2021年の土星環の衝効果(ハイリゲンシャイン)


図1 2021年の衝前後の土星画像

i : 撮影時の土星の位相角

図2 土星画像の水平方向輝度分布の比較

黄色の矩形内の平均カウント値をMakali'i(マカリ) 2.1で取得


測定に使用した画像の撮影条件：
光学系：笠井20cm F6ニュートン反射(NERO-200DX),
テレビューパワーメイト5X使用 (合成F35.8)
タカハシEM-200赤道儀にて追尾
カメラ：ZWO ASI 183MC＋赤外カットフィルタ
撮影地：茨城県日立市

カメラ設定：16フレーム／秒×90秒，露出…1/16秒
AutoStakkert3にて平均1200コマをスタック，Registax6にてウェーブレット変換処理



図3 土星の位相角とB環の輝度の関係
撮影メモ： 2021年の土星は8/2にやぎ座で衝となりました。衝の前後数日間，土星の環が土星本体より明るく見える現象が知られており，衝効果(opposition surge)，またはハイリゲンシャイン現象(Heiligenschein，ドイツ語で光背の意味)と呼ばれます。
　衝効果の原因としては，①環を構成する氷塊同士が作る影が，衝の前後に隠される効果，②細かい凹凸のある氷塊に入射した太陽光が，反射光と干渉して明るく見える効果(干渉性後方散乱)，が有力と考えられていますが，双方の効果の寄与率は明らかになっていません。
　図１は，2021年7月20日から8月6日に撮影した土星画像を並べたものです。 画像中の i は土星中心から見た地球と太陽の離角(位相角，phase angle)で，地球から土星を観測したとき，この値が小さいほど太陽光が土星を真正面から照らしています。 i = 0.11°となった衝の前日(8/1)，最も幅が広いB環が土星本体より明るいことがはっきりわかります。
　図２は，土星の画像中に示した黄色の矩形内の輝度の水平方向分布を，土星本体の輝度を基準として重ねたものです。 7/20 (白)と8/6 (シアン)のB環の輝度は土星本体とほぼ同じなのに対し，i が小さい衝の前後の輝度 (オレンジ，黄，マゼンタ)が増加しています。
　図３は，B環の左右の輝度の最大値の平均を求め，位相角 i の関数としてプロットしたものです。 縦軸は7/19のB環の輝度を基準とした相対値です。土星環の衝効果は，i が0.5°以下になるわずかな期間に現れます。今回の観測から，通常時より土星環が最大30%以上明るくなることが確認されました。



2021年シーズンの土星観測画像
2020年シーズンの土星観測画像


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