodziłby on niemal przez cały równik planety.

Jest więc narzędzie do wstępnego znalezienia okresów gdy te zjawiska wystąpią.

CIEŃ TYTANA.

Sezon gdy Tytan rzuca cień na tarczę Saturna rozpocznie się 18.10.2024 a zakończy rok później 22.10.2025. Z uwagi na geometrię tego zjawiska, można się domyślić, że podczas każdej równonocy Saturna, występuje tylko jeden taki sezon i trwa zawsze tak samo długo – około 1 rok ziemski. Pierwsze przejście cienia Tytana wystąpi w nocy z 19 na 20 października 2024 o godzinie 0:40, Saturn będzie wtedy 20 stopni nad zachodnim horyzontem. Jak wynika z wykresu będzie to przejście cienia w pobliżu południowego bieguna Saturna, ledwo widoczne, częściowe:

Kolejne będą już całkowite, a drogi cienia będą coraz dłuższymi cięciwami. Okres obiegu Tytana wokół Saturna to 15.9454 dni, czyli 16 dni bez 1 godziny i 18 minut. Można więc domyślić się, że każde następne wystąpi 16 dni później i o około 1 godz wcześniej. Saturn niemal nie zmienia swojego położenia na niebie, czyli tak jak każda gwiazda, zachodzi każdego dnia o 4 minuty wcześniej. Czyli w ciągu każdych 16 dni, Saturn zachodzi o … 1 godzinę wcześniej. Czyli jeśli w czasie któregoś przejścia cienia Tytana był 20 stopni nad zachodnim horyzontem, to w czasie następnego przejścia – też tam będzie. Ale zbieg okoliczności, co nie ? Czyli jeśli podczas pierwszego przejścia cienia Tytana, Saturn będzie nad horyzontem (dla obserwatorów z Polski) to znaczy że będzie nad horyzontem podczas wszystkich przejść cienia Tytana 😊 Naturalnym jest, że po kilku miesiącach Saturn tam będzie w ciągu dnia. Tak więc wszystkie przejścia cienia Tytana wystąpią około 20 stopni nad zachodnim horyzontem. W tabelce podane godziny dotyczą początków zjawisk.

Szczęścliwym zbiegiem okoliczności, wszystkie początki zjawisk, gdy Saturn będzie najwyżej nad horyzontem podczas całego tranzytu, czyli wejścia cienia na tarczę - będą od strony terminatora Saturna, czyli wchodzący cień będzie geometrycznie powiększony, co ułatwi jego zaobserwowanie. Poniżej przykład dla 6 grudnia:

TRANZYTY TYTANA.

Jak widać powyżej - wystąpią 3 osobne serie z tranzytami Tytana przed Saturnem.

Pierwszy tranzyt wystąpi 13 maja 2024, o godzinie 12:30, czyli w dzień. Jak już wiadomo – jeśli pierwsze wystąpi w dzień, to wszystkie z danej serii wystąpią też w dzień, zwłaszcza że seria jest krótka. Ostatnie wystąpi 12 sierpnia 2024, o godz 6:20. W ciągu wszystkich przejśc z tej serii Saturn będzie nad zachodnim horyzontem, nisko – poniżej 12 stopni.

Druga seria rozpocznie się z grubej rury 8 lutego 2025 roku, Tytan wejdzie na tarczę o 14:30, będzie to 33 stopnie nad horyzontem. A 1.5 godz później na tarczę wejdzie jego cień, Saturn będzie jeszcze dość wysoko, 26 stopni nad horyzontem. Następny tranzyt będzie 24 lutego, niemal identyczny, tylko wszystko zacznie się godzinę wcześniej 😊 Następne z tej serii wypadną już w dzień, a ostatni będzie 15 maja.

Trzecia seria, najdłuższa, rozpocznie się 4 września 2025 roku, gdy Tytan tylko muśnie pónocny biegun Saturna, ale wypadnie to w poblizu zachodniego horyzontu. Następne zjawiska tej serii zaczną się wcześniej, gdyż Tytan będzie przechodził po dłuzszej cięciwie Saturna, co powoduje dodatkowe przesunięcie się godzin początków tranzytu. Począwszy od 6 października 2025, dla obserwatorów z Polski dostępne będą wszystkie przejścia Tytana, w bardzo dobrych warunkach obserwacyjnych.

Tabelka przedstawia zbiorczo wszystkie tranzyty, czyli te z drugiej i trzeciej serii.