Текст уведомления здесь

Ошибки в астрономических рисунках

Редакция "Чердака" решила рассмотреть астрономические рисунки и видеоролики. Как выяснилось, нарисовать правильную картинку далеко не так просто, и дело не только в художественной стороне вопроса.
Добавить в закладки
Комментарии
Редкая астрономическая новость обходится без рисунков художника или анимационной вставки. Космические расстояния слишком велики, чтобы их можно было осознать без наглядных сравнений, а многие объекты вроде экзопланет или далеких квазаров выглядят на настоящих снимках не слишком-то красиво. Причем нельзя сказать, что художник или художница сознательно вводят нас в заблуждение - напротив, хорошие астрономические иллюстрации стараются делать так, чтобы совместить реалистичность с красотой. Да, ни один телескоп не позволяет увидеть экзопланету в виде шара с разводами облаков, но ученые уже знают о планетах столько, что готовы поручиться: найденный ими объект и вправду может быть таким, как на картинке.

Мы не можем сфотографировать советский "Марс-3" на поверхности планеты, но можем взять карту окрестностей, построить на ее основе трехмерную модель местности и дополнить ее детальной моделью самого аппарата - получится вполне правдоподобная картинка. Можно взять фотоснимки с борта спускаемого аппарата "Гюйгенс" и на их основе нарисовать висящий над поверхностью Титана метановый туман с проступающими через него озерами жидких углеводородов; контуры берегов будут нарисованы в соответствии с данными радарной съемки.

Однако учесть все нюансы затруднительно и часто рисунок оказывается с теми или иными ошибками.

Масса и масштабы

Рисунок пояса астероидов. Изображение: NASA/JPL-Caltech


Это изображение пояса астероидов сделано художником NASA. И на рисунке сразу несколько неточностей, главной из которой является чрезмерное количество пыли. Реальный астероидный пояс содержит столько вещества, что из него затруднительно собрать даже Луну: по массе все астероиды из основного пояса в 25 раз меньше нашего естественного спутника. Ни о каком плотном облаке с висящими тут и там булыжниками говорить не приходится. Если бы астероидный пояс и вправду был столь плотным, мы бы его видели невооруженным глазом. И не в виде зодиакального света, а куда как более отчетливо.

Зодиакальный свет - перед рассветом и вдали от городских огней можно увидеть рассеянный космической пылью свет Солнца. Фото: A. Fitzsimmons/ESO


Кроме того, на рисунке явно не соблюден масштаб. Обратите внимание на планету на заднем плане: чтобы она была настолько крупной, ее диаметр должен составлять несколько миллионов километров, ведь поперечник пояса астероидов - около миллиарда километров. Камни, видимые в правой части картинки, тоже окажутся размером заметно больше Юпитера.

Светимость и пригодность для жизни



Эффектное видео недавно представил Роскосмос: как выглядело бы небо над Москвой, если бы вместо Солнца была какая-либо иная звезда. Авторы верно отобразили масштаб звезды и ее цвет, однако опустили одну важную деталь: у показанных звезд совершенно разная светимость.

Так, Сириус имеет светимость в 22 раза выше Солнца. Это значит, что он испускает в 22 раза больше света и в первом приближении настолько должна вырасти яркость светила на небосводе. Столь яркая звезда, дающая к тому же намного больше ультрафиолета, сделала бы поверхность Земли малопригодной для жизни, и вместо города на заднем плане должна быть каменистая пустыня. Причем под облаками, поскольку вся вода на планете испарится.

Здесь стоит задаться вопросом о том, насколько ярко окажется все освещено в подобных условиях. С одной стороны, Сириус будет намного ярче, а с другой - облака неизбежно задержат часть света. Собранные автоматической станцией "Венера-8" данные позволяют утверждать, что на Венере с ее плотным облачным покровом примерно столь же светло, как на Земле в пасмурный день, однако Венера получает "всего лишь" вдвое больше света. Вероятно, под лучами Сириуса небо окажется равномерно-белым, намного ярче, чем привычная нам осенняя хмурь. А вот в случае с Полярной звездой (также показана в ролике Роскосмоса) остается только гадать: светимость в 2200 солнечных, вероятно, не оставит даже шансов на формирование планеты земного типа.

Сириус - двойная система. Сириус B - белый карлик, удаленный примерно на радиус орбиты Урана. Рисунок: NASA, ESA // G. Bacon (STScI)


Кстати, и на показанном выше рисунке - ошибка. Ни фотокамера, ни глаз не могут одновременно разглядеть и звезду ярче Солнца, и Млечный Путь на заднем плане. Этот недочет встречается едва ли не на большей части изображений.

Теория относительности и освещение

Riding Light from Alphonse Swinehart on Vimeo.



А вот иная иллюстрация - видео, которое недавно обошло многие научно-популярные ресурсы. Аннотация гласит, что это вид на Солнце и другие объекты из точки, которая сама движется со скоростью света. Не будем придираться к невозможности разогнать до такой скорости видеокамеру, но отметим отсутствие на картинке эффекта Доплера и геометрических искажений.

Эффект Доплера- это сдвиг частоты излучения, которое испускается движущимся объектом. Удаляющееся от нас Солнце будет казаться намного более красным, чем есть на самом деле, вплоть до перехода всего видимого света и ультрафиолета в инфракрасное излучение. Кроме того, перемещение с околосветовой скоростью заметно искажает картинку: пилоту корабля покажется, что все звезды собираются в один кластер прямо по курсу, в то время как сзади расползается чернота.

Если некий аппарат с видеокамерой на самом деле стартует от Солнца со скоростью света (лишний раз напомним, что она недостижима!), установленная на корме камера покажет ровный черный фон. А если скорость составит, скажем, 50% от скорости света, то Солнце окажется очень тусклым красно-коричневым шаром. С видеозаписью полета на околосветовой скорости мимо бесконечной решетки можно ознакомиться ниже. Ролик сделан французским математиком Давидом Мадором, и в нем показан вид с носа, с кормы и через боковой иллюминатор:



Время на борту такого корабля идет иначе, чем на Земле: интервал между двумя событиями вовне покажется космонавтам меньше, чем он есть на самом деле. Иными словами, это нам приходится прокручивать ролик в ожидании очередной планеты, а на борту все будет гораздо динамичнее.

Кроме того, в оригинальном ролике пролетающие мимо планеты почему-то освещены со всех сторон, включая противоположное Солнцу полушарие. Эту ошибку заметно и без теории относительности.

Минутка самокритики

Наш рисунок, где Харон уже есть, но слишком тусклый.


А это, как мы надеемся, гораздо ближе к действительности: изображение Плутона и Харона


В январе редакция "Чердака" решила смоделировать вид с космического аппарата New Horizons на Плутон. Наш научный редактор Алексей Тимошенко заглянул в спецификации камеры с длиннофокусным объективом, учел расстояние до этого транснептунового объекта, воспользовался симулятором Солнечной системы для определения положения Плутона относительно орбиты New Horizons и Солнца... но забыл про Харон. Плутон и Харон - двойная система, вокруг Плутона вращается лишь немногим меньший по массе и размеру спутник. На эту ошибку нам указал главный редактор журнала "За Науку" Алексей Паевский, но и исправленная версия оказалась далеко не идеальной: Харон оказался слишком слабой звездочкой.
Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы