Астрономы изучили самое дальнее кольцо сатурна. Почему расслаиваются кольца. Сатурн и его кольца

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.

САТУРН: ВЕЛИКОЛЕПИЕ КОЛЕЦ.

САТУРН представляется невооружённому глазу звездой 1-й звёздной величины, он значительно слабее по блеску, чем Венера, Юпитер и Марс. Его тусклый свет, имеющий матово-белый оттенок, а также очень медленное движение по небу создали планете дурную славу, и рождение под знаком Сатурна считалось недобрым предзнаменованием. В телескоп средней силы хорошо заметно, что шар Сатурна сильно сплюснут – ещё сильнее, чем Юпитер. На поверхности планеты выделяются параллельные экватору полосы, правда менее чёткие, чем у Юпитера.

Размеры Сатурна во много раз превышают размеры Земли.

Диаметр Сатурна равен 120 000 км, а масса составляет 5,7 x 1026 кг.

Наклон орбиты –2,5 градусов; период обращения вокруг Солнца составляет 29,46 года. Плотность – 690 кг/м3 . Сатурн – единственная планета в Солнечной системе, плотность которой меньше плотности воды.

Сатурн мог бы плавать в воде.

Период вращения вокруг оси, звёздные сутки, составляет 10 часов 14 минут (на широтах 30 градусов). Так как Сатурн – не твёрдый шар, а состоит из газа и жидкости, то экваториальные его части вращаются быстрее, чем приполярные области. На полюсах один оборот совершается примерно на 26 минут медленнее, чем на экваторе. Средний период обращения вокруг оси составляет 10 часов 40 минут.

Светло-жёлтый Сатурн внешне выглядит скромнее своего соседа – оранжевого Юпитера. У него нет столь красочного облачного покрова. Сатурн в основном состоит из водорода , гелия и азота . Только содержание гелия в его атмосфере ниже, чем у Юпитера: он более равномерно распределён по всей массе планеты. Вследствие меньшей силы тяготения атмосфера Сатурна глубже юпитерианской.

При погружении в атмосферу температура возрастает.

Вдоль экватора планеты проходит гигантское атмосферное течение шириной в десятки тысяч километров, скорость его достигает 500 м/с. Хотя пятна атмосферных вихрей на Сатурне уступают по размерам юпитерианскому Большому Красному Пятну, но и там наблюдаются грандиозные штормы, видимые даже с Земли. Сила ветров ослабевает при удалении от экватора.

Около полюсов планеты могут наблюдаться полярные сияния.

Полярные сияния на Сатурне.

Ниже атмосферы простирается океан жидкого молекулярного водорода. На глубине около 30 000 км водород становится металлическим (давление достигает около 3 млн атмосфер). Движение металла создаёт мощное магнитное поле. В центре планеты находится массивное ядро (до 20 земных масс) из камня, железа и, возможно… льда (т. е. в данном случае смесь из кристаллов воды, метана и аммиака).

КОЛЬЦА САТУРНА.

Кольца Сатурна (и других планет тоже) представляют собой остатки огромного околопланетного облака протяжённостью во многие миллионы километров. Из внешних областей этого облака сформировались спутники, а во внутренней образование спутников было «запрещено». Так как скорости взаимных соударений растут при приближении к планете, возле каждой планеты имеется область, где частицы, достигнув определённых размеров, начинают разваливаться от взаимных столкновений. Миллиарды лет соударений – и 10-метровые частицы дошли до такого рыхлого состояния, что рассыпаются от малейшего толчка на скорости миллиметр в секунду! Любая крупная частица за несколько дней или недель проходит полный цикл от разрушения до восстановления.

Это взаимная конкуренция, не дающая образоваться крупным спутникам, ослабевает по мере удаления от планеты, и на некотором расстоянии часть вещества превращается в спутники, а часть всё ещё пребывает в раздробленном состоянии – в виде кольца. Суммарная масса ледяных колец Сатурна сравнима с массой его спутника Мимаса, радиус которого 200 км.

Почему кольца плоские? Их сплющивание – это результат противоборства двух основных сил: гравитационной и центробежной. Гравитационное притяжение стремится сжать систему со всех сторон, а вращение препятствует сжатию поперёк оси вращения, но не может помешать её сплющиванию вдоль оси. Таково происхождение различных космических дисков, включая планетные кольца.

Кольца Сатурна постоянно будоражили воображение учёных своей уникальной формой. Их исследовали такие блестящие астрономы, механики и математики, как Дж. К. Максвелл, Дж. Д. Кассини, . Интересно, что факт разделения колец Сатурна на отдельные узкие кольца предсказал ещё в 1755 г. немецкий философ Иммануил Кант.

Плоскость экватора планеты, его колец и спутниковой системы наклонена к плоскости земной орбиты более чем на 26 градусов. Это создаёт благоприятные возможности для наблюдения колец Сатурна. Эта планета почти в 10 раз дальше от Солнца, чем Земля, поэтому мы всегда смотрим на него как бы со стороны Солнца. В течение одного орбитального оборота она обращает к нам то северный, то южный свой полюс. Соответственно и кольца видны то «сверху», то «снизу», а иной раз исчезают совсем (когда они обращены к наблюдателю ребром).

Если взглянуть на кольца с расстояния 100 – 200 тыс. км, то окажется, что они расслаиваются на тысячи колечек. Среди них есть узкие потоки. Края некоторых колец зазубриваются, а сами они колышутся под гравитационным напором спутников, изгибаясь и образуя волны. Спиральные волны, эллиптичные кольца, странные переплетения узких колечек… все сюрпризы колец трудно перечислить.

Кольца Сатурна.

Ну а если приблизиться к кольцам вплотную, то они окончательно потеряют для нас свою монолитность и превратятся в огромное количество отдельных «спутничков» Сатурна – частиц из обычного водяного льда самой разной величины: от мелких пылинок до глыб с поперечником 10–15 м. Эти снежные тела вращаются вокруг Сатурна со скоростью около 10 км/с. Их скорости так хорошо уравнены, что соседние частицы кажутся неподвижными по отношению друг к другу. На самом деле они очень медленно перемещаются в разных направлениях – со скоростью 1-2 мм/с. Примерно с такой скоростью ползают земные улитки. Внутренние части колец вращаются быстрее внешних.

Сами кольца чрезвычайно тонки: около 10-20 м толщиной. Если уменьшить кольца Сатурна до метрового размера, то их толщина составит тысячную долю миллиметра.

С Земли хорошо различимы три кольца – А , В и С - разной яркости. Внешний радиус колец равен 137 тыс. км. Довольно широкое деление Кассини разделяет кольца А и В чёрной полосой.

В кольце В частицы расположены так густо, что, залетев в середину, мы потеряем из виду звёзды. Есть более прозрачные участки, например кольцо С или деление Кассини (щель Кассини ), а также более слабые кольца – Д, Е, F .

Щель Кассини можно увидеть в средний телескоп с Земли, а в ясные ночи можно даже увидеть менее заметные щели.

Если приподняться над плоскостью колец, то можно увидеть бесконечное снежное поле. Внутри него возвышается гигантское полушарие Сатурна, освещённое Солнцем.

СПУТНИКИ САТУРНА.

Система спутников Сатурна довольно сложна. Известны 30 спутников; 22 из них названы в честь героев античных мифов о титанах и гигантах. Почти все эти космические тела светлые и состоят преимущественно из водяного льда. Их плотность 1200 – 1400 кг/м3 (за исключением Титана).

У наиболее крупных спутников формируется внутреннее каменистое ядро. Большинство спутников, кроме Гипериона и Фебы, имеет синхронное собственное вращение – они повёрнуты к Сатурну всегда одной стороной (как Луна по отношению к Земле).

Схема расположения спутников Сатурна.

Сделаем краткий обзор спутников Сатурна, начиная с ближайших к планете.

На внешнем краю колец обнаружено 10 маленьких (диаметрами 10 – 100 км) ледяных спутников. Два из них – ПРОМЕТЕЙ и ПАНДОРА (радиусы орбит – 139 и 142 тыс. км) – как бы «стерегут» узкое кольцо, расположенное между ними.

Два других – ЯНУС иЭПИМЕТИЙ - находятся практически на одной орбите радиусом 151 тыс. км. Они «танцуют» на орбите, периодически меняясь местами (то один, то другой спутник приближается к планете).

МИМАС.

Был открыт У. Гершелем в 1789 г. (вместе с Энцеладом) . Он имеет сферическую форму. Огромный кратер Гершель шириной 130 км достигает 1/3 диаметра самого спутника (400 км). Радиус орбиты Мимаса 185,5 тыс. км.

ЭНЦЕЛАД. Диаметр 500 км, радиус орбиты 238 тыс. км. Отражает практически 100 % падающего на него света. Это самое светлое тело Солнечной системы, вероятно, покрытое тонким сплошным слоем молодого инея.

https://pandia.ru/text/78/409/images/image013_11.jpg" align="left" width="333" height="333">ТЕФИЯ . Диаметр 1050 км, радиус орбиты 295 тыс. км. Примечателен спутник кратером Одиссей шириной 400 км (2/5 диаметра спутника) и гигантским каньоном Итака, протянувшимся на 3 тыс. км. Это единственный спутник в Солнечной системе, имеющий два маленьких (размером 20 км) коорбитальных спутника – ТЕЛЕСТО и КАЛИПСО , расположенных на 60 градусов впереди и позади Тефии – в так называемых точках Лагранжа. Тефия открыта вместе с Дионой в 1684 г. Джованни Доменико Кассини.

ДИОНА . Диаметр 1120 км, радиус орбиты 377 тыс. км. Похожа на Тефию и имеет маленький коорбитальный спутник ЕЛЕНУ на 60 градусов впереди себя.

На Дионее открыты несколько кратеров. Крупнейший из них имеет размеры около 100 км в поперечнике.

Спутник Диона.

РЕЯ. Диаметр 1530 км, радиус орбиты 527 тыс. км. Открыта в 1672 г. Дж. Д. Кассини.

Рея – густократерированное тело, второй по размерам (после Титана) спутник Сатурна. Он менее геологически активен, чем Диона. На Рее есть кратеры диаметром вплоть до 300 км.

ТИТАН. Самый крупный спутник Сатурна – весит в 20 раз больше всех остальных спутников, вместе взятых. Это второй по величине (после Ганимеда) спутник планеты в Солнечной системе: его диаметр 5150 км – больше, чем у Меркурия. Радиус его орбиты 1,222 млн км. Открыт в 1655 году Х. Гюйгенсом.

Плотность Титана – 1880 кг/м3 . У него каменистое ядро и ледяная мантия.

Титан. Снимок КА «Кассини».

Уникальность Титана в том, что он обладает мощной атмосферой с густой аэрозольной дымкой и облаками высотой около 200 км. Это единственный спутник в Солнечной системе, поверхность которого недоступна для наблюдений обычными оптическими средствами. Цвет Титана – красно-коричневый, с сезонными изменениями. Атмосфера состоит на 85% из азота, на 12% из аргона, около 3% занимает метан, обнаружены также примеси кислорода, водорода, этана, пропана и других газов.

Сравнительные размеры Земли, Титана и Луны.

Давление газов у поверхности Титана примерно в полтора раза больше, чем на Земле. Температура верхних слоёв атмосферы составляет 150 К. Температура поверхности спутника – 100 К. Метан играет важную роль в поддержании теплового режима атмосферы. Благодаря ему на Титане наблюдается нечто подобное земному парниковому эффекту, из-за чего атмосфера спутника имеет более высокую температуру.

ГИПЕРИОН. Тёмный спутник неправильной формы (330 x 240 x 200 км) с хаотическим собственным вращением. Радиус его орбиты 1,481 млн км. Спутник был обгнаружен в 1848 г. американскими астрономами Дж. Бондом и У. Бондом и независимо от них – англичанином У. Ласселлом.

ЯПЕТ. Диаметр 1440 км, радиус орбиты 3,561 млн км. Примечателен резкой асимметрией яркости полушарий – в 10 раз! Учёные связывают сильное почернение передней (по ходу движения) стороны Япета с бомбардировкой мелкой пылью от внешнего спутника – Фебы. ЯПЕТ обладает сильнократерированной поверхностью. Открыт Дж. Д. Кассини в 1671 году.

ФЕБА. Самый тёмный и далёкий (12,95 млн км) спутник Сатурна, вращается вокруг планеты в обратном направлении. Диаметр этого почти шарообразного спутника – 220 км. Феба делает один оборот вокруг Сатурна за 1,5 года. Открыта в 1898 г. американским астрономом Уильямом Пикерингом.

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

Телескопы эпохи Ворождения

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

Лед и камень

Кольца Сатурна состоят из миллиардов кусков льда и камня. Размеры этих обломков варьируются от крупицы соли до небольшой горы.

3. Только пять планет

Современный телескоп

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

Ближе всего к Сатурну находится кольцо D

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

93% от массы колец - лед

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

Голландский астроном Христиан Гюйгенс

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

Гейзеры ледяного кольца Е

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

Скорость убывает с удалением

Каждое из колец вращается вокруг Сатурна с разной скоростью. Скорость вращения колец убывает с удалением от планеты.

9. Нептун и Уран

Кольца Сатурна не уникальны

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

Возмущения напоминают рябь

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

Орбиты колец C и D нарушены

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

Вертикальные образования до 3 км

Частицы внутри колец Сатурна иногда могут образовывать вертикальные образования. Это выглядит, как вертикальные "бугорки" на кольцах высотой около 3 км.

13. Второй после Юпитера

Скорость вращения Сатурн - 10 часов и 33 минуты

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

Мини-спутники планеты

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

Межпланетная станция Кассини

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

Щели Килера и Энке

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

Толщина колец Сатурна очень мала

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

Странные образования похожие на призраки

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

Спутник Сатурна Рея

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

Видимость обманчива

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

Самый большой разрыв между кольцами

Деление Кассини - самый большой разрыв между кольцами (его ширина составляет 4700 км). Находится оно между основными кольцами В и А.

22. Пандора и Прометей

Спутники сдерживают рассеивание колец в космосе

Сила притяжения некоторых из спутников Сатурна - особенно Пандоры и Прометея – также влияет на кольца. Тем самым они сдерживают рассеивание колец в космосе.

23. Кольцо Фебы

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 сильно разреженно

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

Спутники образовались из отдаленных колец

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.

На прошлой неделе космический аппарат «Кассини» приступил к выполнению финальной части своей научной программы: «ныркам» между кольцами Сатурна. Первые 20 погружений в плоскость колец будут происходить вдали от газового гиганта, за F-кольцом, затем, после гравитационного маневра, аппарат перейдет к орбитам, вплотную приближающимся к планете. К середине сентября 2017 года «Кассини» войдет в плотные слои атмосферы и закончит свою многолетнюю миссию. По случаю старта этой опасной, но очень интересной программы исследований мы подготовили путеводитель по кольцам Сатурна, который поможет вам разобраться в том, что же будет изучать аппарат.

Всем известно, что Сатурн, шестая планета от Солнца и вторая по размерам после Юпитера, обладает самой роскошной (читайте: развитой и массивной) системой колец во всей Солнечной системе. Конечно, кольца есть и у других планет, например, у Юпитера и Нептуна, - а физики предсказывают, что через каких-то 20–40 миллионов лет они и у Марса. Но все эти кольца не идут ни в какое сравнение с сатурнианскими. Одна только основная система колец (C, B, A) имеет ширину 60 тысяч километров - это эквивалентно радиусу планеты. Вместе с более тусклыми кольцами она простирается больше чем на 12 миллионов километров. О самых больших и самых удаленных кольцах Сатурна мы поговорим подробнее чуть позже.

Для начала немного о том, как называют кольца Сатурна. Основные системы были названы латинскими буквами в порядке их открытия. Именно поэтому, считая от верхних слоев атмосферы, кольца располагаются так: D, C, B, A, F, G, E. Кроме того, есть кольца, названные в честь спутников планеты: Януса-Эпитметея и Фебы. Ответить на вопрос о том, сколько всего колец у Сатурна, непросто - это зависит от того, как на них смотреть. К примеру, в наземный телескоп вы, скорее всего, увидите пару колец, а «Кассини» легко различит щели внутри больших колец и насчитает десятки образований. Собственное название имеют около 30 из них.

Существуют разные теории о происхождении и возрасте колец. Одни из них предполагают, что возраст колец составляет всего 100 миллионов лет - около двух процентов возраста Солнечной системы. В других вариантах кольца могут быть ровесниками самого Сатурна. Одна из распространенных теорий говорит о том, что кольца когда-то были сравнительно крупным спутником, орбита которого приблизилась слишком близко к планете. Это привело к его разрушению гравитацией Сатурна. Общая масса материала в кольцах планеты оценивается в 3×10 19 килограмм, в тысячу раз меньше, чем масса земной Луны. В основном кольца состоят изо льда, но состав других компонентов, в частности, придающих им оранжево-розовый оттенок, до сих пор неизвестен.

D-кольцо

D-кольцо (тусклое)

Начнем с ближайшего к Сатурну кольца - D. Несмотря на то, что оно довольно тусклое и не относится к основной системе колец, его близость к гиганту создает на нем необычные узоры. Внутренняя кромка кольца отстоит от облаков планеты примерно на семь тысяч километров: в масштабах Земли оно бы располагалось всего в два раза выше, чем МКС, - в 800 километрах над поверхностью. Ширина кольца - 7,5 тысячи километров. При подлете к нему в 1980 году «Вояджер-1» заметил в нем несколько отдельных колец, которые при более близком рассмотрении оказались волнами . Стоит заметить, что толщина колец невелика, особенно по сравнению с шириной - во многих случаях она не превосходит нескольких метров. Высота волн составляла от двух до двадцати метров. Физики утверждают, что источник волн - гравитационное возмущение , например, от пролетевшей кометы - подобное наблюдалось позднее в кольцах Юпитера после падения кометы Шумейкера-Леви 9.

C-кольцо

Внутренняя область C-кольца. Чуть правее центра проходит Щель Коломбо.

Сразу после D-кольца располагается яркое кольцо C, шириной 17,5 тысяч километров. Оно было открыто еще в 1850 году американскими астрономами Уильямом и Джорджем Бондами. Как и на D, на нем также наблюдались волны от гравитационных воздействий. В C-кольце сосредоточена 1/3000 всей массы осколочного материала колец Сатурна. Среди внутренних структур можно выделить Щель Коломбо, внутри которой есть небольшое кольцо, находящееся в орбитальном резонансе с Титаном (крупнейший спутник Сатурна). Ширина щели - около 150 километров. Помимо нее в кольце есть еще три меньших «разрыва» - Максвелла, Бонда и Дейвиса

B-кольцо

Внешний край B-кольца

Следующим идет самое яркое и самое массивное из всех колец Сатурна - B. По суммарной массе оно сопоставимо с Мимасом (седьмой по величине спутник планеты), а толщина объекта насчитывает от пяти до пятнадцати метров. Ширина B-кольца достигает 25,5 тысячи километров, около трети диаметра Сатурна. Внутри него, кстати, располагается самый близкий к гиганту спутник, так до сих пор и не получивший тривиального названия, - S/2009 S 1 .

Самой примечательной особенностью B-кольца являются вертикальные образования на его внешней кромке. Они имеют в высоту свыше 2,5 километра - «Кассини» заметил их по длинным теням, которые те отбрасывали во время сатурнианского равноденствия.

Щель Кассини

Справа - внешняя область кольца B. Черная щель в центре - щель Гюйгенса с ярким кольцом Гюйгенса внутри, являющаяся частью деления Кассини. Левая часть снимка также относится к делению

Между кольцами B и A располагается одна из самых выразительных структур системы - Щель (или Деление) Кассини. Она доступна для наблюдения с Земли в любительские телескопы классом выше среднего. Ее ширина составляет 4,5 тысячи километра - сопоставимо с шириной D-кольца. Открыт объект был еще в XVII веке французским астрономом итальянского происхождения Джованни Доминико Кассини. Наблюдения с помощью «Вояджера-1» показали, что внутри щели есть материал, напоминающий собой материал кольца C, а также «настоящие» Щели (например, 300-километровая Щель Гюйгенса).

A-кольцо

Щель Энке в A-кольце

На расстоянии свыше 60 тысяч километров от поверхности Сатурна находится кольцо A - внешнее из основной системы колец. Оно тусклее кольца B, и в 7 раз легче его. Ширина объекта составляет 14,6 тысячи километра, толщина - 10–30 метров. Считается, что это одно из самых молодых колец Сатурна - на это неравномерное распределение температуры в нем.

Внутри кольца A располагается несколько сравнительно крупных спутников: 20-километровый Пан, 7-километровая Дафнис и 32-километровый Атлас. Их гравитационное влияние формирует края объекта. Как и внутри других колец, в нем есть крупные щели, например - 325-километровая щель Энке.

F-кольцо

F-кольцо и Прометей

На расстоянии в 2,6 тысячи километра от внешнего края A-кольца и 140 тысяч километров от центра Сатурна находится самое изменчивое кольцо Сатурна - F. При ширине всего в 30–500 километров оно привлекает к себе внимание астрономов как необычная динамическая система. F-кольцо гравитационно удерживается лунами-«пастухами»: Прометеем и Пандорой. По одной из теорий, оно при частичном разрушении двух столкнувшихся друг с другом спутников, которые и стали затем «пастухами». Кроме того, внутри этого кольца был обнаружен еще один небольшой спутник, вносящий дополнительные сложности в динамику объекта.

Кольцо Януса-Эпиметея

Кольцо Януса-Эпиметея отмечено крестом

За кольцом F следует очень тусклый объект - кольцо Януса-Эпиметея. Оно примечательно во многом тем, что было благодаря «Кассини». Именно сквозь кольцо Януса-Эпиметея аппарат недавно пролетел, исследуя состав и размер частиц в нем. Кстати, следующее «погружение» запланировано на 11 декабря 2016 года.

В 2009 году космический телескоп «Спитцер» обнаружил слабое инфракрасное излучение от источника концентрической формы, расположенного далеко за пределам известных колец Сатурна. Ученые предположили, излучение может исходить от нового, ранее не известного кольца планеты, состоящего из более мелких частиц. Спустя 6 лет исследование, проведенное при помощи более мощного инфракрасного телескопа WISE, позволило подтвердить это допущение.

Система колец Сатурна состоит из 7 концентрических секторов, составленных льдами, пылью и обломками силикатных пород. Называть кольца было принято буквами латинского алфавита, однако имена им присваивались по мере открытия, в связи с чем порядок удаления от планеты казалось бы не соответствует логике: D, C, B, A, F, G и E. Крайнее кольцо E не только самое удаленное, но и самое широкое - оно простирается от 180 до 480 тысяч км от поверхности газового гиганта. Но даже оно, как оказывается, меркнет на фоне новооткрытого восьмого кольца.

Согласно первоначальным расчетам, в основу которых легли данные телескопа Spitzer, самое удаленное кольцо должно было находиться в интервале от 7,6 до 12,4 миллиона км (или от 127 до 207 радиусов (60"000 км) планеты) от поверхности Сатурна. Однако благодаря орбитальной обсерватории WISE эти и без того впечатляющие цифры пришлось поправить в большую сторону: от 6 до 16,2 миллионов км или 100 - 270 радиусов Сатурна.

Соотношение размера нового кольца с размерами планеты

Если Сатурн уменьшить до размеров баскетбольного мяча, то его дальнее кольцо будет находится за пределами баскетбольной площадки, приблизительно в 6-7 зрительском ряду.

Структура кольца Фебы отличается кардинальным образом. В отличии от семи ближних колец оно сложено из значительно более мелких крупиц, больше 80% из которых не превышают 10-20 мКм в диаметре. Частицы диаметром более 10 см составляют менее 10%. Кроме того, материал в нем куда более разряжен. Также ученые предполагают, что содержание космической пыли в данном секторе должно быть в несколько раз выше, на это по крайней мере указывает темный фон частиц и всего кольца в целом.

На данный момент наиболее вразумительной версией, объясняющей происхождение удаленного кольца является гипотеза, согласно которой большая часть материала была выбита метеоритами с поверхности спутника Феба, орбита которого находится приблизительно в 13 млн км.

Темные частицы кольца Фебы практически не отражают солнечный свет, поэтому и наблюдать его непосредственно практически невозможно. Но такие частицы неплохо нагреваются, благодаря чему и были обнаружены в инфракрасном диапазоне.