Сатурн, шестая по счету планета от Солнца. Кольца Сатурна, представляют из себя систему плоских концентрических образований изо льда и пыли, находящуюся в экваториальной плоскости планеты. Планета имеет семь основных (A, B, C, D, E, F, G) и множество мелких колец.

Открытие колец Сатурна

1610 год — Галилео Галилей был первым, кто смог увидеть кольца Сатурна в свой телескоп с 20-ти кратным увеличением, но не распознал их как кольца.

1655 год — ученый из Нидерландов Христиан Гюйгенс первый смог распознать кольцо в странных выступах, сопровождавших Сатурн. Но только через 4 года, убедившись в своей правоте, он рассказал со страниц книги «Система Сатурна», что Сатурн «кольцом окружен тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклоненным».

1675 год — директор Парижской обсерватории Джованни Доменико Кассини обнаружил внутри кольца черную полосу (поздней ее назовут «делением Кассини»). Она рассекала его на две части – их начали называть кольцами А и В. Он же первым сделал предположение, что кольца состоят из отдельных частиц.

Происхождение колец

Теперь гипотезы начали появляться одна за другой. В течении нескольких веков загадочные кольца Сатурна неизменно привлекали внимание астрономов. Чем совершенней становились телескопы, тем сложней казалась структура колец. В наши дни – с помощью межпланетных зондов, побывавшим близ Сатурна, – мы знаем о них очень многое. Кроме основных, астрономы насчитали уже больше 100 тыс. отдельных колец, окружающих планету. Они различны по своему химическому составу и окраске. Происхождение колец как и прежде вызывает немало вопросов. Исследователи не перестают выдвигать все новые гипотезы, объясняющие природу колец.

Гипотезы

В XIX столетии астроном из Франции Эдуард Альбер Рош выдвинул гипотезу, что один из спутников Сатурна до такой степени сблизился с планетой, что был разорван приливными силами, и из его обломков образовались кольца, окружающие теперь Сатурн. Ни один спутник, который преодолел так называемый «предел Роша», не может уцелеть; рано или поздно он распадется, образуя очередное кольцо, которое в последствии осядет на планету. Как бы там ни было, кольца, считают сторонники этой гипотезы, явление временное. Нам повезло жить в то время, когда сразу несколько крупных планет окружены ими.

Согласно другой гипотезе, кольца могли образоваться после столкновения одного из спутников Сатурна с крупным метеоритом. Множество осколков, усеявших окрестности планеты после коллизии, и стали материалом, из которого сформировались кольца. Расчеты показали, что их возраст не более 100 миллионов лет.

Из чего состоят кольца

Теперь мы знаем, что кольца Сатурна на 90–95% состоят из водяного льда. А вот небесные тела, которые могли бы послужить материалом для них, хотя бы наполовину состоят из разных силикатов и металлов. Потому кольца Сатурна также должны были бы содержать хотя бы несколько десятков процентов этих материалов. Разрешить это противоречие могут лишь новые гипотезы.

А что если кольца Сатурна, как и ближние к нему спутники, образовались из за одной и той же катастрофы? Такая версия была выдвинута в 2010 г. американским астрофизиком Робином Канупом. Он предположил что, в далеком прошлом вокруг Сатурна обращался еще один такой же крупный спутник, как Титан. Его ядро состояло из силикатов и железа, его покрывал мощный ледяной панцирь. Приблизившись к планете на расстояние, равное пределу Роша, он под воздействием приливных сил сбросил с себя эту ледяную оболочку, и та, постепенно распадаясь на все более мелкие части, начала кружить возле Сатурна, образовав многочисленные кольца. Что же до железокаменного ядра спутника, оно рухнуло на Сатурн.

Согласно расчетам, кольца Сатурна некогда весили в тысячи раз больше, чем сейчас. Однако астероиды и кометы, временами врезавшиеся в них, выбивали часть материала. Из него могли быть сформированы внутренние спутники Сатурна – к примеру, Тефия. Тем временем силикаты и металлы, содержавшиеся в астероидах, пополняли материал колец – так появились те 5-10% примесей, которые там обнаружили.

Когда сформировались кольца?

Впрочем, у этой гипотезы, как и у других, о которых упоминалось, имеются одни и те же недостатки. К примеру, после разрушения спутника появляются обломки самых различных размеров – от кубиков льда до ледяных гор, тянущихся десятки километров. На деле же ни одна из льдин, образовавших кольца, в длину не больше 10 метров. Другое дело, если кольца Сатурна появились вместе с планетой! Тогда – из-за мощного противодействия гравитации – мелкие льдинки не смогли бы сбиться даже в комья размером с дом. Кроме этого, разрушение спутника, – это все-же случайность, а кольцами окружены все планеты-гиганты, потому в случайность не очень-то верится. Многие астрономы считают, что кольца вокруг планет сформировались одновременно с ними.

Значит, эти кольца состоят из вещества, которое сохранилось со времен возникновения Солнечной системы? В то время вокруг Солнца обращался огромный газопылевой диск, из материала которого одна за другой рождались планеты. Остатки же космических заготовок – все эти ледышки и пылинки – теперь вращались среди новоиспеченных планет, со временем скатываясь в комья спутников. Но те могут возникнуть только в некотором отдалении от планеты, иначе быстро разрушатся. Потому поблизости планет-гигантов какое-то время сохранялись фрагменты газопылевого диска, образовавшие в последствии отдельные кольца.

Из-за частых столкновений друг с другом, а также воздействия мощных приливных сил все эти крупицы и комья так и не составили один-единственный спутник. В случае если эта версия верна, материал колец все время пополняется веществом с поверхности спутников Сатурна – иначе бы кольца могли испариться за несколько сотен миллионов лет.

Обнаружение новых колец

Астрономы, между тем обнаруживают все новые кольца Сатурна. Так, некоторое время назад было замечено неизвестное ранее громадное кольцо. В принципе, системы колец планет-гигантов довольно малы по сравнению с самими планетами. По оценкам астрономов, их радиус не превышает 5-10 радиусов планеты. Так, радиус самого большого из известных до недавнего времени колец Сатурна – кольца E – не превышал 10 радиусов Сатурна (его экваториальный радиус – 60 тыс. км).

Как показали наблюдения, внешние кольца Сатурна все время подпитываются пылью, вылетающей с поверхности его спутников после столкновений с микрометеоритами. Именно из нее и состоит кольцо, обнаруженное лишь в 2009 г. Его радиус составляет от 100 до 200 радиусов Сатурна, и сформировано оно из пыли, выброшенной с поверхности Фебы, самого отдаленного и темного спутника планеты. Обнаружить новое кольцо смогли благодаря инфракрасному излучению, исходящему от него. В отличие от других колец Сатурна оно расположено не в экваториальной плоскости планеты, а в плоскости орбиты, по которой та обращается вокруг Солнца. Угол между двумя плоскостями составляет около 27 °.

Плотность этого кольца – только 20 частиц на кубический километр (!). По словам астронома Энн Вербискер из Виргинского университета, руководившей исследованиями, «частицы кольца расположены так далеко друг от друга, что, если оказаться внутри него, сразу даже не заметишь этого». Тем более, что размер частиц часто не превышает нескольких микрометров.

Похоже, что пылинки, которые вылетают из этого кольца, оседают на обращенную к нему поверхность еще одного спутника Сатурна, Япета. Это объясняет странный облик этой луны. Она отчетливо делится на две половины, светлую и темную. По оценке специалистов, высота слоя пыли, покрывающего одну из ее сторон, составляет от 20 сантиметров до нескольких метров.

Кольца Сатурна, главные обозначены

Кольца Сатурна - система плоских концентрических образований изо льда и пыли, располагающаяся в экваториальной плоскости .

Волны в кольцах Сатурна. Цвета неестественные

Природа колец

Плоскость обращения системы колец совпадает с плоскостью экватора Сатурна. Размер частиц материала в кольцах - от микрометров до сантиметров и (реже) десятков метров. Состав главных колец: водяной лёд (около 99 %) с примесями силикатной пыли. Толщина колец чрезвычайно мала по сравнению с их шириной (от 7 до 80 тысяч километров над экватором Сатурна) и составляет от одного километра до десяти метров. Общая масса обломочного материала в системе колец оценивается в 3×10 19 килограммов.

Происхождение колец

Кольца Сатурна с расстояния 1,8 млн км под углом 30 градусов. Фото межпланетной станции «Кассини», 2006 год

Существует несколько гипотез:

• все образуются из пыли и мелких осколков, но, возможно, гравитационной силы Сатурна недостаточно для того, чтобы вещество из своих колец использовать для строительства своей планеты, но вполне достаточно, чтобы не отпускать их от себя.
• по другой гипотезе, Сатурн столкнулся с другим довольно большим телом, в результате чего оно было уничтожено и развалилось на мелкие кусочки, а потом со временем равномерно распространилось по орбите.
• Согласно новой модели, виной всему несколько последовательных поглощений Сатурном его , миллиарды лет назад обращавшихся вокруг молодого газового гиганта. Расчеты Кануп показывают, что после формирования Сатурна, примерно 4,5 миллиарда лет назад, на заре , вокруг него вращалось несколько крупных спутников, каждый из которых был в полтора раза больше . Постепенно из-за гравитационного воздействия эти спутники один за другим «сваливались» в недра Сатурна. Из «первичных» спутников на сегодняшний день остался только . В процессе схода со своих орбит и вхождения в спиральную траекторию эти спутники разрушались. При этом легкая ледяная составляющая оставалась в космосе, тогда как тяжелые минеральные компоненты небесных тел поглощались планетой. Впоследствии лед захватывался гравитацией следующего спутника Сатурна, и цикл вновь повторялся. Когда произошел захват Сатурном последнего из своих «первичных» спутников, ставшего гигантским ледяным шаром с твердым минеральным ядром, вокруг планеты образовалось «облако» изо льда. Фрагменты этого «облака» имели от 1 до 50 километров в диаметре и сформировали первичное кольцо Сатурна. По массе это кольцо превышало современную систему колец в 1 тысячу раз, однако в течение последующих 4,5 миллиарда лет соударения образующих кольцо ледяных глыб привели к измельчению льда до размеров градин. При этом большая часть вещества была поглощена планетой, а также утрачена при взаимодействии с и , многие из которых также стали жертвами гравитации Сатурна.

Состав

Основные элементы структуры колец Сатурна

Название	Расстояние до центра Сатурна, км	Ширина, км
Кольцо D	67 000-74 500	7500
Кольцо C	74 500-92 000	17500
Щель Коломбо	77 800	100
Щель Максвелла	87 500	270
Щель Бонда	88 690-88 720	30
Щель Дейвса	90 200-90 220	20
Кольцо B	92 000-117 500	25 500
Деление Кассини	117 500-122 200	4700
Щель Гюйгенса	117 680	285-440
Щель Гершеля	118 183-118 285	102
Щель Рассела	118 597-118 630	33
Щель Джефриса	118 931-118 969	38
Щель Койпера	119 403-119 406	3
Щель Лапласа	119 848-120 086	238
Щель Бесселя	120 236-120 246	10
Щель Барнарда	120 305-120 318	13
Кольцо A	122 200-136 800	14600
Щель Энке	133 570	325
Щель Килера	136 530	35
Деление Роша	136 800-139 380	2580
R/2004 S1	137 630	300
R/2004 S2	138 900	300
Кольцо F	140 210	30-500
Кольцо G	165 800-173 800	8000
Кольцо E	180 000-480 000	300 000
Кольцо Феба	~4,000,000 – >13,000,000	?

Составное изображение колец Сатурна D, C, B, A и F (слева направо) в натуральных цветах по снимкам аппарата Кассини на неосвещённой стороне Сатурна, 9 мая 2007.

м ногие знают о том, что у Сатурна есть кольца, но мало кто знает, что они из себя представляю т. Есть три главных кольца, которые прекрасно видно с Земли. Три других тоже видно, но значительно слабее. Остальные кольца не видны с нашей планеты.

Все кольца Сатурна – это огромные глыбы льда. Интересно, что длина колец достигает 400 тысяч км, а их ширина может равняться всего нескольким десяткам метров. Скорость движения всех глыб – около 10 километров в секунду.

Внешний вид колец меняется ежегодно, так как они наклонены к орбите планеты на 26 градусов. Это объясняет то, почему иногда кольца кажутся нам широкими, а иногда становятся чуть различимой полосой.

Кольца Сатурна на протяжении всей истории будоражили умы учёных.

• Кант говорил, что они имеют тонкую структуру.
• С. Лаплас утверждал, что самый широкий пояс изо льда является неустойчивым.
• А в прошлом веке астрономы нашли десять колец около планеты.
• Д. Максвелл доказал, что неустойчивы не только широкие кольца.
• Ж. Кассини выдвинул теорию, что пояса вокруг Сатурна имеют метеорное происхождение.

В продолжение 29,5 лет с Земли 2 раза было видно максимально «широкие» кольца, и ещё 2 раза – максимально «тонкие». Известно, что ширина колец варьируется и составляет от 10 см до 10 км. Наиболее близко удалённые к планете частицы пыли и льда остаются неподвижными, касательно неё.

Информация с Вояджеров.

Первые данные с Вояджер-1 показали, что кольца Сатурна имеют небольшие цветовые различия. Особенно интересно выглядят так называемые «спицы» — тёмные образования, пересекающие кольца в некоторых частях. Интересно то, что внутренний край кольца, расположенный у основания спицы, вращается быстрее в сравнении с внешним краем у вершины спицы.

Благодаря Вояджеру было выявлено, что каждое кольцо Сатурна включает в себя несколько узких колец.

• Самое яркое из колец – B. Оно же обладает наибольшей плотностью вещества.
• Кольцо С менее яркое из всех.
• Кольцо F имеет форму эллипса и образовано из нескольких отдельных «прядей».

Пояс изо льда, названный G, располагается около спутников S-11 и S-10.
Вся система колец планеты является стабильной. Но, несмотря на это, глыбы льда могут изгибаться внутри системы в различных направлениях – эллипс, спираль и другие волны.

Почему на Сатурне образовались кольца?

Ранее считалось, что к нему приблизился спутник, который был разорван на кусочки. Сейчас все знают, что кольца – это околопланетное облако, простирающееся на огромные расстояния вблизи планеты. Из внешней части данного облака были сформированы спутники. То, что кольца сплющенные – результат воздействия двух сил – центробежной и гравитационной.

Но только у Сатурна они, можно сказать, стали своего рода «визитной карточкой» этой планеты. Благодаря яркости и красоте, именно Сатурн единственная планета, которая изображается с кольцами, хотя на самом деле, они есть и у , правда не такие яркие и заметные как у Сатурна.

Кто открыл кольца Сатурна

Первыми кольца Сатурна увидел в далеком 1610 году великий астроном , изобретший телескоп, ставший подлинной научной сенсацией тех времен. Но Галилео Галилей не мог объяснить природу и происхождение колец, с момента открытия, века они оставались загадкой для человечества. Да, впрочем, и остаются по сей день, так как детальное изучение колец Сатурна, предпринятое НАСА в 1980-х годах прошлого века с помощью космических аппаратов Вояджер-1 и Вояджер-2 только прибавило тайн.

Из чего состоят кольца Сатурна

Как считают ученые, кольца вокруг Сатурна состоят из многочисленных , астероидов и разрушенных спутников, будучи уничтоженными, прежде чем достигли поверхности планеты, они собой пополнили мириады частиц этих самых колец.

Размеры частиц кольца могут варьироваться от маленьких камушков, до огромных глыб, размером с гору. Также каждое кольцо вращается вокруг планеты со своей скоростью. От чего зависит скорость колец Сатурна, точного ответа пока нет.

Кольца Сатурна фото

Предлагаем вашему вниманию красивые фотографии колец Сатурна.

Откуда у Сатурна кольца

Сейчас в науке имеется две теории, объясняющие происхождение колец Сатурна. Согласно первой они образовались в результате крушения то ли большого метеорита, то ли неосторожного спутника. Разрушение могло быть вызвано мощными гравитационными воздействиями Сатурна, буквально разорвавшими некий небесный объект на мелкие кусочки.

Но есть и другая теория на этот счет, согласно ней, кольца являются остатками большого околопланетного облака. Из внешней части этого облака образовались спутники Сатурна (их 62 штуки) а внутренняя так и осталась в виде космической пыли, из которой теперь и состоят знаменитые кольца.

Система колец Сатурна

Кольца были названы по алфавиту в порядке их обнаружения. Сами кольца расположены достаточно близко друг к другу, исключение составляет лишь так званое деление Касини, имеющее разрыв в пространстве на 4700 км. Это самый большой разрыв, отделяющий кольцо А от кольца В.

Интересный факт: кольцо F находится между двумя спутниками Сатурна: Прометеем и Пандорой, ученые полагают, что эти спутниками своими гравитационными воздействиями могут изменять форму колец.

Сколько колец у Сатурна

Далее попробуем ответить на вопрос о количестве колец Сатурна. Сейчас астрономами зафиксированы кольца D, C, B, A, F, G, E, притом, что самое внешнее кольцо E не видимо для оптических систем, оно регистрировалось с помощью устройств, реагирующих на заряженные частицы и электрические поля.

Кольца А, В и С можно назвать основными кольцами планеты, они хорошо видимы в телескоп. Кольцо А является условно внешним кольцом, кольцо В — средним и кольцо С – внутренним. Кольца D, E и F являются более слабыми и увидеть их в телескоп не так то просто, а кольцо E и вовсе невозможно.

Но это еще не все, ведь названые латинскими буками кольца весьма условны, так как при более детальном приближении мы увидим, что каждое из колец Сатурна распадается на более мелкие, а те на еще более мелкие части. В итоге количество колец Сатурна может стремиться к бесконечности.

Цвет колец Сатурна

Снимки колец Сатурна с космических аппаратов показывают, что кольца имеют разные цвета.

Вы сами можете видеть это на картинке. Так как кольца светятся за счет отраженного солнечного света, их излучение должно бы иметь солнечный спектр. Но это при условии, что кольца обладают абсолютной отражательной способностью. На самом деле, частицы, из которых состоят кольца, в свою очередь в основном состоят из водяного льда, с небольшими примесями более темного цвета.

Кольца Сатурна видео

И в завершение интересный научно-популярный фильм о появлении колец Сатурна.

Кольца Сатурна - система плоских концентрических образований изо льда и пыли, располагающаяся в экваториальной плоскости Сатурна. Кольцевая система Сатурна является самой известной в Солнечной системе.

История открытия колец Сатурна

В 1610 году Галилео Галилей был первым, кто увидел кольца Сатурна, он наблюдал их в свой телескоп с 20-кратным увеличением, но не идентифицировал их как кольца. Он подумал, что эти кольца представляли собой гигантские спутники планеты, находившиеся по разные стороны от неё. Однако дальнейшие наблюдения, проводившиеся учёным в течение нескольких последующих лет, показали, что эти кольца меняли свою форму и даже исчезали полностью, по мере того как менялся их наклон по отношению к Земле.

В 1655 году Христиан Гюйгенс стал первым человеком, который предположил, что Сатурн окружён кольцом. Он соорудил телескоп-рефрактор с 50-кратным увеличением, намного большим, чем телескоп Галилея, в который он наблюдал Сатурн. Астроном Кристиан Гюйгенс предположил, что эти странные тела были твёрдыми, наклонёнными кольцами.

В 1660 году другой астроном предположил, что эти кольца состояли из небольших спутников – догадка, которая не могла получить подтверждения в течение почти 200 последующих лет.

В 1675 году Джованни Доменико Кассини определил, что кольцо Сатурна состоит из двух частей, разделённых тёмным промежутком, который позднее был назван делением (или щелью) Кассини.

В 1837 году Иоганн Франц Энке заметил промежуток в кольце A, который назвали делением Энке.

В 1838 году Иоганн Готтфрид Галле обнаружил кольцо внутри кольца B, однако его открытие не было принято всерьёз, и получило признание лишь после переоткрытия этого кольца в 1850 году У. К. Бондом, Д. Ф. Бондом и У. Р. Дейвсом, его стали называть кольцом C, или креповым кольцом.

В 1859 году Джеймс Клерк Максвелл показал, что кольца не могут быть цельными твёрдыми, ибо тогда они оказались бы нестабильными и были бы разорваны на части. Он предположил, что кольца состоят из множества мелких частиц. В своей единственной астрономической работе, опубликованной в 1885 году, Софья Ковалевская показала, что кольца не могут быть ни жидкими, ни газообразными. Предположение Максвелла было доказано в 1895 году благодаря эффекту Доплера спектроскопическими наблюдениями колец, выполненными Аристархом Белопольским в Пулково и Джеймсом Эдуардом Килером в обсерватории Аллегени.

Составное изображение колец Сатурна D, C, B, A и F (слева направо) в натуральных цветах по снимкам аппарата Кассини на неосвещённой стороне Сатурна, 9 мая 2007.

Название

Расстояние до центра Сатурна

67000 — 74500 км.

74500 — 92000 км.

Щель Коломбо

Щель Максвелла

Щель Бонда

88690 — 88720 км.

Щель Дейвса

90200 — 90220 км.

92000 — 117500 км.

Деление Кассини

117500 — 122200

Щель Гюйгенса

Щель Гершеля

118183 — 118285 км.

Щель Рассела

118597 — 118630 км.

Щель Джефриса

118931 — 118969 км.

Щель Койпера

119403 — 119406 км.

Щель Лапласа

119848 — 120086 км.

Щель Бесселя

120236 — 120246 км.

Щель Барнарда

120305 — 120318 км.

122200 — 136800 км.

Щель Энке

Щель Килера

Деление Роша

136800 — 139380 км.

165800 — 173800 км.

180000 — 480000 км.

Система колец разделена на несколько частей. Эти кольца получили свои названия по алфавиту в соответствии с датами их открытия. Таким образом, главные кольца, если двигаться от периферии системы к центру, называются соответственно A, B и С. Щель шириной в 4700 километров, известная как Щель Кассини, разделяет между собой кольца A и B.

Кольцо A (внешнее из классических) обладает очень резким краем, что трудно объяснить в рамках старых представлений о динамике колец. Кроме того, в нескольких тысячах километров от внешнего края кольца A находится одно из самых удивительных колец Сатурна - кольцо F. Оно очень узкое, причем иногда удается наблюдать его свитым из нескольких колец-«шнуров». Исследование динамики этих колец и близких к ним небольших спутников показало, что именно спутники поддерживают резкую границу колец F и А (а возможно, определяют и другие их особенности). Своим гравитационным воздействием спутники как бы фокусируют движение отдельных частиц в кольцах, не допуская их выпадения из общего ансамбля.

Кольца Сатурна состоят из миллиардов частиц, размеры которых колеблются от нескольких миллиметров до десятка километров. Состоящие преимущественно из водяного льда, эти кольца также втягивают в свою систему каменистые метеороиды, движущиеся сквозь космическое пространство. Сами кольца содержат значительное число щелей и структур. Некоторые из них созданы многочисленными небольшими спутниками Сатурна, в то время как природа других из них до сих пор продолжает ставить в тупик астрономов.

Две крошечные луны вращаются в промежутках (щели Энке и Килера) между колец и держат промежутки открытыми. Другие частицы (от десятков до сотен метров) слишком малы, чтобы их увидеть, но они создают винтовые объекты в кольцах, которые позволяют нам их видеть.

Происхождение колец Сатурна

Согласно новой модели, было несколько последовательных поглощений Сатурном его спутников, миллиарды лет назад обращавшихся вокруг молодого газового гиганта. Расчеты Кануп показывают, что после формирования Сатурна, примерно 4,5 миллиарда лет назад, на заре Солнечной системы, вокруг него вращалось несколько крупных спутников, каждый из которых был в полтора раза больше Луны. Постепенно из-за гравитационного воздействия эти спутники один за другим «сваливались» в недра Сатурна. Из «первичных» спутников на сегодняшний день остался только Титан. В процессе схода со своих орбит и вхождения в спиральную траекторию эти спутники разрушались. При этом легкая ледяная составляющая оставалась в космосе, тогда как тяжелые минеральные компоненты небесных тел поглощались планетой. Впоследствии лед захватывался гравитацией следующего спутника Сатурна, и цикл вновь повторялся. Когда произошел захват Сатурном последнего из своих «первичных» спутников, ставшего гигантским ледяным шаром с твердым минеральным ядром, вокруг планеты образовалось «облако» изо льда. Фрагменты этого «облака» имели от 1 до 50 километров в диаметре и сформировали первичное кольцо Сатурна. По массе это кольцо превышало современную систему колец в 1 тысячу раз, однако в течение последующих 4,5 миллиарда лет соударения образующих кольцо ледяных глыб привели к измельчению льда до размеров градин. При этом большая часть вещества была поглощена планетой, а также утрачена при взаимодействии с астероидами и кометами, многие из которых также стали жертвами гравитации Сатурна.