Каковы минимальные размеры планетарных колец, чтобы они были так же видны, как Луна на нашем ночном небе?

Прежде чем я начну, нам нужна эта картинка:

Это Земля и наша Луна. Хорошо, простой ответ:

• Вместо наклонной оси Земли у нас есть ось вращения, которая перпендикулярна орбите планеты (0 ° к плоскости эклиптики).

• Вместо земной Луны, которая не вращается вокруг экватора, но имеет довольно сложную орбиту, мы собираемся предположить, что кольцо имеет форму окружности и центрировано на экваторе (вращается вокруг планеты в плоскости эклиптики).

• Независимо от того, из чего сделано кольцо, с точки зрения наблюдателя с планеты оно выглядит твердым, когда солнце попадает на него как раз в нужное время.

Вы стоите на шесте, что означает, что технически вы смотрите на ринг сверху вниз, но с вашей точки зрения (из-за огромных расстояний) на самом деле кажется, что вы смотрите на что-то низкое в небе (также известное как «вверх»). "). Цель состоит в том, чтобы кольцо имело такую ​​же яркость и, как я полагаю, такое же «вертикальное воздействие», как луна, если вырезать круг размером с луну из изображения, которое наш наблюдатель видит с полюса.

Кольца имеют не менее двух радиусов. Возьмем простейший случай всего двух. R1 — это радиус «ничего там» (также называемый «внутренним радиусом») между центром земли и внутренним краем кольца. Мы сделаем R1, скажем, 85% расстояния от Земли до Луны или около 200 000 миль.

R2 — внешний край кольца. Ширина кольца R2-R1. Мы хотим, чтобы часть кольца, которая кажется самой толстой (центр арки, которую мы видим, когда восходит солнце), была примерно такого же визуального размера, как земная Луна. Из-за перспективы нам нужно, чтобы фактическая ширина кольца была больше диаметра Луны. Предположим, скажем, 115% лунной орбиты или 275 000 миль. Это кольцо шириной 75 000 миль. (Справедливое предупреждение: увеличение ширины на 30% для компенсации смещения перспективы от сферы к плоской плоскости может быть слишком много... но этого достаточно для работы правительства.)

На рассвете вы увидите удивительную арку, самую яркую на восточном горизонте, самую темную на западном горизонте, самую толстую в середине, и она будет (если мои предположения в основном верны) будет иметь тот же стандарт видимости, что и наша Луна, если вы просто уставился на него.

С течением дня яркость кольца будет смещаться вместе с солнцем с востока на запад. Поскольку вы находитесь на полюсе, а он вращается вокруг экватора, внешний край кольца будет казаться намного ярче, чем внутренний край. Было бы круто. ¹

Вы заметите, что я сделал предположения о композиции и в остальном проигнорировал ее.

Ваша композиция важна. Сколько там материала, насколько толстое кольцо, насколько плотный материал внутри кольца, из чего сделан материал... все это (и многое другое) влияет на то, что происходит, когда солнечный свет падает на кольцо. Есть лед? Блестки. Это грязь? Какое-то лунное ощущение, если в грязи нет железа, то может быть красноватый оттенок. Есть много? Высокое отражение. Есть немного? низкое отражение и нечеткие границы.

А затем вы добавляете осевые наклоны, орбитальные наклоны, время года... Переменные...

Но это должны быть простые основы дела. На этом сайте немало людей, которые знают об этом больше, чем я когда-либо узнаю. Если они публикуют с комментарием типа «Вы знаете, ответ JBH был в порядке, но…», то поверьте им на слово.

В конце концов, ради вашей истории (я предполагаю, что это для истории), позвольте порекомендовать вам не слишком углубляться в детали. Вы должны быть в состоянии разумно описать то, что вы хотите, чтобы читатель увидел в своем воображении. Точных деталей гораздо больше, чем им нужно для этого. Кроме того, в этих масштабах вы можете изменить число на то, что простому смертному покажется огромной величиной (например, на десятки тысяч миль), и все же быть «в основном правильным».

Ваше здоровье.

_{¹  То, как кольца проявляются при дневном свете, является моим предположением. Помните, что в этом простом примере есть осевой наклон, что означает, что он должен (я полагаю) сделать что-то, чего вы не увидите на Сатурне — внешний край должен быть ярче, чем внутренний. Это происходит из-за того, что внешний край создает тень на внутреннем крае. Из-за осевого наклона Сатурна внешний край никогда не затеняет внутренний край, он затеняет только планету.}