Как выглядит система Солнце-Земля-Луна с точки Солнце-Земля L-2?

Я рассматривал это как проблему геометрии и придумал следующее:

• Солнце — большой желтый диск.
• Земля — самый большой черный диск, закрывающий большую часть Солнца
• Левый темно-серый диск — это Луна, проходящая через ближнюю сторону Земли относительно L2. В действительности в таком положении диск Луны казался бы полностью черным. Я сделал его темно-серым для наглядности.
• Правый темно-серый диск — это Луна, когда она проходит за дальнюю сторону Земли относительно L2. В этом положении Луна может не выглядеть как полностью черный диск — возможно, она может быть немного освещена светом, отраженным от задней части Земли. Однако этот эффект вполне может быть минимальным, учитывая подавляющую силу прямого света от солнечного кольца.

Мои цифры выглядят немного иначе, чем у @PearsonArtPhoto, так что вот они:

Средние значения из википедии/гугла:

• Расстояние от Солнца до Земли: 150 миллионов километров.
• Расстояние от Земли до Луны: 384 000 км.
• Расстояние Земля-L2: 1,5 млн км
• Радиус солнца: 696 000 км
• Радиус Земли: 6370 км
• Радиус Луны: 1740 км

Из них я вычислил:

• Расстояние от Солнца до L2: 151,5 млн км.

• Угол радиуса Солнца: 4590 мкрад

• Угол радиуса Земли: 4250 мкрад

• Расстояние от Луны до L2: 1,12 млн км.

• Угол радиуса L2 вблизи Луны: 1560 мкрад

• Расстояние Дальняя Луна-L2: 1,88 млн км

• Угол радиуса дальней Луны-L2: 924 мкрад

Примечания - моя терминология может быть неточной. Вот некоторые уточнения:

• Во всем вышесказанном я использую L2для обозначения солнце-земля L2, т.е. местонахождение наблюдателя.
• radius angleэто угол, вытянутый из центра данного объекта к краю его диска
• Поскольку углы малы, я использовал приближениеx ≈ tan(x)
• Размеры объектов, которые я нарисовал, прямо пропорциональны их вычисленным углам радиуса.

Обновлять:

Я только что видел это от НАСА сегодня . Хотя это взято из L1, и этот вопрос касается L2, эти две точки Лагранжа находятся на одинаковом расстоянии от Земли (в противоположных направлениях), поэтому мы можем видеть, что пропорции, по крайней мере, Земли и Луны более или менее правильно в моей симуляции.

Земля из L1 на фото (такое же расстояние до L2, но явно по-другому освещено)

Космические аппараты, находящиеся на орбите L2, обычно не просто остаются в точке L2, а совершают так называемую гало-орбиту или связанную с ней орбиту Лиссажу . По сути, они вращаются вокруг точки L2, а не прямо в ней. В результате они фактически видят Землю и Луну отличными от Солнца. И они обычно вращаются вокруг точки таким образом, что у них не будет прямой линии от Земли до Солнца, что значительно упрощает связь (Солнце производит значительное количество радиочастотного шума).

Что касается вида, то, если бы в точной точке L2 Земля выглядела бы как диск около 0,48 градуса и, таким образом, фактически постоянно находилась бы в частичном затмении, поскольку Солнце представляет собой диск примерно в 0,53 градуса от точки L2. Таким образом, большая часть (~ 82%) Солнца была бы все время покрыта Землей, и немного больше, если бы Луна также закрывала Солнце. Атмосфера Земли также покроет часть, возможно, еще несколько процентов. Это будет значительное кольцеобразное затмение. Типичное кольцеобразное затмение на Земле Луны составляет более 90%.

Достаточно точный ¹ рендеринг можно сделать с помощью Celestia . Здесь мы находимся на расстоянии 1 500 000 км от центра Земли, 26 августа 2018 года (следующее полнолуние, когда я это пишу), приблизительно в точке L2 Земля-Солнце.

Земля в основном, но не полностью затмевает диск Солнца. Земля и Луна кажутся полностью черными дисками по сравнению с яркостью Солнца.

Поскольку сейчас полнолуние, на этом изображении Луна ближе к нам, чем Земля. Он едва заметен в виде маленького черного диска в нижней части изображения.

Забегая на несколько недель вперед, к 9 сентября, мы добираемся до новолуния:

Луна выглядит немного меньше из-за увеличения расстояния. Мы также видим несколько солнечных пятен.

В Селестии лунное затмение с этой точки зрения ни на что не похоже, поскольку Луна — это просто черный диск поверх другого черного диска. Я подозреваю, что это верно: освещение на Луне очень слабое по сравнению с диском Солнца, который виден прямо, и, кроме того, в точке L2 мы находимся не на той стороне Луны, чтобы наблюдать даже это.

Вот первый квартал, 16 августа 2018 года. Я включил искусственное окружающее освещение, чтобы была освещена темная сторона Луны: иначе она не была бы видна в этом ракурсе. Земля справа, Луна слева. Самая яркая звезда рядом с серединой — Регул, а размытое пятно над ней — Лев I.

При увеличении Луны и отключении искусственного окружающего освещения виден крошечный полумесяц с IC 613 в верхней части кадра. Это настолько «полная», насколько Луна может быть с этой точки зрения.

Я считаю, что Луна должна быть слегка косвенно освещена светом, отраженным от Земли в этом виде. Ходят слухи о том, что в 2008 году в Селестии был реализован планетный свет, но, по-видимому, он либо никогда не был зафиксирован, либо не работает.

¹ Celestia очень точна в отношении геометрии, но имеет свои ограничения. На некоторых из этих изображений мы одновременно видим звезды и, возможно, объекты дальнего космоса, солнечный диск и солнечные пятна. Я сомневаюсь, что какой-либо реальный инструмент обработки изображений будет иметь достаточный динамический диапазон для создания такого изображения без компоновки.