Si la Tierra y Marte estuvieran a la misma distancia del Sol y con aproximadamente 4 meses de separación en su órbita, ¿veríamos a Marte como un planeta o simplemente como una estrella más brillante?

Al principio, veríamos a Marte residiendo en más o menos el mismo lugar todos los días con respecto al Sol, ya que permanece más o menos en el mismo lugar en su órbita. Siempre sería una “estrella de la mañana” y sería visible en las horas previas al amanecer (si lo hubiera imaginado en mi cabeza, me sentiría tonto si lo tuviera al revés y fuera una estrella de la tarde).

La distancia entre la Tierra y Marte en esta configuración puede determinarse considerando una línea entre los planetas como un acorde a lo largo de su órbita compartida; la longitud de un acorde es [matemática] 2 \ sin \ izquierda (\ frac {\ theta} {2} \ derecha) [/ matemática] con el resultado dado en unidades astronómicas. Cuatro meses por delante serían 120 grados. Esto nos da aproximadamente 0,61 UA, o aproximadamente 91 millones de kilómetros.

Sin duda, uno tendría curiosidad por lo grande que se vería en el cielo. Para esto, queremos calcular el diámetro angular del objeto, y la fórmula para eso es [matemáticas] 2 \ arctan \ left (\ frac {d} {2D} \ right) [/ math] donde d es el diámetro del objeto y D es la distancia. Conectar los valores para Marte produce un diámetro angular de 0.004 grados, o aproximadamente 14.4 segundos de arco. Para poner esto en perspectiva, el diámetro angular de Marte actualmente varía desde tan solo 3.5 segundos de arco hasta 25 segundos de arco.

Si esto suena como que “Marte en nuestra órbita” se verá exactamente como “Marte en la órbita de Marte”, bueno, eso es más o menos cierto. De hecho, Marte puede pasar tan cerca como 55 millones de kilómetros a la Tierra en su órbita actual, ¡más cerca de lo que está en nuestro hipotético escenario!

Si eso es un poco decepcionante, bueno, solo tienes que ser (muy) paciente, ya que esta configuración orbital no sería estable. Con el tiempo se acercaría, luego se alejaría, luego se acercaría aún más … dos pasos hacia adelante, un paso atrás. Al final, después (tal vez) decenas de millones de años, obtendrás esto:

De hecho, actualmente se cree que un escenario muy similar a esto sucedió en el pasado distante, cuando la joven Tierra chocó con un cuerpo planetario casi del mismo tamaño que Marte, lo que resultó en la creación de nuestra Luna.

Usando una separación constante de cuatro meses entre la Tierra y Marte, y usando una distancia promedio para la Tierra del Sol de 93 millones de millas (mm), y Marte en la misma órbita (93 mm) colocaría a Marte a unos 160 mm de distancia de la Tierra.

Siempre sería una “estrella” matutina o vespertina como Venus, más como una estrella (que se mueve con respecto a las estrellas de fondo) porque siempre tendría la misma magnitud a diferencia de ahora, donde la distancia entre los dos planetas varía de aproximadamente 50 mm (cuando Marte es más brillante) a 236 mmm (cuando Marte es más tenue (magnitud más baja), pero eso es discutible porque cuando Marte y la Tierra están a mayor distancia, Marte está detrás del sol y no es visible para nosotros. escenario de mes (retraso o adelanto) que estamos considerando en esta pregunta.

En cualquier caso, como estrella de la mañana o de la tarde, siempre estaría a unos 28 grados del sol. Esto significa que como estrella de la mañana se elevaría aproximadamente 2 horas antes del amanecer y desaparecería en el azul al amanecer. Como estrella de la tarde, aparecería en algún momento después del atardecer y se establecería aproximadamente dos horas después del atardecer.

Nunca sería brillante como Venus a veces lo es, ya que Venus, incluso cuando la media luna de unos días está a solo 27-30 mm de distancia como máximo y tiene casi el doble de tamaño físico que Marte.

A la mayor distancia entre la Tierra y Venus (antes de que Venus desaparezca detrás del sol) a 160 mm, Venus está en su punto más brillante a una magnitud de -4. Marte a 160 mm constantes aparecería con una magnitud de +1.3 (un poco más tenue que la primera magnitud) y siempre aparecería aproximadamente 90 por ciento lleno.

Para una estrella igualmente brillante, observe a Regulus, la estrella más brillante de Leo, es el punto al signo de interrogación hacia atrás que constituye la melena de Leo y sale directamente del triángulo rectángulo.

Igual que una estrella más brillante, porque Marte se acerca más a la Tierra en la órbita que ya que en su caso hipotético.

Con Marte en su propia órbita: la distancia más cercana entre Marte y la Tierra es de 54,6 millones de km.

Con Marte en la misma órbita que la Tierra pero con 4 meses de diferencia: Marte estaría a unos 260 millones de km.

[matemáticas] \ require {cancel} \ cancel {\ text {Muy fácil de calcular debido a esa fase particular de 4 meses. 4 meses de diferencia significa que el Sol, la Tierra y Marte formarían un triángulo equilátero, por lo que la distancia entre Marte y la Tierra es igual a la distancia entre la Tierra y el Sol (150M km).}} [/ Math]

Actualización: el ángulo entre ellos sería de 120 grados, por lo que la distancia es de aproximadamente 2 * R * cos (pi / 6), donde R es la distancia Tierra-Sol. Gracias a Bhanu Kiran Peringanji por la corrección.

Esto colocaría a Marte en nuestra posición L4 o L5 y, por lo tanto, a 93 millones de millas de la Tierra. En realidad, su distancia puede ser de 34 millones a 230 millones. Entonces esto haría a Marte menos brillante que el más brillante posible, pero más brillante que el peor. Pero solo un punto brillante, no hay disco planetario sin un telescopio

Eso sería sqrt (3) AU lejos de nosotros. Y sería un gibbos. Se levantaría antes del sol. Y estaría a la mitad de lo que Marte está para nosotros entre sus puntos más cercanos y más lejanos ahora. Por lo tanto, su brillo también estaría en algún punto intermedio.

Dudo que lo veamos, ya que siempre se escondería detrás del sol o al menos no sería reconocible porque estaría muy cerca del sol óptico.

Sin embargo, si pudiéramos verlo, se vería igual que ahora al mirarlo. Quizás más pequeño o más grande pero no mucho más brillante