Сколько солнечного света попадает на поверхность Титана? Что увидят космонавты?

Начинающий исследователь Титанов здесь! Меня интересовал тот же вопрос, но с тех пор есть несколько статей, которые ответили на ваши вопросы. Я резюмирую их выводы ниже:

TLDR: Для астронавта закат был бы совсем не впечатляющим, как в песчаной буре или густом смоге. Оранжевый цвет неба не изменится. Солнце исчезает задолго до того, как достигает горизонта. Вам понадобятся инфракрасные очки, чтобы лучше видеть закаты.

Длинный ответ

В целом, мы фактически наблюдаем, что периоды сумерек (восход/закат) ярче , чем день на Титане, в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового из-за интенсивного рассеяния Ми от дымки вперед. Этот вывод был сделан с помощью изображений Кассини на разных длинах волн ( Гарсия Муньос и др., 2017 г. ) и подтвержден моделями переноса излучения ( Барнс и др., 2018 г. ).

Модели Barnes et al. 2018 год дает полезную информацию о стандартном солнечном дне на Титане. На этом рисунке показано заходящее Солнце с раннего полудня и до заката в видимом, ближнем инфракрасном, 5-микронном свете. На изображении показана «развернутая» версия неба, видимая с поверхности Титана. Крайний левый столбец показывает Солнце и продвигается к антисолнечной точке с правой стороны. Верх и низ изображения — это зенит и горизонт соответственно. ZD представляет собой угол между Солнцем и зенитом. Первая диаграмма ниже поясняет формат «развернутых» изображений неба на 2-м рисунке:

Мы можем отметить некоторые ключевые детали о закатах:

1. Закат в 5 микрон очень похож на земной из-за схожей оптической глубины атмосферы Титана в 5 микрон и Земли в видимом диапазоне длин волн.
2. В ближнем инфракрасном диапазоне закаты напоминают марсианский ( PIA07997 ) или закат пыльной земной пустыни. Есть отчетливый солнечный ореол, который меняет цвет с белого на «красный» в течение дня. Солнце погаснет незадолго до заката (<10° над горизонтом). Интересной новой деталью является веерообразный ореол, который развивается над Солнцем!
3. Дневное и закатное освещение в видимом свете может сильно разочаровать астронавтов. Небо будет слабо и равномерно освещено в течение дня, подобно тому, как если бы вы смотрели сквозь густой дым от огня на Земле (без проблем смотреть на него!). Небо будет иметь приятный оранжевый оттенок, который постепенно исчезнет, ​​когда Солнце приблизится к горизонту. Дневное небо, вероятно, в 100-1000 раз тусклее, чем днем ​​на Земле.

Еще одна сумасшедшая деталь заключается в том, что сумеречная зона может простираться на 30° за линию терминатора. Это означает, что видимость поверхности в инфракрасном и видимом диапазонах волн будет ярче полной Луны до 1,25 дня до восхода или после захода солнца! Это примерно в 20 раз дольше обычного периода сумерек на Земле.

Одним из последних результатов статьи было интригующее отсутствие освещения вблизи горизонта на всех длинах волн и в любое время суток. На Земле происходит обратное из-за рэлеевского рассеяния и его меньшей оптической толщины. Однако этот эффект может иметь место, поскольку в статье явно не рассматривалось рэлеевское рассеяние от капель жидкого метана-этана.

Зонд «Гюйгенс», который приземлился на Титане в 2005 году, имел специальный прожектор, прикрепленный к его камерам, потому что предположительно слишком темно, чтобы делать снимки с какими-либо деталями во время дня Титанов без него.

Изображения с камеры бокового обзора DISR и камеры среднего разрешения, полученные после посадки Гюйгенса на Титан, были объединены для создания этого изображения.

Мало солнечного света достигает поверхности из-за густой дымки и большого расстояния от солнца. Я могу себе представить, что здесь, на земле, каждый день бывает очень пасмурный поздний полдень.

Выше приведено изображение камер, которые Гюйгенс использовал для снимков. Им помог прожектор посередине (большой золотистый диск).

Это должно быть примерно через 5-10 минут после захода солнца на Земле. В это время глобальная горизонтальная освещенность (при ясном небе) обычно измеряется (например, с помощью сети NOAA SurfRAD) и составляет около 1 Вт/м**2, что примерно в 0,001 раза превышает полуденное значение. Точно так же около 10% света, падающего на Титан, достигает поверхности за счет рассеяния, исходя из оптической глубины зеленого света, равной 8, и разумных предположений о доле обратного рассеяния и альбедо однократного рассеяния. Это сочетается с базовым значением 1% солнечного излучения в верхней части атмосферы Титана по сравнению с земным (из-за того, что оно находится на расстоянии 10 а.е. от Солнца).