Название колец сатурна. Кольца Сатурна: Почему и из чего состоят
Сатурн является одной из самых загадочных планет как для профессиональных астрономов, так и для любителей. Большая часть интереса к планете происходит от характерных колец вокруг Сатурна. Хотя их и не видно невооруженным глазом, кольца можно разглядеть даже с помощью слабого телескопа.
Состоящие в основном из льда кольца Сатурна удерживаются на орбите благодаря сложным гравитационным воздействиям газового гиганта и его спутников, некоторые из которых фактически находятся в пределах колец. Несмотря на то, что люди очень многое узнали о кольцах с тех пор, как они впервые были обнаружены 400 лет назад, эти знания постоянно дополняются (к примеру, самое удаленное от планеты кольцо было обнаружено только десять лет назад).
1. Галилео Галилей и Сатурн
В 1610 году, известный астроном и "враг церкви" Галилео Галилей был первым человеком, который навел свой телескоп на Сатурн. Он отметил странные образования вокруг планеты. Но, поскольку его телескоп не был достаточно мощным, Галилей не понял, что это кольца.
2. Миллиарды кусков льда
Кольца Сатурна состоят из миллиардов кусков льда и камня. Размеры этих обломков варьируются от крупицы соли до небольшой горы.
3. Только пять планет
Как известно, человек может увидеть пять планет невооруженным глазом: Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн. Чтобы увидеть кольца Сатурна, а не просто шар света, понадобится телескоп с, по крайней мере, 20-кратным увеличением.
4. Кольца названы в алфавитном порядке
Кольца названы в алфавитном порядке на основании их даты обнаружения. Ближе всего к планете находится кольцо D, а затем по мере удаления - кольца C, B, A, F, Janus / Epimetheus, G, Pallene и Е.
5. Остатки от комет и астероидов
Кольца Сатурна, как считают большинство ученых, являются остатками от проходящих мимо комет и астероидов. Ученые пришли к такому выводу потому что около 93% от массы колец составляет лед.
6. Человек, давший определение кольцам Сатурна
Первым человеком, который на самом деле увидел и дал определение кольцам Сатурна, был голландский астроном Христиан Гюйгенс в 1655 году. На то время он предположил, что у газового гиганта есть одно твердое, тонкое и плоское кольцо.
7. Спутник Сатурна Энцелада
Благодаря гейзерам, которыми изобилует поверхность спутника Сатурна Энцелада, образовалось ледяное кольцо Е. Ученые возлагают на этот спутник очень большие надежды, потому что на нем есть океаны, в которых может скрываться жизнь.
8. Скорость вращения
Каждое из колец вращается вокруг Сатурна с разной скоростью. Скорость вращения колец убывает с удалением от планеты.
9. Нептун и Уран
Хотя кольца Сатурна являются наиболее известными в Солнечной системе, кольцами могут похвастаться еще три планеты. Речь идет о газовом гиганте (Юпитер) и ледяных гигантах (Нептун и Уран).
10. Возмущения в кольцах
Кольца планеты могут выступать в качестве свидетельства того, как кометы и метеоры, пролетающие через Солнечную систему, притягиваются к Сатурну. В 1983 году астрономы обнаружили в кольцах возмущения, напоминающие рябь. Они считают, что это было вызвано тем, что обломки кометы столкнулись с кольцами.
11. Столкновение 1983 года
Столкновение 1983 года с кометой массой от 100 миллиардов до 10 триллионов килограммов привело к тому, что были нарушены орбиты колец C и D. Считается, что кольца будут "выравниваться" в течение сотен лет.
12. Вертикальные "бугорки" на кольцах
Частицы внутри колец Сатурна иногда могут образовывать вертикальные образования. Это выглядит, как вертикальные "бугорки" на кольцах высотой около 3 км.
13. Второй после Юпитера
Не считая Юпитера, Сатурн является самой быстро вращающейся планетой в Солнечной системе - она совершает полный оборот вокруг своей оси всего за 10 часов и 33 минуты. Из-за такой скорости вращения Сатурн более выпуклый на экваторе (и сплющенный на полюсах), что еще больше которые еще больше подчеркивает его знаковые кольца.
14. Кольцо F
Расположенное сразу за главной кольцевой системой Сатурна, узкое кольцо F (на самом деле, это три узких кольца), как представляется, имеет в своей структуре изгибы и сгустки. Это заставило ученых предположить, что внутри кольца могут находиться мини-спутники планеты.
15. Запуск 1997 года
В 1997 году к Сатурну была запущена автоматическая межпланетная станция "Кассини". Перед тем, как выйти на орбиту вокруг планеты, космический аппарат пролетел между кольцами F и G.
16. Крошечные спутники Сатурна
В двух щелях или делениях между кольцами, а именно в щелях Килера (ширина 35 км) и Энке (ширина 325 км) есть крошечные спутники Сатурна. Предполагается, что эти щели в кольцах образовались именно из-за прохождения спутников через кольца.
17. Ширина колец Сатурна огромна
Хотя ширина колец Сатурна огромна (80 тысяч километров), их толщина сравнительно очень мала. Как правило, она составляет около 10 метров и редко доходит до 1 километра.
18. Темные полосы, идущие поперек колец
В кольцах Сатурна были обнаружен странные образования, похожие на призраки. Эти образования, выглядящие как светлые и темные полосы, идущие поперек колец, назвали "спицами". Было высказано множество теорий относительно их происхождения, но единого мнения нет.
19. Кольца спутника Сатурна
У второго по величине спутника Сатурна Рея могут быть свои кольца. Их до сих пор не обнаружили, а существование колец предполагается на основании того, что зонд "Кассини" зафиксировал в окрестностях Реи торможение электронов магнитосферы Сатурна.
20. Мизерный вес колец
Несмотря на видимый огромный размер, кольца на самом деле довольно "легкие". Более 90% массы всего вещества, находящегося на орбите Сатурна, приходится на самый большой из 62 спутников этой планеты, Титан.
21. Деление Кассини
Кольцо вращается в противоположном направлении.
Астрономы недавно обнаружили новое, огромное кольцо вокруг Сатурна, получившее название "кольцо Фебы". Расположенное на расстоянии от 3,7 до 11,1 млн км от поверхности планеты, новое кольцо наклонено на 27 градусов по сравнению с остальными кольцами и вращается в противоположном направлении.
24. В кольце может поместиться миллиард планет таких, как Земля.
Новое кольцо настолько разреженное, что через него можно пролететь, не заметив ни одного обломка, несмотря на то, что в кольце может поместиться миллиард планет таких как Земля. Его обнаружили случайно в 2009 году с помощью инфракрасного телескопа.
25. Многие из спутников Сатурна ледяные
Из-за недавних открытий, сделанных в 2014 году, ученые полагают, что по крайней мере некоторые из спутников Сатурна могли образоваться в пределах колец этой планеты. Поскольку многие из спутников Сатурна ледяные, а ледяные частицы являются основным компонентом колец, была выдвинута гипотеза о том, что спутники образовались из отдаленных колец, которые существовали ранее.
Для всех интересующихся астрономией - .
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
| 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.
Если бы в туристическом агентстве можно было заказать путёвку к планетам Солнечной системы, то главной достопримечательностью Сатурна, несомненно, оказались бы его замечательные кольца. О, эти кольца всегда вызывали множество вопросов – начиная с их открытия. Г.Галилей первым заметил, что с Сатурном «что-то не так», правда, кольца ему разглядеть не удалось – телескоп был недостаточно мощным, он подумал, что имеет дело со спутниками. А вот Х.Гюйгенс уже был уверен, что видит именно кольца. Окончательная ясность была внесена в 1660 году. Для наблюдения Сатурна использовали линзу, когда-то изготовленную Э.Торричелли, который знал какой-то секрет изготовления практически идеальных линз (линзы Торричелли превосходят даже современные), какой именно – неизвестно до сих пор, и вот – такая линза позволили разглядеть и кольца, и даже тень, которую они отбрасывают на планету.
Поначалу кольца Сатурна считались твёрдыми и сплошными, но в 1715 году французский учёный Ж.Кассини с уверенностю заявил: если бы это было так, кольца давно были бы разрушены гравитацией Сатурно, и если они до сих пор целы, это означает, что они не «кольца» как таковые, не обручи, «надетые» на планету, а сборище мелких спутников.
В начале ХХ века благодаря данным спектрального анализа стало известно, из чего состоят частицы, составляющие кольца Сатурна: они состоят из льда с примесью пыли.
Как же удалось Сатурну заполучить столь шикарное «украшение»? На этот счёт существуют разные гипотезы.
Возможно, это своего рода «строительный мусор», оставшийся со времён формирования планеты: притянуть эти частицы на себя Сатурн не смог, гравитационной силы не хватило, но и отпустить от себя не может – для этого гравитация его слишком сильна.
Возможно, это результат столкновения с каким-то другим космическим телом, и довольно большим, которое в результате столкновения разбилось вдребезги. Примерно то же самое произошло когда-то и с Землёй. Правда, осколки «нашей» Тейи после столкновения сложились в Луну, а осколки того небесного тела, которое разбилось о Сатурн, не сложились в спутник, а равномерно распределились по орбите.
Наконец, это могут быть остатки спутников Сатурна, вращавшихся вокруг него в незапамятные времена. Учёные предполагают, что каждый из этих спутников был в полтора раза крупнее Луны, но вращались они слишком близко, и в конечном итоге сошли со своих орбит, притянутые мощной гравитацией Сатурна и попросту «утонули» в недрах газового гиганта (ну как тут не вспомнить миф о Хроносе-Сатурне, пожиравшем своих детей!). Но падали они не сразу – это было довольно долгий процесс, когда спутники по спирали спускались всё ближе и ближе к планете, и по пути гравитация разрушала их, а обломки сложились в кольца. В общем, образно можно сказать, что кольца Сатурна состоят из «капель крови» детей Хроноса-Сатурна, поглощённых своим «отцом».
Впрочем, сегодня Сатурн уже не выглядит таким уж особенным в «семье» газовых гигантов: оказалось, что такие кольца есть у всех этих планет, только у Сатурна они самые крупные, вот их и открыли раньше. Впрочем, есть основания полагать, что через пару миллиардов лет у Нептуна будут такие же. Это случится, когда его спутник Тритон, неумолимо приближающийся к Нептуну, будет в конечном итоге разрушен его гравитацией.
Сатурн - одна из самых завораживающих планет как для профессиональных, так и для астрономов-любителей. Наибольший интерес к этой планете у нас вызывают его характерные кольца. Хоть их и не увидеть невооружённым глазом, любой желающий может разглядеть эти впечатляющие кольца даже через самый слабый телескоп.
И хотя нам эта система образований видится, как одно массивное широкое кольцо, вращающееся по орбите планеты, кольцевая система Сатурна состоит из множества различных колец, отличающихся друг от друга плотностью, толщиной и шириной.
Состоящие преимущественно изо льда и пыли, кольца Сатурна удерживаются на орбите сложными гравитационными воздействиями газового гиганта и его спутниками, причём некоторые из них фактически расположены в пределах колец.
Факты про кольца Сатурна приобретают ещё большую яркость и реальность, если сопровождаются фотографиями, сделанными бесчисленными телескопами и пролетающими мимо них космическими аппаратами. Несмотря на то, что человечество узнало немало о кольцах с тех пор, как они были впервые обнаружены четыре столетия назад, учёные продолжают исследовать их, чтобы пополнить свои знания.
Вдохновитесь их красотой и величием, прочитав эти 25 фактов про кольца Сатурна и посмотрев столько же замечательных фотографий!
25. В 1610 году знаменитый астроном и враг церкви Галилео Галилей стал первым человеком, направившим свой телескоп на Сатурн. Он увидел странные, нечёткие формы возле планеты. А поскольку его телескоп был недостаточно мощным, он не понял, что это были кольца Сатурна.
24. Кольца Сатурна состоят из миллиардов частиц льда и осколков, размеры которых варьируются от одного сантиметра до десяти метров.
23. Невооружённым глазом мы можем увидеть пять планет: Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн. Но чтобы разглядеть кольца Сатурна, понадобится телескоп, как минимум, с 20-кратным увеличением.
22. Кольцам дают названия в алфавитном порядке, основываясь на дате их обнаружения. Ближайшее к планете - кольцо D, затем идут кольца C, B, A, F, Янус/Эпиметей, G, Паллена и E.
21. Кольца Сатурна, как полагают, являются остатками проходящих планет (в основном), астероидов или разрушившихся спутников - в значительной степени потому, что 93% их массы состоят из воды в форме льда с незначительными примесями.
20. Первым, кто разглядел и определил кольца Сатурна, был нидерландский астроном Христиан Гюйгенс в 1655 году. Тогда он предположил, что газовый гигант имеет одно твёрдое, тонкое и плоское кольцо.
19. Источником материи кольца Е - льда - по мнению учёных, является шестой спутник Сатурна Энцелад, на поверхности которого активны гейзеры, выбрасывающие в космос огромные струи воды. Этот спутник очень важен для нас, поскольку под его поверхностью, предположительно, находится океан, в котором возможно существование жизни.
18. Каждое кольцо обращается вокруг Сатурна с разной скоростью.
17. Кольца Сатурна наиболее известны в Солнечной системе, однако другой газовый гигант, Юпитер, и ледяные гиганты Нептун и Уран также имеют кольца.
16. Кольца планеты могут служить своеобразной исторической записью, демонстрирующей свидетельства комет и метеоритов, пролетающих через них на своём пути столкновения с планетой. Учёные, изучающие кольцо С, обнаружили в его слоях зыбь, которая, как они предполагают, вызвана попаданием осколков комет или астероидов.
15. В то время как комета может оставить после себя в кольце отверстие, некое массивное тело - весом от 100 миллионов до 10 миллиардов тонн - столкнувшееся с кольцами в 1983 году, заставило их колебаться. Они будут колебаться ещё сотни лет.
14. Частицы в пределах колец Сатурна иногда могут собираться в вертикальные скопления, формируя образования высотой более 3 километров.
13. Сатурн является второй по скорости вращения планетой после Юпитера, делая полный оборот вокруг собственной оси за 10 часов 34 минуты 13 секунд. Из-за своей скорости планета приобретает выпуклую форму на экваторе (и более сплющенную на полюсах), что ещё больше подчёркивает её кольца.
12. Узкое кольцо F (хотя в действительности это три узких кольца), расположенное сразу за главной кольцевой системой Сатурна, по-видимому, имеет изгибы, изломы и скопления. Учёные предполагают, что в пределах структуры могут оказаться захваченными миниспутники, придавая кольцу скрученный и плетёный вид.
11. Чтобы оказаться на орбите Сатурна, автоматическая межпланетная станция "Кассини" аккуратно пролетела между кольцами F и G, прежде чем стать искусственным спутником планеты.
10. Щели в кольце А - щель Килера и щель Энке - имеют свои крошечные спутники: Дафнис внутри щели Килера и Пан внутри щели Энке.
9. Хотя кольца Сатурна отбрасывают тень в космос на 280.000 километров, их толщина, как правило, не превышает 9-ти метров.
8. В кольцах Сатурна были обнаружены образования, идущие поперёк колец и похожие на призраки, которые учёные назвали "спицами". Преобладает научное мнение, что это - заряженные электричеством слои мельчайших пылевидных частиц, которые могут формироваться и рассеиваться в течение всего нескольких часов.
Хотя учёным не понятно, что обуславливает их образование, существуют теории, включающие метеориты, ударяющиеся о кольца, или пучки электронов от молний в атмосфере Сатурна, вбрасываемые в кольца.
7. Второй по величине спутник Сатурна, Рея, может иметь собственную систему колец. Вокруг спутника никогда ранее не было обнаружено колец, и на настоящий момент существуют слабые доказательства этого, однако признаки торможения электронов возле Реи и наличие льда на поверхности спутника (от образований льда с кольца, которые выпадают с орбиты) оставляют этот вопрос нерешённым.
6. Несмотря на свой кажущийся размер, эти кольца в действительности являются довольно лёгкими. Крупнейший из 62 спутников Сатурна, Титан, составляет более 90% всей массы спутников, обращающихся по орбите этой планеты.
5. Деление Кассини - это промежуток в кольце, образовавшийся между главными кольцами B и A, разрыв пространства которого составляет 4700 километров.
4. Некоторые спутники Сатурна - особенно Пандора и Прометей - удерживают крайние частицы колец, не позволяя им уходить от них в стороны, то есь рассеиваться в космосе. Такие спутники называют спутниками-"пастухами", потому что они как бы "пасут" эти частицы.
3. Недавно вокруг Сатурна астрономами было обнаружено новое гигантское кольцо. Расположенное от поверхности планеты на расстоянии 3,7-11,1 миллиона километров, это кольцо наклонено на 27 градусов по отношению к плоскости остальных колец. Кроме того, его вращение происходит в обратном направлении.
2. Новое кольцо является настолько разреженным, что, попав в него, это трудно заметить, даже несмотря на то, что в его пределах может поместиться миллиард планет, по размеру сравнимых с Землёй. Кольцо было обнаружено лишь недавно, потому что его холодные частицы (около -193°С) можно заметить только с помощью инфракрасного телескопа.
1. Согласно открытиям, сделанным в 2014 году, учёные полагают, что, по крайней мере, несколько спутников Сатурна могли сформироваться на границах его колец.
Изображения границы кольца А демонстрируют то, что могло бы быть формированием небольшого спутника под воздействием гравитации. Поскольку многие спутники Сатурна являются ледяными, а частички льда являются основными компонентами колец, существует гипотеза, что спутники были сформированы отдалёнными кольцами, существовавшими в далёком прошлом.
Существует 3 основных кольца, названных A, B и C. Они различимы без особых проблем с Земли. Есть и более слабые кольца – D, E, F. При ближайшем рассмотрении колец оказывается великое множество. Между кольцами существуют щели, где нет частиц. Та из щелей, которую можно увидеть в средний телескоп с Земли (между кольцами А и В), названа щелью Кассини. В ясные ночи можно даже увидеть менее заметные щели. Внутренние части колец вращаются быстрее внешних.
КОЛЬЦА САТУРНА |
Ширина колец равна 400 тыс. км, однако в толщину они составляют всего несколько десятков метров. Сквозь кольца можно увидеть звезды, хотя свет их при этом заметно ослабевает. Все кольца состоят из отдельных кусков льда разных размеров: от пылинок до нескольких метров в поперечнике. Эти частицы двигаются с практических одинаковыми скоростями (около 10 км/с, их скорости так хорошо уравнены, что соседние частицы кажутся неподвижными по отношению друг к другу), иногда сталкиваясь друг с другом. Под действием спутников кольцо немного выгибается, переставая быть плоским: видны тени от Солнца. Все же частицы медленно перемещаются в разных направлениях - со скоростью 1-2 мм/с.
Внешний вид колец меняется от года к году. Это обусловлено наклоном плоскости колец к плоскости орбиты планеты. Плоскость колец наклонена к плоскости орбиты на 26°. Поэтому в течение года мы видим их максимально широкими, после чего их видимая ширина уменьшается, и, примерно через 15 лет, они превращаются в слабо различимую черту. В 1610 году Галилео Галилей впервые увидел в телескоп кольца Сатурна, но не понял, что это такое, поэтому записал, что Сатурн состоит из частей.
В июле 1610 г. Галилео Галилей опубликовал зашифрованное сообщение такого содержания: "Отдаленнейшую из планет наблюдал тройную". "Отдаленнейшей из планет" в то время считали Сатурн, а его кольца выглядели в телескопе Галилея двумя туманными пятнами по краям планеты.
Полвека спустя Христиан Гюйгенс сообщил о наличии у Сатурна кольца, а в 1675 году Кассини обнаружил между кольцами щель.
Кольца Сатурна постоянно будоражили воображение исследователей своей уникальной формой. Кант первым предсказал существование тонкой структуры колец Сатурна. Пользуясь своей моделью протопланетного облака, он представлял себе кольцо в виде плоского диска из сталкивающихся частиц, вращающихся дифференциально вокруг планеты по закону Кеплера. Именно дифференциальное вращение, согласно Канту, является причиной расслоения диска на серию тонких колечек. Позднее Симон Лаплас доказал неустойчивость твердого широкого кольца. В середине прошлого века астрономы обнаружили десять колечек вокруг Сатурна. Выдающийся вклад в исследование устойчивости колец Сатурна внес Джеймс Максвелл, получивший премию Адамса за труд, в котором он показал, что такие узкие кольца также неустойчивы и будут падать на планету. И хотя вывод Maксвелла о падении гипотетического сплошного ледового кольца на планету был неправильным (такое кольцо гораздо раньше должно развалиться на куски), следствие из него – метеорное строение колен Сатурна – оказалось верным. Так, к концу XIX века гипотеза метеорного строения колец Сатурна, высказанная впервые Жаном Кассини, получила теоретическое, а в 1893 году – и наблюдательное подтверждение. В течение XX века шло постепенное накопление новых данных о планетных кольцах: получены оценки размеров и концентрации частиц в кольцах Сатурна, спектральным анализом установлено, что кольца – ледяные, открыто загадочное явление азимутальной переменности яркости колец Сатурна.
В течение 29,5 лет с Земли кольца Сатурна дважды видны в максимальном раскрытии и дважды наступают периоды, когда Солнце и Земля находятся в плоскости колец, и тогда кольца либо освещаются Солнцем "с ребра", либо оно для земного наблюдателя видно "с ребра". В этот период кольца почти совсем не видны, что свидетельствует об их очень малой толщине. Разные исследователи, основываясь на визуальных и фотометрических наблюдениях и их теоретической обработке, приходят к заключению, что средняя толщина колец составляет от 10 см до 10 км. Конечно, кольцо такой толщины увидеть с Земли "с ребра" невозможно.
В соответствии с законами Кеплера частицы на разных радиусах кольца движутся с различными соростями: чем ближе к планете, тем быстрее. В наиболее плотном кольце есть область, где частицы обращаются с периодом 10,5 ч, т.е. с той же угловой скоростью, с какой вращается Сатурн. Это значит, что относительно поверхности планеты они остаются неподвижными.
Что узнали "Вояджеры"?
Уже первые снимки колец, переданные АМС "Вояджер-1", показали небольшие цветовые вариации в кольцах, щель в кольце С, наличие вещества в делении Кассини и изменения в распределении и яркости вещества в кольцах С и В. Наиболее интересными деталями на первых снимках были "спицы" - радиальные тёмные образования, пересекающие некоторые участки яркого кольца В. Иногда "спицы" наблюдались в течение нескольких часов, хотя внутренний край кольца у основания "спицы" вращается вокруг планеты с большей скоростью, чем внешний край у вершины "спицы", и эти образования должны бы были разрушиться.
Позже были получены снимки "спиц" при рассеивании солнечного света вперед. На этих снимках области спиц светлые, а не темные, как на первых снимках, сделанных при рассеивании света назад. Это позволило предположить, что области "спиц" содержат очень мелкие пылевидные частицы. Область, где наблюдаются "спицы", перекрывает зону кольца, обращающуюся вокруг Сатурна с такой же скоростью, как его магнитное поле. Это, по мнению некоторых ученых, может объяснить устойчивость спиц, несмотря на различную скорость движения частиц. Ученые предположили, что в результате взаимодействия между этими могшими частицами и электростатическими силами частицы могут концентрироваться в определенных областях или подниматься над плоскостью колец. Если кольцо заряжено, частицы в нем должны отталкиваться друг от друга, но силы гравитации удерживают их в кольце. Для крупных частиц силы гравитации больше сил отталкивания, и они остаются в кольце, для мелких частиц силы отталкивания больше, и они поднимаются над плоскостью кольца. Была высказана гипотеза, что магнитное поле планеты воздействует на заряженные мелкие частицы, находящиеся над кольцом В, "выстраивая их подобно железным опилкам" или заставляя слипаться. Еще одна гипотеза объясняет существование спиц волновыми явлениями вокруг кольца, оказывающими влияние на мелкие частицы, находящиеся на пути волны. Механизм, обуславливающий заряженность кольца, неясен. Предлагались гипотезы о том, что это происходит под влиянием атмосферы Сатурна или высокоэнергетического ультрафиолетового излучения Солнца.
Снимки показали, что каждое из наблюдавшихся ранее шести колец Сатурна (D, С, В, A, F, Е - в порядке увеличивающегося удаления от планеты) состоит из большого числа узких колец. Полагали, что после полной обработки снимков могут насчитать 500 - 1000 узких колец. Несколько узких колец было обнаружено и в делении Кассини, которое ранее считали пространством, относительно свободным от вещества.
Съемка при рассеивании света вперед показала, что частицы в кольцах имеют размеры от нескольких микронов до нескольких метров. На основании характера прохождения радиосигналов АМС "Вояджер-1", через кольцо С сделан вывод, что размер частиц в этом кольце составляет от 10 см до 10 м, причем на каждую частицу размером 10 м приходится примерно 1000 частиц размером 1 м и примерно миллион мелких частиц. Мелкие частицы, по-видимому, состоят изо льда, а более крупные - из снега с включениями льда. Позже сообщалось, что, по данным радиозондирования, средний размер частиц в кольце С 1 м, а некоторые достигают 10 м. При этом отмечалось, что ранее предполагали меньший средний размер частиц. Сообщалось также, что, как показали радиозондирование и измерения в инфракрасном диапазоне, частицы являются кусками льда или силикатами с ледяным покрытием. Все же основная масса колец заключена в частицах метровых размеров.
Время от времени можно наблюдать эффективное зрелище - столкновение двух крупных частиц. Вот две глыбы размером с садовый домик начинают медленно соприкосаться друг с другом, сдвигая с поверхности целые сугробы рыхлого снега. Им не повезло: они не выдержали взаимного давления при ударе и медленно развалились на части. Типичная для колец"катастрофа" при скорости миллиметр в секунду! Два остатка первоначальных тел продолжают движение, а сброшенные с них сугробы снега, комки и снежная пыль неспешно разлетается в разные стороны, сверкая в лучах далекого Солнца. Через несколько дней "пострадавшие" частицы снова вырастут, поймав и поглотив огромное количество более мелких снежкой в кольцах.
Кольцо С - наименее яркое из трех "классических" колец (А, В и С). По-видимому, там вещество более рассредоточено. Самым ярким является кольцо В, где должна быть наибольшая плотность вещества. В кольце В частицы расположены так густо, что, залетев серидину, мы потеряем из виду звезды.
Помимо классических колец на снимках, переданных АМС "Вояджер-1", видно самое близкое к планете кольцо D. Предполагают, что оно образовано веществом, которое проникло через барьер, формирующий внутренний край кольца С.
Кольцо F, судя по снимкам, может иметь несколько эллиптическую форму: некоторые участки этого тонкого кольца расположены ближе к планете, чем другие участки. Это кольцо, по-видимому, образовано двумя, а возможно, и тремя свободно переплетенными "прядями". Ученые затрудняются объяснить это явление. Согласно одной гипотезе, поскольку кольцо F состоит из пылевидных частиц, они могут приобрести электрический заряд от солнечного света или от частиц солнечного происхождения и получить свойства миниатюрных электромагнитов. В этом случае взаимодействие их с магнитным полем Сатурна способно привести к переплетению колец. Вокруг кольца F обнаружены сгустки вещества. Один из них был настолько плотным, что его первоначально приняли за спутник. Последующий анализ показал, что это - область концентрации вещества, имеющая характерный размер 100 - 200 км. Высказывалось предположение, что более широкая часть этого сгустка в какой-то мере контролируется спутниками S-13 и S-14 или что сгусток содержит крупное тело, от которого откалываются куски в результате соударений, и поэтому в данной области наблюдается увеличенная плотность вещества. Сгустки, по-видимому, движутся по орбите вокруг Сатурна. Предполагают, что упомянутые спутники S-13 и S-14, расположенные по обе стороны кольца F, контролируют движение частиц в этом кольце.
Съемка колец при рассеивании света вперед обнаружила еще одно кольцо, которому предварительно присвоено обозначение G. Орбитальный радиус кольца G 150000 км. Полагают, что оно находится близ орбит "коорбитальных" спутников S-10 и S-11. Наблюдавшаяся на одном из этих спутников тень, возможно, отбрасывалась именно этим кольцом. На снимках видно также кольцо Е, простирающееся, возможно, на расстояние до 480000 км от планеты.
Вообще система колец, по-видимому, является относительно стабильным явлением для Сатурна. В отличие от этого, кольцо Юпитера, как полагают, представляет собой динамическую систему, которая постоянно саморегулируется, но имеет ограниченную продолжительность существования. Кольцо Юпитера, видимо, существует благодаря тому, что какие-то тела непрерывно подпитывают кольцо веществом или же в самом кольце есть необнаруженные тела, которые генерируют частицы. Что касается колец Урана, то о них известно относительно мало.
Возвращаясь к колечкам, среди них есть узкие потоки, отклоняющиеся от круговой орбиты. Края некоторых колец зазубриваются, а сами они колышутся под гравитационным напором спутников, изгибаясь и образуя волны. Спиральные волны, эллиптические кольца, странные переплетения узких колечек... все сюрпризы колец трудно перечислить.
Что узнал "Кассини"?
Станция "Кассини" была запущена 15 октября 1997 года. Для того чтобы оказаться на сатурнианской орбите, «Кассини» предстояло выполнить долгожданный и ответственный маневр торможения. Часть этого маневра вы можете наблюдать в этой таблице изображений.
Маневр был давно и тщательно рассчитан, и вся программа действий помещена в память бортового компьютера. И вот долгожданный день 1 июля 2004 года, которого так ждали конструкторы и ученые, настyпил. В 2:11 по Гринвичу «Кассини» прошел так называемый восходящий узел траектории и преодолел плоскость колец Сатyрна, причем проскочив точно между двумя тонкими внешними колечками, обозначаемыми как F и G. |
|||
Неправда ли, впечатляет? (даже такие маленькие изображения). На данный момент космический аппарат Кассини получил уже очень много изобржений и информации о планете, и о кольцах, и о спутниках Сатурна.
Происхождение колец Сатурна Долгое время считалось, что к Сатурну приблизился неосторожный спутник и был разорван его приливными силами "в клочки". Но данные "Вояджеров" опровергли это распространенное мнение. Сейчас установлено, что кольца Сатурна (и других планет тоже) представляют собой остатки огромного околопланетного облака протяженностью во многие миллионы километров.
|