Проходження Фобоса, видиме з Марса

Знімок, виконаний шляхом повторюваного лінійного сканування апаратом Вікінг-1, на якому помітна тінь Фобоса. Коричнюваті смужки по центру позначають марсіанську поверхню, видиму з-понад апарату.

Кольори підкориговані для покращення видимості тіні. Сині й білі горизонтальні смуги відповідають латкам із тестових кольорових схем, встановлених на апараті.

Орбітальний апарат Вікінг-1 робить знімки тіні Фобоса на декілька кілометрів точно на північ від наземного Вікінга-1.

У 1970-х орбітальний та спусковий апарати Вікінг-1 також сфотографували тінь від супутника. Лендер виявив пенумбральну тінь Фобоса в той момент, коли вона проходила прямо над його місцем розташування.[1] Затемнення спостерігалося як незначне послаблення навколишнього освітлення; камера спускового апарата «Вікінг» не зробила знімків Сонця. Проходження тіні над місцем розташування апарата тривало близько 20 секунд, а сама тінь рухалася зі швидкістю близько 2 км/сек. В той же час знімок тіні зробив і орбітальний апарат Вікінг-1, що дозволило визначити позицію лендера на знімках орбітального апарата.

Пенумбральна тінь Фобоса на поверхні Марса, знята космічним апаратом Mars Global Surveyor 26 серпня 1999 року. Координати центральної точки тіні: 10,9°N 49,2°W (о 04:00:33 UTC)

Набагато якісніші знімки тіні були виконані із прибуттям у 1997 році космічного апарата Mars Global Surveyor із встановленою на ньому Марсіанською орбітальною камерою з високою роздільністю. Один такий знімок був виконаний 26 серпня 1999 року, і дозволив побачити тінь Фобоса на поверхні Марса у високій роздільності. Цей знімок з'явився у прес-релізі NASA від 1 листопада 1999 року.[2]

Розглядаючи карти Марса,[3] можна визначити, що тінь центрована у точці, координати якої становлять приблизно 10,9°N 49,2°W.

Можна теж переглянути оригінали зображень у частинах галереї ширококутних знімків — MOC Wide-Angle Images, регіон Lunae Palus, M04:[4] M04-03241 (червоний фільтр)[5] та M04-03242 (блакитний фільтр).[6] Експонування («image start time») розпочалося о 03:26:13.01 UTC, час інтеграції рядків пікселів («line integration time») становив 80.4800 мілісекунд, фактор вертикального злиття рядків («downtrack summing») становить 4. Оскільки центр тіні на зображенні розміщений на рівні 6400 пікселів, якщо рахувати знизу на оригінальному зображенні з вертикальним розміром у 10800 пікселів (Mars Global Surveyor рухався сонячно-синхронною орбітою з півдня на північ); отож, ми перемножуємо вказані значення (6400 × 0,08048 × 4) = 2060.3 секунд = 34 хвилини 20.3 секунди, і отримуємо час, коли був сфотографований центр тіні — 04:00:33.3 UTC. Вертикальний розмір тіні на знімку становить 50 пікселів. Тож, для отримання 50 вертикальних пікселів зображення, потрібно було (50 × 0,08048 × 4) = 16.1 секунд, чим пояснюється певна розпливчастість, розмиття тіні, зважаючи на швидкий рух тіні, а також на те, що ширина одного пікселя на знімку відповідає 960 метрам. З цієї ж причини тінь вийшла дещо видовженою; якби знімок тіні був виконаний в єдиний момент, вона все одно була б видовженою (Сонце світить зліва, під кутом 45°), однак її форма була б значно більш наближеною до круглої.

Якщо ввести значення координат довготи/широти/висоти −310.8,10.9,0 у JPL Horizons,[7] можна побачити, що передбачуваним часом проходження для цієї точки був час 04:00:36 UTC, що чудово узгоджується із похибкою у визначенні точної довготи та широти центру тіні. Явище відбулось о 14:41 за марсіанським місцевим сонячним часом, коли висота Сонця на небосхилі була на рівні 46,5° над горизонтом. JPL Horizons також вказує на те, що 26 серпня 1999 року відстань між Землею та Марсом дорівнювала 9.6 світлових хвилин.

Пенумбральна тінь Фобоса на Марсі 1 вересня 1999 року, знята космічним апаратом Mars Global Surveyor. Центр тіні містився в точці з координатами 14°N 236°W о 20:49:02.4 UTC. Текстова позначка «20:13:05» позначає початок експонування фотознімка.

Існують цілі дюжини інших зображень тіні, проте вони мають значно нижчу роздільність (нижча у 27/4). Три такі знімки можна було побачити у прес-релізі NASA від 1 листопада 1999 року.[2]

Варто зауважити, що позначки часу, видруковані на фотознімках у прес-релізі NASA не відповідають дійсному часу, коли було виконано знімок тіні; вони радше репрезентують початок експонування вертикально набагато більшого оригінального знімка. Mars Global Surveyor рухається навколо Марса по сонячно-синхронній полярній орбіті із орбітальним періодом у 117.65 хвилин, рухаючись із південного до північного полюса та при цьому постійно спрямовуючи свою фотокамеру прямо вниз. В результаті отримується зображення у формі дуже довжелезної вузької вертикальної смужки, на якій пікселі на верхньому краю фіксуються майже на цілу годину пізніше за пікселі, розташовані на нижньому краю зображення. В принципі, вертикальний розмір зображення може досягати навіть 43200 пікселів, проте техніка вертикального злиття рядків («downward summing») використовується для злиття суміжних рядків пікселів. Зокрема, фактор вертикального злиття із числовим значенням 27 спричинює злиття кожних 27 рядків у один-єдиний, в результаті чого вихідне зображення матиме всього 1600 пікселів у висоту. Тож для визначення дійсного часу, у який була сфотографована тінь Фобоса на поверхні Марса, треба отримати доступ до оригінального фотознімка, відрахувати вертикальну кількість пікселів від низу до самого зображення тіні, визначити час, який пройшов від моменту початку експонування і до моменту, коли була фотографована тінь, та потім додати цей час до часу початку експонування — так можна отримати точний час, коли можна було спостерігати проходження Фобоса у даній точці на поверхні планети.

Як приклад, можна розглянути зображення із позначкою часу за 1 вересня 1999 року, 20:13:05 (UTC). Є два оригінальні фотознімки із галереї MOC Global-Map Images, Subphase M07:[8] M07-00166 (червоний фільтр)[9] та M07-00167 (синій фільтр).[10] Координати точки, у якій розташована тінь на знімку — становлять приблизно 14°N 236°W.[11]

У цьому випадку час початку експонування дорівнює 20:13:04.69 UTC, час інтеграції рядків пікселів становить 80.48 мілісекунд, а фактор вертикального злиття рядків дорівнює 27. Висота тіні становить 8 пікселів, центр її міститься на 993 пікселі, якщо рахувати вертикально знизу оригінального фотознімка з вертикальним розміром у 1600 пікселів. Отже, додаємо до часу початку експонування (993 × 0,08048 × 27) = 2157.75 секунд = 35 хвилин 57.75 секунд, та отримуємо час зйомки центру тіні, 20:49:02.4 UTC.

Якщо ввести значення довгота/широта/висота координат −124,14,0 у JPL Horizons, можна отримати передбачуваний час проходження о 20:49, який знову ж таки цілком добре узгоджується із одержаними за допомогою фотознімка даними. 1 вересня 1999 року відстань між Землею та Марсом становила 9.9 світлових хвилин.