¿Cuáles son las dimensiones mínimas para que los anillos planetarios sean tan visibles como la luna en nuestro cielo nocturno?

Antes de comenzar, necesitamos esta imagen:

Esa es la Tierra y nuestra luna. Bien, respuesta sencilla:

• En lugar del eje inclinado de la Tierra, tenemos un eje de rotación que es perpendicular a la órbita del planeta (0° al plano de la eclíptica).

• En lugar de la luna de la Tierra, que no orbita el ecuador pero tiene una órbita bastante compleja, vamos a suponer un anillo circular y centrado en el ecuador (orbita el planeta en el plano de la eclíptica).

• No importa de qué esté hecho el anillo, desde el punto de vista del observador en el planeta, parece sólido cuando el sol le da justo.

Estás parado en el poste, lo que significa que técnicamente estás mirando hacia abajo en el ring, pero desde tu perspectiva (debido a las enormes distancias involucradas), en realidad parece que estás mirando algo bajo en el cielo (también conocido como "arriba"). "). El objetivo es que el anillo tenga el mismo brillo y, supongo, el mismo "impacto vertical" que tendría la luna si cortas un círculo del tamaño de la luna de la imagen que nuestro observador ve desde el polo.

Los anillos tienen al menos dos radios. Supondremos el caso más simple de solo dos. R1 es el radio de "nada allí" (también llamado "radio interior") entre el centro de la tierra y el borde interior del anillo. Haremos R1, oh, digamos el 85% de la distancia de la Tierra a su luna o alrededor de 200,000 millas.

R2 es el borde exterior del anillo. El ancho del anillo es R2-R1. Queremos que la parte del anillo que parece más gruesa (el centro del arco que podemos ver cuando sale el sol) tenga aproximadamente el mismo tamaño visual que la luna de la Tierra. Debido a la perspectiva, necesitamos que el ancho real del anillo sea mayor que el diámetro de la luna. Como conjetura, digamos el 115% de la órbita lunar o 275,000 millas. Eso es un ancho de anillo de 75,000 millas. (Advertencia justa, un aumento del 30 % en el ancho para compensar el cambio de perspectiva de una esfera a un plano plano podría ser demasiado... pero está lo suficientemente cerca para el trabajo del gobierno).

A medida que amanece, vería un arco asombroso, más brillante en el horizonte oriental, más oscuro en el horizonte occidental, más grueso en el medio, y (si mis conjeturas son básicamente correctas) tendría el mismo estándar de visibilidad que nuestra luna si simplemente se quedó mirándolo.

A medida que avanza el día, el brillo del anillo parecería cambiar con el sol de este a oeste. Debido a que estás en el polo y está orbitando el ecuador, el borde exterior del anillo parecería mucho más brillante que el borde interior. Sería genial. ¹

Notarás que hice suposiciones sobre la composición y, de lo contrario, la ignoré.

Su composición es importante. Cuánto material hay, qué grosor tiene el anillo, qué tan denso es el material dentro del anillo, de qué está hecho el material... todo eso (y más) contribuye a lo que sucede cuando la luz del sol incide sobre el anillo. ¿Hay hielo? Chispitas. ¿Es suciedad? Una especie de sensación lunar, a menos que haya hierro en la tierra, entonces tal vez un tono rojizo. ¿Hay mucho? Alta reflexión. ¿Hay un poco? baja reflexión y bordes borrosos.

Y luego agrega inclinaciones axiales, inclinaciones orbitales, época del año... Variables....

Pero, eso debería ser lo básico del caso simple. Hay un buen número de personas en este sitio que saben más sobre esto que yo. Si publican con un comentario como "Sabes, la respuesta de JBH estuvo bien, pero...", entonces confíe en su palabra.

Al final, por el bien de tu historia (supongo que esto es para una historia), déjame recomendarte que no te atasques demasiado en los detalles. Tienes que ser capaz de describir razonablemente lo que quieres que el lector vea en su imaginación. Los detalles exactos son mucho más de lo que necesitan para eso. Además, en estas escalas puede variar un número en lo que a un simple mortal le parecerían cantidades masivas (decenas de miles de millas, por ejemplo) y aún así ser "básicamente correcto".

Salud.

_{¹  La forma en que los anillos se presentan a la luz del día es una suposición de mi parte. Recuerde que no hay inclinación axial en este ejemplo simple, lo que significa que debería (creo) hacer algo que no vería en Saturno: el borde exterior debería ser más brillante que el interior. Esto se debe a que el borde exterior actúa para crear una sombra en el borde interior. Debido a la inclinación axial de Saturno, el borde exterior nunca hace sombra al borde interior, solo hace sombra al planeta.}