¿Por qué el Sol no llena el cielo en Mercurio?

Al mirar la primera imagen, debe tener en cuenta la distorsión de perspectiva en imágenes con un campo de visión estrecho. Este es el mismo efecto que hace que las personas se vean más juntas de lo que realmente están cuando son fotografiadas a través de lentes de zoom (¡lo cual es útil tener en cuenta al leer las noticias en estos días!). Mercurio no está tan cerca del Sol como parece en la primera imagen.

También debe tener en cuenta que los objetos en el espacio tienden a carecer de "señales de profundidad": en la atmósfera, los objetos más lejanos se volverán más borrosos y más "borrosos" debido a la dispersión. En el espacio, esto no se aplica.

Desde donde estamos en la Tierra, Mercurio es bastante pequeño, de unos 13 segundos de arco como máximo. El sol, en comparación, mide aproximadamente 1800 segundos de arco, por lo que si desea ver a Mercurio como un disco, debe ampliar mucho su imagen. Y eso hace que el sol parezca muy, muy grande. Solo parece muy grande porque se ha ampliado.

Pero si estás en Mercurio, no necesitas ampliar la imagen del sol. El sol en Mercurio tiene unos 5000 segundos de arco de diámetro. Grande, pero sin llenar el cielo. Eso es solo porque no ha sido magnificado.

[La respuesta real está en la respuesta de @James K (tiene que ver con que el campo de visión de la imagen superior es pequeño, pero la segunda es bastante amplia). Esto es para traducir la situación a una que pueda ser más fácil de razonar intuitivamente.]

Supongamos que la foto superior se tomó cuando la Tierra-Mercurio-Sol es una línea recta (esto será muy parecido a la realidad en la foto superior). Instalemos el mismo escenario en la Tierra, pero reducido.

El diámetro de Mercurio es de 4900 km, el del Sol es de 1,4 millones de km. Esta es una proporción de 285:1. Mercurio está a 40 millones de km del Sol, la Tierra está a 150 millones de km (ignorando la excentricidad, etc.). Mercurio está aproximadamente al 73% del camino al Sol desde aquí.

Una pelota de baloncesto tiene unos 240 mm de diámetro. Algo 285 veces más pequeño que eso mide poco menos de un milímetro. Eso es aproximadamente del tamaño de una araña roja o un gran grano de arena.

Para que la pelota ocupe 0,5 grados de tu visión, debe estar a 25 metros de distancia. Esa es la longitud de una cancha de baloncesto, que probablemente no esté en uso en este momento, así que bajemos a una. Coloque la pelota debajo de un aro, luego coloque la araña roja en la punta de la "línea de tres puntos" en ese extremo de la cancha. Es mágico, por lo que flota a 120 mm del suelo. Convenientemente, la línea de tres puntos de un aro es casi exactamente el 73% del camino a ese aro desde el otro extremo. Ahora ve y acuéstate debajo del otro aro y coloca tu cabeza de modo que el ácaro esté frente a la pelota desde tu perspectiva.

Cuando miras el diminuto ácaro que hay al otro lado de la línea central, y la bola en el otro extremo, tienes más o menos el mismo escenario que Tierra:Mercurio:Sol durante una conjunción. En particular, es probable que necesite un telescopio para ver el ácaro bajo cualquier tipo de iluminación normal. Mirando el ácaro "transitando" la bola a través de su telescopio, ¿no se ve enorme la bola ampliada con el ácaro flotando frente a ella como una mota?

Ahora, vuelve al ácaro y mira la pelota desde su perspectiva (no te pares sobre la pobre). La pelota no parece mucho más grande desde aquí, ¿verdad? Probablemente pueda leer más de la escritura y ver la textura, pero aún no ocupa toda su visión.

Esto se debe a que ya no está usando su telescopio. Si usas el mismo telescopio que usaste para mirar el ácaro y la bola, pero te paras casi 4 veces más cerca de lo que estabas originalmente, la bola se verá aún más grande.

Si quisieras que el Sol pareciera del mismo tamaño que una pelota de baloncesto cuando la sostienes con la superficie a 0,5 m de tu cabeza (2 diámetros), eso es alrededor de 3,5 millones de km de diámetro orbital: mucho, mucho más cerca de lo que realmente está Mercurio.

Está el doble de cerca de lo que estará Parker Solar Probe: la PSP orbitará a 8,5 radios solares, por lo que verá el Sol del tamaño de una pelota de baloncesto que no se puede tocar (a poco más de un metro de distancia).

La separación de 2 de diámetro es, sin embargo, más o menos como se configura Io:Júpiter (Io orbita a unos 350 000 km de la "superficie" joviana, Júpiter tiene 140 000 km de diámetro), por lo que desde Io, Júpiter es realmente enorme en el cielo, como una pelota de baloncesto. en tus manos estaría.

Metis, a sólo 58 000 km de las nubes (orbitando a unos 128 000 km del centro de Júpiter), vería a Júpiter como lo vería usted si acercara su ojo a unos 100 mm de una pelota de baloncesto: Júpiter realmente llenaría el cielo.

Puedo hacer una imagen similar usando Stellarium, donde el Sol parece enorme en comparación con Saturno. Sin embargo, cuando está en la superficie de Saturno, el Sol parece mucho más pequeño en el cielo que en la Tierra. O en otras palabras, el diámetro angular del Sol es mucho menor visto desde Saturno.

Entonces, esa primera imagen realmente no dice mucho sobre el diámetro angular del Sol visto desde Mercurio. En todo caso, solo muestra cuán pequeño es Mercurio en comparación con el Sol.

(La imagen es el tránsito de Saturno de 2669 visto desde Urano. Espero que hayamos desarrollado los viajes espaciales para entonces y podamos ir a verlo ;) )

Para una comprensión intuitiva: si Mercurio fuera mucho más grande, pero en la misma órbita, la vista del sol desde la superficie del planeta (2da foto) sería la misma, pero desde nuestra perspectiva (1ra foto), Mercurio se vería un mucho más grande en relación con el sol. Entonces, de la primera foto, no se puede deducir nada sobre cómo se vería el sol desde la superficie del planeta.

El tamaño del objeto (es decir, el Sol) en el cielo no depende del tamaño del cuerpo sobre el que estás sentado (es decir, Mercurio). Solo depende de la distancia de usted a este objeto y su tamaño.

Entonces, el tamaño del Sol cuando se ve desde Mercurio depende de la distancia de Mercurio al Sol y del tamaño del Sol.

De manera similar, al ver Mercurio y el Sol desde cierta distancia (es decir, desde la Tierra), depende puramente de qué tan lejos esté del Sol y Mercurio, y qué tan grandes son (constantes).

De hecho, si estás a solo unos metros sobre el suelo de Mercurio, es más grande que el Sol en tu campo de visión. Mucho más grande.

Si está muy lejos (como la órbita de la Tierra), la relación de tamaños aparentes entre dos cuerpos observados es la misma que la relación de sus diámetros. Pero ese no es el caso cuando estás más cerca.

Adjunto un croquis de calculos, eso te debe ayudar a verlo mejor.

Consulte estas preguntas en photo.stackexchange.com. Si usa un teleobjetivo para que el sol llene su campo de visión, aumentará el tamaño de otros objetos dependiendo de qué tan lejos estén del lente.

Entonces, mientras Mercurio se ve muy cerca del sol en esa foto, en realidad está entre 46 y 70 millones de kilómetros (más cerca de la Tierra). Eso es entre 33 y 50 veces el diámetro del sol.

Imagina un globo de aire caliente en el aire que está lo suficientemente lejos como para tener 1/4 del tamaño de la luna llena. Si usara un teleobjetivo para que la luna llenara el campo de visión, el globo aerostático parecería pequeño en comparación. Pero si estuvieras en el globo aerostático, la luna aparecería del mismo tamaño que tendría para el fotógrafo sin el teleobjetivo y no llenaría el cielo.

Aquí hay un artículo genial que muestra cómo fotografiar a una modelo en una colina con la luna de fondo usando un teleobjetivo. La luna no parece tan grande para la mujer como parece en las fotos porque su tamaño aparente aumenta en la misma cantidad.

https://petapixel.com/2017/10/26/fotografiando-retratos-luna-gigante-usando-lente-de-1120mm/

Si sostienes una canica con el brazo extendido, tiene aproximadamente 1 cm de ancho a 100 cm de distancia. La luna y el sol también están unas 100 veces más lejos de lo que son, por lo que son tan grandes como la canica.

Si acercas la canica a 20 cm de tu ojo, es como si estuvieras en el planeta Mercurio, la canica es 6 veces más grande.

Si disparas la canica al gran sol y le tomas una foto a 100 metros de distancia, el sol sería 100 veces más grande que la canica.

Cuando miras la foto del gran sol y la pequeña canica, pensarías "Si estuviera en la superficie de esa canica, el sol ocuparía la mayor parte del cielo"... Es solo una ilusión de perspectiva de la foto.

Hay una ilusión óptica en juego aquí ( haga clic aquí para ver el video ):

Esta escena, de la película Tiburón , popularizó el " zoom de muñeca ", en el que la cámara se mueve hacia el sujeto mientras se aleja simultáneamente. El resultado es que el tamaño aparente del sujeto sigue siendo el mismo, mientras que los tamaños aparentes de los objetos del fondo cambian drásticamente.

Este efecto es bien conocido por los fotógrafos y directores de fotografía. Si está tomando una foto y quiere que los objetos en el fondo parezcan pequeños, acérquese al sujeto y aléjese. Si desea que los objetos del fondo parezcan grandes, aléjese del sujeto y acerque el zoom.

Cuando vemos fotos de Mercurio, naturalmente se toman desde muy lejos y se amplían mucho para que podamos ver el planeta. El resultado es que el sol, un objeto de fondo, parece enorme. Pero si estamos parados en Mercurio, la perspectiva es totalmente diferente y el sol parece mucho más pequeño.

Mucho se ha cubierto en las respuestas anteriores (especialmente la respuesta de @ Witold), pero aquí hay otra forma de pensar sobre la pregunta original:

Para "llenar el cielo" en Mercurio, de modo que "no puedas ver los bordes del sol", tendrías que poder mirar al "oeste" y ver el sol, y también al "este" y ver el sol. Así, el sol ocuparía más de 180 grados del cielo. Para que eso suceda, tendrías que estar ligeramente dentro de la superficie del sol, cosa que no ocurre con Mercurio.