So berechnen Sie die scheinbare Größe/Helligkeit von Planeten innerhalb desselben Sonnensystems

Ich würde gerne das Erscheinungsbild des Nachthimmels von einem erdähnlichen Planeten in einem Sonnensystem mit mehreren anderen Planeten, Monden und anderen Körpern bestimmen können. Hier auf der Erde können wir die scheinbare Größe eines Körpers einfach durch Beobachtung direkt messen, aber das ist bei fiktiven Planeten offensichtlich unmöglich.

Ich verstehe, dass die Leuchtkraft des Primärsterns, die Albedo und der Radius des beobachteten Objekts und der Bereich der Entfernungen zwischen dem Beobachter und dem Objekt (der aufgrund der Umlaufbahnen variieren wird) die Hauptfaktoren bei der Bestimmung der scheinbaren Helligkeit sind – es ist die genauen mathematischen Beziehungen zwischen diesen Faktoren entziehen sich mir.

Zur Veranschaulichung ist hier ein Auszug aus dem Aufbau meines Sonnensystems, wobei die große Halbachse jedes Planeten in AU, die Bindungs-Albedo und der Radius in Erdradien aufgeführt sind. Ich schließe einen Planeten ein, der näher am Stern ist als unser Beobachter, einen Planeten weiter außerhalb des Systems, aber relativ nahe, und einen ziemlich entfernten Planeten.

Sonnenhelligkeit: 2.248 (relativ zu Sol's 1)

  • Planet B: Große Halbachse: 0,47 AE, Bond-Albedo: 0,93, Radius 4,29: Erdradien
  • Planet E (Standort des Beobachters): SMA: 2.178
  • Planet F: SMA: 3,87, BA: 0,21, R: 0,89

Falls es hilft/wichtig ist: Planet B ist ein systeminterner Eisriese, auch bekannt als „Heißer Neptun“, Planet E ist ein etwas größerer erdähnlicher Planet mit einer vergleichbaren Atmosphäre, und Planet F ist ein Magnesium-Silikat-Erdbewohner.

Ich würde gerne herausfinden, wie groß die scheinbare Helligkeit der Planeten B und F ist, wenn sie von Planet E aus beobachtet werden, und wie dieses Ergebnis erreicht wurde, damit ich den Prozess für die anderen Planeten und Körper innerhalb des Systems wiederholen kann. Ich werde auch gerne alle Tangenten an die scheinbare Helligkeit des Planeten im Allgemeinen aufnehmen. Vielen Dank im Voraus!

Können wir einfach annehmen, dass die Atmosphäre auf Planet E transparent ist und dass es keine superhellen Novas in der Nähe gibt?
@BLT-Bub Ja, der Nachthimmel wird ähnlich wie auf der Erde erscheinen. Gehen Sie von klarem Himmel und Neumond aus – Quellen der Lichtverschmutzung kann ich später ausrechnen.
Wie reflektierend sind die Atmosphären oder Oberflächen dieser Planeten?
@MichaelH. Beides wird mit der vom Planeten vorgegebenen Bond Albedo berücksichtigt. Zum Vergleich: Venus hat eine Bond-Albedo von 0,76.
Vielleicht markieren Sie dies mit harter Wissenschaft, damit die Leute keine Vermutungen anstellen.
@AE Stephenson, der Lösungsprozess für die Planeten F und I ist sehr ähnlich. Benötigen Sie noch beide Verfahren?
@galactic_analyzer, nicht besonders, wenn der Prozess nahezu identisch ist. Ich war mir nicht sicher, ob die Entfernungen etwas verändert haben, aber wenn nicht, dann ist alles gut! Meistens brauche ich nur den Schritt-für-Schritt-Prozess, damit ich ihn auf die anderen Planeten anwenden kann.
Sie brauchen wirklich nur einen unteren (näher am Stern als Planet E) und einen oberen Planeten (weiter vom Stern entfernt als Planet E).
@galactic_analyzer Bearbeitung angewendet
Ich frage mich nur, stellen Sie diese Frage für eine Fiktion?
Wenn ja, möchten Sie vielleicht auch die Sichtbarkeitszyklen der hypothetischen Planeten berechnen.
@galactic_analyzer Es ist nicht für eine bestimmte Arbeit gedacht, aber ja, es ist Teil eines größeren fiktiven Projekts. Würde eine solche Berechnung damit zusammenhängen, wie die scheinbare Helligkeit berechnet wird? Wenn nicht, sollte ich das wahrscheinlich als separate Frage stellen.
@AEStephenson, es ist nicht verwandt.
@AEStephenson, ich arbeite seit Wochen an einer Antwort, aber der Prozess ist ziemlich kompliziert. Es erfordert viele Schritte der Trigonometrie und Algebra. Ich kenne den Prozess in meinem Kopf, aber ich muss Papier eintragen, wenn ich Freizeit habe.
@galactic_analyzer Keine Sorge, ich freue mich über jede Hilfe, wann immer sie verfügbar ist. Zu wissen, dass die Antwort so kompliziert ist, gibt mir ein besseres Gefühl, bedeutet, dass ich kein kompletter Dummkopf bin, weil ich es nicht selbst lösen kann.
@AEStephenson, ich habe einen Teil meines Fortschritts beim Schreiben dieser Antwort verloren, weil die Server von Stack Exchange durcheinander gebracht wurden und mein letztes Backup nicht alles enthielt. :(
@galactic_analyzer Oh nein!
@AE Stephenson, ich arbeite an einer schrittweisen Antwort als der aktuellen.

Antworten (1)

Ich habe diese Antwort auf: https://www.quora.com/How-do-you-calculate-the-apparent-magnitude-brightness-of-planets-from-within-the-same-solar-system gesehen

Also habe ich die Antwort unten kopiert / eingefügt. Dies ist nicht meine Antwort, ich kopiere / füge sie ein, da es eine angemessene Antwort zu sein scheint. Alle Kredite gehen an Milan Minic.

Berechnungen der scheinbaren Helligkeiten m beginnen mit Berechnungen absoluter Helligkeiten H von Himmelsobjekten und ihrer Phasenintegrale q.

Die absolute Helligkeit H gibt uns die scheinbare Helligkeit des Objekts an, wenn es von der Sonne aus beobachtet und in einer gewissen Standardentfernung von der Sonne aufgestellt wird – das ist 1 astronomische Einheit für unser Sonnensystem. Für ein kugelförmiges Objekt mit Durchmesser D (in Kilometern) und Albedo p wird H berechnet als

H = 5 Protokoll 10 1329 D P

Das Phasenintegral q(α) sagt uns, wie sich die Helligkeit eines Objekts ändert, wenn es aus verschiedenen Winkeln betrachtet wird. α ist der Winkel zwischen der Sonne und dem Beobachter, wie vom Objekt aus gesehen. So bedeutet 0°, dass das Objekt in Opposition zur Sonne steht (dh der Beobachter befindet sich genau zwischen Sonne und Objekt, wie beim Vollmond), und 180° bedeutet, dass das Objekt in Konjunktion zur Sonne steht Sonne (dh das Objekt befindet sich genau zwischen Sonne und Beobachter, wie beim Neumond). Wenn das Objekt eine diffus reflektierende Kugel ist, kann das Phasenintegral q analytisch ausgedrückt werden, aber für die realen Himmelsobjekte haben Astronomen empirische Formeln für jedes von ihnen entwickelt, um die Besonderheiten der Lichtreflexion von ihnen zu berücksichtigen. Zum Beispiel, der Mond zeigt die unregelmäßige Helligkeitszunahme für α = 0° (die sogenannte Oppositionswelle) aufgrund der nach vorne reflektierenden Eigenschaften des Mondregolithen. Oder, im Fall der Venus,

Wir können signifikante Unterschiede von der diffus reflektierenden Kugel (ähnlich der Merkurkurve, blaue Linie) aufgrund des Lichtdurchgangs durch ihre Atmosphäre und einer besonderen Lichtdurchlässigkeitsverstärkung bei α = 168 ° aufgrund von Schwefelsäuretröpfchen sehen.

Wenn wir nun H, α und q(α) kennen, können wir die scheinbare Helligkeit m as berechnen

m= H + 5 Protokoll 10 D B S D B Ö D Ö S 2 2.5 Protokoll 10 Q ( a )

Wo D B S , D B Ö , D Ö S und α sind durch den Kosinussatz verbunden:

D Ö S 2 = D B S 2 + D B Ö 2 2 D B S D B Ö cos ( a )