Сатурн: великолепие колец. Человек, давший определение кольцам Сатурна. Многие из спутников Сатурна ледяные

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 - .

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.

Удивительные по красоте кольца первыми были открыты у Сатурна. Это сделали в XVII веке великие астрономы Гюйгенс и Галилей, которые увидели в свои телескопы вокруг гиганта широкое кольцо. В XIX веке астрофизик из России А. Белопольский и физик из Англии Дж. Максвелл сумели доказать, что кольцо, которое в телескопы казалось сплошным, таковым быть не может. Последующее изучение показало, что Сатурн - это действительно планета с кольцами.

Кольца Сатурна

Сначала кольца вызывали восхищение и удивление, но последующее их изучение показало, что они появились неспроста, а играют значительную роль в образовании планет и изучении Вселенной. Учёным удалось установить, что кольца состоят из огромного количества микроскопических частиц и огромных глыб льда и расположены по экватору. Они, по космическим меркам, тонкие, всего несколько километров, в то время как ширина составляет до сотни километров.

Планета с кольцами не переставала удивлять астрономов. Если первоначально считалось, что Сатурн имеет только четыре кольца, и они были обозначены латинскими буквами A, B, C, D, то в последующем было установлено пятое, удалённое на большее расстояние от планеты, чем остальные. Оно было обозначено буквой Е. Правда, до некоторого времени существование колец D и E у учёных вызывало сомнения.

После передачи данных американскими межпланетными станциями доскональному изучению подверглись материалы и фотографии колец. Шестое (F) было обнаружено станцией «Пионер-11». Снимки колец Е и D были присланы станцией «Вояджер-1», что развеяло сомнения учёных в их существовании.

Сколько колец у Сатурна

Планета с кольцами привлекала к себе всё больше внимания. Продолжая изучать их, учёные пришли к сенсационному открытию. Как оказалось, их не шесть, а гораздо больше. Общее число не установлено, но астрономы предполагают, что количество может составить тысячу колец.

Как видно по фотографиям, присланных «Вояжером-2», неширокие кольца состоят из более тонких колечек или, как их называют, прядей. Самое интересное, что не все они имеют правильную форму. Было установлено, что одно из колец меняет толщину от 80 до 25 километров.

Почему расслаиваются кольца

Как можно объяснить такую структуру колец? Гипотез высказывается несколько, но наиболее интересным считается, что расслоение колец происходит из-за сил гравитационного воздействия, оказываемых спутниками Сатурна, не только большими, но и малыми, которые были открыты сравнительно недавно при помощи космических аппаратов. Астрономы обратили внимание на небольшую, по сравнению с другими, ширину кольца F и предположили, что это как-то связано со спутниками планеты. По расчётам их должно быть два. Один находится на внешней стороне кольца, другой - на внутренней. Они получили название «пастухи». Считается, что спутники, воздействуя на частицы, загоняют их обратно.

Загадки Сатурна

Сатурн - планета, кольца которой ставят перед человеком немало загадок. Относительно недавно астрономами были обнаружены так называемые спицы - радиальные образования, пронизывающие кольца на тысячи километров. Они вращаются вокруг планеты, как спицы колеса вокруг оси. Сразу возникает вопрос о том, что это такое. Составляющими колец они не могут быть, так как их частицы находятся на разном расстоянии и движутся с различными скоростями. Это привело бы к быстрому их разрушению.

Изучив множество фотографий и проведя анализ, ученые установили, что спицы вместе с планетой совершают полный оборот вокруг оси Сатурна. Это дало возможность предположить, что они находятся на определённом расстоянии от колец и удерживаются ими при помощи электростатических сил. Движение своё вместе с планетой они совершают под воздействием магнитного поля планеты, а состоят, как и кольца, из мелких частиц. В кольце F были обнаружены переплетения тонких колец-нитей и утолщения. Это загадка Сатурна. Почему это происходит, пока объяснить астрономы не могут. Есть только предположение, что на них действуют электромагнитные силы.

Кольца у других планет

В 1977 году во время изучения Урана были обнаружены кольца, что привело учёных в некоторое смятение, так как до этого считалось, что только Сатурн обладает таким феноменом. Учёные стали задумываться о том, у каких планет есть кольца. Станцией «Вояджер-1» было обнаружено слабое кольцо у Юпитера. Сегодня хорошо известно, что у всех газовых планет-гигантов Солнечной системы они есть. Таких планет четыре - Сатурн, Юпитер, Нептун, Уран. Этот список пополнил астероид Харикло и, как считает ряд учёных, они есть у спутника Сатурна - Реи.

Предполагают, что и другие планеты окольцованы. Но у каких планет есть кольца, пока не известно. Расчёты некоторых астрономов подтверждают их существование у карликовой планеты Плутон. Но до настоящего времени это не подтверждено, как и в случае со спутником Реи.

Кольца Юпитера

Ещё одна гигантская газовая планета, имеющая кольца, - это Юпитер. Система их слабая, состоит из пыли и включает в себя четыре компонента: толстый тор из частиц - Гало, очень тонкий и плотный - Главное кольцо и два слабых и широких, называющихся паутинными кольцами. Как предполагают учёные, они образованы из пыли со спутников планеты. По предположению, существует ещё одно кольцо, но пока этому нет подтверждений.

Кольца Нептуна

Планета с кольцами в Солнечной системе - газовый гигант Нептун. Его структура обнаружена сравнительно недавно и мало изучена. Она состоит из пяти компонентов, образованных частицами льда, покрытых силикатами и ещё неизвестным материалом, основанным на углероде. Кольца носят названия Адамса, Леверье, Гало, Ласселл и Араго.

Интересный факт, что первое кольцо было обнаружено американским астронавтом Э. Гвианом. Но позже, проводя наблюдения, астрономы заметили, что оно не полное, напоминающее поршневые кольца. Планета в это времявходила в тень. Почему так получилось, осталось не выясненным. Самое удалённое кольцо имеет пять дуг. Их происхождение также не выяснено. Снимки с «Вояджера-2» позволили обнаружить более слабые кольца, которые имели массивную структуру.

Кольца Урана

У планеты обнаружена система из 13 колец, состоящих из водяного льда, органики, пыли и объектов, размер которых составляет от нескольких десятков сантиметров до 20 метров. Они чрезвычайно тёмные, непрозрачные и неширокие. Предположительно между основными составляющими системы есть слабые пылевые кольца и дуги. Считается, что система образовалась от столкновения спутников, которые ранее были у планеты.

Кольца Сатурна являются одной из самых ярких черт солнечной системы. Они окружают шестую планету от солнца в странных конфигурациях, каждая тысяча миль в ширину, но толщина всего несколько метров.

Из чего состоят кольца Сатурна?

Кольца Сатурна состоят в основном из льда с небольшим количеством камней. Ученые лучше понимают динамику,чем когда-либо прежде, благодаря космическому аппарату Кассини, который заканчивает свою миссию в пятницу (15 сентября) с погружением в атмосферу Сатурна, после 13 лет вращения планеты. За это время Кассини отправил невиданные фотографии колец Сатурна на землю, дав исследователям пристальный взгляд на некоторые нечетные структуры, найденные среди льда.

Кольца были впервые обнаружены в 1610 году Галилеем Галилеем, который мог просто видеть их телескопом. Сегодня ученые определили семь отдельных колец, каждое из которых имеет название. Названия буквами немного скремблированы, потому что кольца получили свои имена в том порядке, в котором они были обнаружены, а не в том порядке, в котором они находятся от своей планеты. Ближайшим к Сатурну является слабое D-кольцо, за которым следуют три самых ярких и самых больших кольца: C, B и A. Кольцо F окружено только вне кольца A, за которым следует кольцо G и, наконец, кольцо E.

По данным НАСА, кольца достигают расстояния в 175 000 миль (282 000 километров) от планеты. Они в основном близкие соседи, за исключением 2,720-километровой ширины Кассини между А и В, названной так потому, что она была обнаружена итальянским астрономом 17-го века Джованни Доменико Кассини. Несмотря на невероятную ширину колец, они тонкие, толщиной всего в 33 фута (10 м), в большинстве мест и до километра в других. Для справки, Сатурн сам по себе огромен — 764 планет Земля могут вписаться в кольчатую планету.

Сатурн и его кольца

Масштабирование колец Сатурна производится из очень мелких частиц, немного меньших, чем песчинка, вкрапленные случайными горными кусками льда. Ученые подозревают, что многие из частиц — это куски разбитых комет или мертвых спутников, хотя их точное происхождение и образование остаются загадкой. Миссия Кассини смогла проследить источник некоторых из этих частиц на луне планеты Энцелад, которая выделяет газ и лед в космос. Другие части колец, по-видимому, происходят от обломков некоторых внутренних спутников Сатурна, которые также играют роль в гравитационном формировании колец. Эти луны вращаются вокруг колец Сатурна, и, как и они, они помогают разделить кольца и ограничить их ширину. Например, внутренний край кольца A определяется гравитационным воздействием луны Мимас.

Луна Пан поддерживает Энке Сатурна, полосу шириной 200 миль (325 километров) в кольце А.

Кольца очень холодные. В 2004 году космический аппарат Кассини измерил их на своей неосвещенной стороне между минус 264,1 градуса и минус 333,4 градуса по Фаренгейту (минус 163 градуса и минус 203 градуса Цельсия). Они не так радужны, как некоторые астрономические изображения делают их такими: увеличение контраста может привести к драматическим портретам, а некоторые изображения используют цвет для передачи информации о температуре или плотности, но естественные цветные изображения показывают нежность от от белого до светло-желтого до слегка розового коричневого.

Плотность колец Сатурна

Каждое кольцо имеет разную плотность, от плотного кольца B до туманной слабости кольца G. Они очень динамичны, и благодаря взаимодействию частиц внутри них кольца далеки от гладких. Мимас — всего лишь один пример «луна-пастух» в кольцах. Еще одна луна, Пан, проносится через 200-километровую полосу Encke Gap в кольце A. Этот зазор в кольце А вылепит в форму гребешка на 12-мильной ширине (20 км) луны.

Некоторые кольца также содержат перекошенные черты под названием «пропеллеры», которые представляют собой небольшие прорезы, вызванные крошечными лунными лунками без гравитационного воздействия, чтобы открыть трещину, как зазоры Encke или Cassini. Еще одна странная особенность колец — это «спицы», которые выглядят как клинья или линии, которые вращаются вокруг колец. Согласно странице миссии NASA «Кассини», эти спицы представляют собой конгломераты его мельчайших частиц льда, которые левитируют над поверхностью кольца через электростатический заряд. Они временны и были обнаружены миссией Кассини в 2005 году.

В большой телескоп у Сатурна видны три кольца: внешнее средней яркости кольцо, среднее, самое яркое, и внутреннее полупрозрачное кольцо ("креповое"). В порядке удаления от Сатурна они обозначаются буквами латинского алфавита: С, В, А.

В особо благоприятный период 1966 года, когда кольца были повернуты к земному наблюдателю своей неосвещенной стороной и почти ребром (а это значит, что яркие кольца не мешали наблюдениям), было открыто очень слабое самое внешнее кольцо, Еще одно кольцо (тоже очень слабое) было замечено наземными наблюдателями во внутреннем пространстве между "креповым" кольцом С и самой планетой.

Космические посланцы подтвердили наличие у Сатурна этих крайне разреженных колец и уточнили: самое внешнее кольцо представлено тремя самостоятельными кольцами, разделенными промежутками. Внешний радиус самого внешнего из этих трех колец охватывает зону до 6 радиусов планеты, то есть достигает 360 тыс. км.

Итак, общая структура колец Сатурна представлена семью более или менее широкими кольцами, разделенными промежутками. Но свыше 99% отражаемого солнечного света дают лишь два кольца, которые хорошо наблюдаются с Земли: среднее, самое яркое, и отделенное от него щелью Кассини внешнее кольцо.

Очень интересные результаты были получены "Вояджерами". "Вояджер-1" показал, что видимые в телескопы широкие кольца Сатурна состоят из сотен узких колец. А "Вояджер-2", имевший более чувствительные телевизионные камеры, "увидел", что все узкие кольца разделяются на еще более узкие колечки, которые подобны бороздкам на граммофонной пластинке. Число таких колечек в пределах разрешения камер (около 100 м) достигает примерно 10 тыс. На самом же деле их может быть свыше100 тыс. Но почему частицы в кольцах заполняют не все пространство равномерно, а группируются в узкие колечки?

Советские ученые А. М. Фридман и В. Л. Поляченко объяснили это тем, что кольцо, равномерно заполненное частицами, обладает большей потенциальной энергией, чем кольцо, разделенное на отдельные колечки. А так как любая физическая система стремится принять положение, соответствующее минимуму потенциальной энергии, то эволюция колец и привела их к нынешнему состоянию.

Давно доказано, что кольца Сатурна состоят из миллиардов мелких частиц, каждая из которых обращается вокруг планеты наподобие крошечной луны. Ученых интересовали размеры этих мини-лун и их химический состав. Еще из наземных спектральных наблюдений было известно, что частицы колец, вероятно, ледяные. Бортовые приборы, установленные на космических аппаратах, подтвердили правильность такого вывода. При той весьма низкой температуре, какую имеют кольца (средняя -206°С), это действительно могут быть целиком ледяные частицы или же покрытые слоем льда (с каменной "косточкой" внутри). Они очень малы, и разглядеть их не удалось даже с помощью телевизионных камер космических аппаратов, пролетавших вблизи Сатурна. И все же космические эксперименты помогли достаточно надежно оценить физико-химические характеристики этих невидимых частиц.

Поперечники частиц измерялись методом радиозатмения космического аппарата кольцами Сатурна. Радиолуч КА последовательно пронизывал внешнее кольцо, щель Кассини, внутреннее, самое светлое кольцо и находящееся внутри него "креповое" кольцо. При прохождении радиоволн через то или иное кольцо происходило их рассеяние на частицах кольца. По характеру рассеяния радиоволн было установлено, что средний поперечник частиц различен - от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров. Самые мелкие из них сосредоточены в "креповом" кольце, самые крупные (размером с дом) - во внешнем. В кольцах встречаются и большие глыбы - до нескольких сотен метров в поперечнике. Сильное рассеяние, но не радиоволн, а видимого света, обнаружено у двух колец из числа самых внешних. Это свидетельствует о наличии в их составе значительных количеств мелкой пыли.

Исследователей интересовал также вопрос: состоят ли частицы колец целиком изо льда или только покрыты льдом? Раскрыть эту загадку помогла радиолокация. Как известно, каменистые частицы поглощают радиоволны, а частицы колец оказались хорошими отражателями радиоволн. Следовательно, кольца Сатурна в основном ледяные.

Эта огромная система колец, достигающая в диаметре удвоенного расстояния Земля-Луна, оказалась на удивление очень тонкой. Если судить по снимкам, переданным "Вояджером-2", толщина колец на некоторых участках составляет 150 м, а есть места, где она едва достигает 100 м. По-видимому, толщина колец изменяется от нескольких десятков до нескольких сотен метров и соизмерима с размерами самых крупных частиц.

Космическими аппаратами была также сделана попытка измерить массу колец. Скорее всего, она близка к одной десятимиллионной доле массы самого Сатурна, или к одной стотысячной массы Земли, или равна примерно одной тысячной массы Луны.

Завершая рассказ о кольцах Сатурна, хотелось бы еще раз коснуться проблемы их происхождения. Кольца могли образоваться в результате разрушения мощными приливными силами одного из близких спутников Сатурна.

Московский астроном М. С. Бобров уже давно высказывал идею, что кольца Сатурна - не спутник, разорванный притяжением планеты, а, наоборот, частицы протопланетного вещества, которым приливные силы воспрепятствовали сформироваться в единый спутник. Поэтому область колец Сатурна, возможно, почти единственное место в Солнечной системе, где сохранились остатки первичной, допланетной материи. Ее изучение могло бы пролить свет на историю происхождения планет.