Кольца шестой планеты
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.
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
D-кольцо
D-кольцо (тусклое)
NASA / JPL
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.
NASA / JPL
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 ДейвисаB-кольцо
Внешний край B-кольца
NASA / JPL
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
NASA / JPL
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
NASA / JPL 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 указывает 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
Кольцо Януса-Эпиметея
Кольцо Януса-Эпиметея отмечено крестом
NASA / JPL За кольцом F следует очень тусклый объект — кольцо Януса-Эпиметея. Оно примечательно во многом тем, что было открыто 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.G-Кольцо
Тень Сатурна на G-кольце. Ярко выделяется арка близ Эгеона
NASA /JPL
Между кольцами F и E находится тусклое G-кольцо (166-175 тысяч километров от центра Сатурна). Его ширина составляет около девяти тысяч километров. Вблизи его внешнего края располагается полукилометровый спутник Эгеон, собравший вокруг себя небольшую плотную арку из материала кольца, простирающуюся на одну шестую окружности.E-кольцо
Энцелад и E-кольцо
NASA /JPL
Предпоследнее из колец Сатурна — E-кольцо. Оно находится между орбитами Мимаса и Титана (180–480 тысяч километров от центра газового гиганта). Толщина кольца более 2000 километров, а основным источником материала для него служат гейзеры Энцелада.Кольцо Фебы
Кольцо Фебы в представлении художника
NASA / JPL
Самое большое из колец Сатурна было открыто лишь в 2009 году с помощью инфракрасного космического телескопа «Спитцер». Из-за своей разреженности кольцо Фебы почти невозможно увидеть в оптическом диапазоне. По недавним оценкам оно простирается на 10 миллионов километров, на расстоянии от 6 до 16,3 миллиона километров от газового гиганта. Анализ данных с телескопа WISE показал, что кольцо состоит в основном из небольших частиц диаметром до 10 сантиметров. Размеры частиц в основных кольцах планеты колеблются от одного сантиметра до десяти метров.Кроме своего гигантского размера кольцо примечательно тем, что оно наклонено на 27 градусов по отношению к другим кольцам. Это связано с источником его материала — пыли, сдуваемой с Фебы, 240-километрового спутника Сатурна.
Интересно, что ранее астрономы предполагали, что кольца есть не только у Сатурна, но и у одного из его спутников — Реи. Эта догадка, к сожалению, не нашла подтверждения.
В течение следующих девяти месяцев команда «Кассини» надеется узнать о кольцах, их структуре и возрасте еще больше, чем известно сейчас. А мы будем следить за научными данными миссии и готовить новую версию нашего путеводителя — расширенную и дополненную.
Владимир Королёв
nplus1.ru
Кольца Сатурна. Кольца делают планету Сатурн…
Планета Сатурн стала широко известна всем благодаря своим красивым кольцам, которые вращаются вокруг планеты. Кольца Сатурна делят на три основные группы: A, B, C. Различить эти группы с легкостью возможно даже с Земли, но, если рассматривать кольца с относительно близкого расстояния, оказывается, что их там не 3 группы, а гораздо больше. Между кольцами существуют небольшие пробелы, где нет никаких частиц.
Кольца Сатурна
Приблизительная ширина колец 400 тысяч километров, а в толщину кольца всего лишь несколько десятков метров. Кольца Сатурна состоят из различных объектов: от пыли, до кусков льда диаметром несколько метров. Удивительно, что эти частицы движутся почти с одинаковой скоростью 10 км/с и кажется, что они не двигаются относительно друг друга.
Впервые кольца Сатурна были обнаружены Галилео Галилеем в 1610 году. Когда Галилео увидел кольца Сатурна в телескоп, он не понял, что это такое и подумал, что Сатурн состоит из разных частей. Он не мог сказать точно, что видел у Сатурна, атмосфера Сатурна – все, что можно было увидеть. В то время телескопы были не столь мощными. Ему виделись какие-то туманные объекты вокруг планеты. Почти 50 лет спустя ученые, наконец, установили, что у Сатурна имеются кольца, а еще несколько позже была найдена щель между ними при помощи космического аппарата Кассини.
Не всегда кольца можно увидеть в телескоп с Земли. Планета Сатурн вращается вокруг Солнца около 30 лет и примерно каждые 15 лет планета наклоняется к Земле так, что кольца кажутся едва различимой линией вдоль экватора Сатурна. В это время кольца считаются невидимыми с Земли и Сатурн почти нечем не отличается от своих соседей. Последний такой период был приблизительно в 2009 году.
Размеры частиц в кольцах ничтожно малы. Они варьируются от нескольких сантиметров, до пары метров. В редких случаях величина частиц переваливает за отметку 2 метра. Но частицы группы B значительно больше всех остальных частиц. Здесь можно встретить относительно огромные частицы размерами от сотни метров, до, в редких случаях, нескольких километров.
Строение колец Сатурна
Кольца делят на 3 основные группы: A, B, C; но всего групп колец в 2 раза больше. Кольца A, B и C самые заметные и яркие относительно других групп. Все эти группы разбивают почти незаметные темные участки, которые позже назвали “щелями”. Между группами A и B существует “щель Кассини” она так названа в честь ученого, открывшего ее. Далее между группами B и C находится “французский разделитель”, а между кольцами групп A и B находится “минима Энке”.
На изображении показаны кольца Сатурна в тот момент, когда их сложно заметить с Земли. Один из спутников Сатурна можно заметить слева на фото.
На этом фото с космического аппарата “Кассини” можно увидеть кольца E, F, G. Эти группы колец находятся дальше всех от поверхности планеты, и они невидимы для телескопов Земли.
Как образовались кольца Сатурна до сих пор неясно. Астрономы предполагают, что кольца Сатурна состоят из обломков его спутников, которые столкнулись на орбите планеты и затем их осколки пленила сила притяжения планеты. Возможно этих спутников было не мало, так как осколков и мусора в кольцах планеты весьма много. Другие же считают, что образование колец произошло в одно и то же время с формированием планеты и они никак не связаны с космическими столкновениями спутников.
Пока доказательств той или другой теории нет. Поэтому нельзя установить истинную природу колец. Но как бы они не образовались они сделали планету Сатурн самой красивой планетой, по крайней мере, в Солнечной системе. Благодаря этим кольцам планету можно отличить от всех остальных планет.
on-space.ru
Кольца Сатурна (История открытия, количество колец, фото, диметр, состав)
Планета Сатурн имеет интереснейшее образование – многочисленные кольца вокруг планеты, которые всегда привлекают ученных своей загадочностью и происхождением.
Новости о Сатурне читайте здесь.
История открытия колец Сатурна
Кольца Сатурна впервые были обнаружены в 1610 году величайшим ученным и астрономом Галилео Галилей. А первым, кто предположил, что непонятные образования являются некими кольцами, которые самостоятельно вращаются вокруг планеты Сатурн был Кристиан Хагенс (Christiaan Huygens).
К сожалению хоть планету Сатурн и можно было наблюдать с Земли, но все кольца планеты человеческий глаз тогда увидеть не мог. Изначально было открыто только три кольца планеты: А, В, С. Но со временем, с развитием космической промышленности и запуска орбитального зонда «Voyager 2» были получены космические снимки еще четырех колец: D, E, F и G.
Интересно: В нашей Солнечной системе Сатурн является не единственной планетой, у которой есть кольца. Также кольцами “награждены” планеты Уран, Нептун, Юпитер.
Диаметр Колец Сатурна
Кольца Сатурна по сравнению с кольцами других планет являются самыми яркими. Диаметр их составляет 250000 км, а толщина 1,5 км.
Состав Колец Сатурна
Кольца Сатурна состоят с многочисленных ледяных образований разных размеров (от микрометров до десятков и даже иногда и сотен метров), которые вращаются с большой скоростью вокруг Сатурна. Эти частички имеют немного плоскую форму, что вызвано действием двух огромных сил: гравитационной силы планеты Сатурн и центробежной силы (из-за движения по круговой орбите).
О создании (происхождении) колец Сатурна
Однозначного мнения среди астрономов о происхождении колец Сатурна пока нет. Дело в том, что некоторые считают, что кольца Сатурна образовались одновременно с планетой Сатурн и соответственно их возраст сильно велик. Другая теория гласит, что кольца образовались с ледяного вещества с космического тела, которое попало в силовое поле планеты Сатурн. В таком случае возраст колец Сатурна значительно меньше по сравнению с планетой.
Существует множество мнений о том, как же на самом деле образовались кольца Сатурна. Ниже приведено три самые основные:
- Планета Сатурн обладает недостаточной гравитационной силой для удержания на своей поверхности мелких кусочков, состоящих с льда и пыли.
- Много миллионов лет назад планета Сатурн столкнулась с достаточно крупным космическим телом, которое было уничтожено и превращено под действием гравитационной силы в своеобразный пояс планеты, который мы называем Кольца Сатурна.
- Кольца Сатурна являются не что иное, как результат столкновение (поглощение) планетой своих природных спутников. Согласно теории, раньше вокруг Сатурна вместо одного спутника Титана было несколько спутников, которые по размерам значительно превышали нашу Луну. Под действием той же гравитационной силы планеты-гиганта спутники по одному притягивались и конечно разрушались вблизи планеты. Тяжелые элементы (образования) были поглощены планетой, а относительно легкие образования с льда и пыли остались на орбите, образовав своеобразный пояс вокруг Сатурна (Кольца Сатурна).
Сколько колец у Сатурна? Характеристики колец Сатурна.
Всего у Сатурна есть семь колец, которые имеют свою орбиту и вращаются вокруг Сатурна.
Каждое кольцо Сатурна получило свое название, латинскую букву: A,B,C,D,E,F,G.
Кольца Сатурна расположены следующим образом: первое – D, дальше C, B , A, F, G и наконец E.
Таблица 1. — Кольца Сатурна и их характеристики:| Название | Расстояние до центра Сатурна, км | Ширина, км |
| Кольцо D | 67 000—74 500 | 7500 |
| Кольцо C | 74 500—92 000 | 17500 |
| Кольцо B | 92 000—117 500 | 25 500 |
| Кольцо A | 122 200—136 800 | 14600 |
| Кольцо F | 140 210 | 30—500 |
| Кольцо G | 165 800—173 800 | 8000 |
| Кольцо E | 180 000—480 000 | 300 000 |
Фото колец Сатурна D, C, B, A и F (слева направо) в естественных цветах, сделанное космическим аппаратом “Кассини” в мае 2007 году. Смотреть другие фото колец Сатурна.
Наблюдение колец Сатурна с Земли.
С Земли кольца Сатурна увидеть не так просто. Каждые сем лет из-за своеобразного расположение непосредственно колец Сатурна и самой планеты в Солнечной системе возможность наблюдения колец вовсе пропадает. Но с другой стороны каждые сем лет появляется возможность наблюдения колец Сатурна с максимальной четкостью и яркостью.
Слева показано изображение, как выглядит планета Сатурн в современный телескоп, а справа как был видна планета Сатурн со времён Галилея.
Для астрономов любителей. В 2016 году кольца Сатурна будут видны с максимальной яркостью.
С года в год кольца Сатурна могут казаться нам с Земли под разными цветами, это вызвано наклоном плоскости колец к плоскости орбиты планеты, которая равна 26 градусам.
Комментарии:
mapgroup.com.ua
Кольца Сатурна — Википедия
Кольца Сатурна, главные обозначены
Волны в кольцах Сатурна. Цвета неестественныеКольца Сатурна — система плоских концентрических образований изо льда и пыли, располагающаяся в экваториальной плоскости Сатурна.
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 3×1019 килограммов[1].
Происхождение колец[править]
Существует несколько гипотез:
- все планеты 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 спутников, миллиарды лет назад обращавшихся вокруг молодого газового гиганта. Расчеты Кануп показывают, что после формирования Сатурна, примерно 4,5 миллиарда лет назад, на заре Солнечной системы, вокруг него вращалось несколько крупных спутников, каждый из которых был в полтора раза больше Луны. Постепенно из-за гравитационного воздействия эти спутники один за другим «сваливались» в недра Сатурна. Из «первичных» спутников на сегодняшний день остался только Титан. В процессе схода со своих орбит и вхождения в спиральную траекторию эти спутники разрушались. При этом легкая ледяная составляющая оставалась в космосе, тогда как тяжелые минеральные компоненты небесных тел поглощались планетой. Впоследствии лед захватывался гравитацией следующего спутника Сатурна, и цикл вновь повторялся. Когда произошел захват Сатурном последнего из своих «первичных» спутников, ставшего гигантским ледяным шаром с твердым минеральным ядром, вокруг планеты образовалось «облако» изо льда. Фрагменты этого «облака» имели от 1 до 50 километров в диаметре и сформировали первичное кольцо Сатурна. По массе это кольцо превышало современную систему колец в 1 тысячу раз, однако в течение последующих 4,5 миллиарда лет соударения образующих кольцо ледяных глыб привели к измельчению льда до размеров градин. При этом большая часть вещества была поглощена планетой, а также утрачена при взаимодействии с астероидами и кометами, многие из которых также стали жертвами гравитации Сатурна.[2]
| 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[4] |
| R/2004 S2 | 138 900 | 300[4] |
| Кольцо F | 140 210 | 30—500 |
| Кольцо G | 165 800—173 800 | 8000 |
| Кольцо E | 180 000—480 000 | 300 000 |
| Кольцо Феба[5] | ~4,000,000 – >13,000,000 | ? |
Интересные факты[править]
30 июня 2004 г. исследовательский аппарат Кассини успешно пролетел через кольца Сатурна между двумя внешними кольцами F и G. Для защиты от микрометеоритов использовалась радиоантенна диаметром 4 метра. При пролёте аппарат получил более 100 тысяч ударов микрометеоритами, но серьёзно не пострадал.
В кольцах Сатурна наблюдаются необычные образования — «спицы», представляющие собой светлые и тёмные полосы, идущие поперёк колец. Впервые спицы были обнаружены аппаратами серии «Вояджер». Поскольку кольцо Сатурна не является единым телом и внутренние слои вращаются вокруг планеты быстрее внешних, то спицы должны быстро разрушаться, однако этого не происходит. Хотя спицы не являются долговечными образованиями, они могут существовать существенно дольше, чем можно было бы предположить, исходя из законов небесной механики[6]. Высказаны гипотезы о влиянии электростатических либо гравитационных сил на формирование спиц.
Страница из книги Х.Гюйгенса 1659 года, на верхнем рисунке показаны изменения вида Сатурна и его колец с Земли на протяжении года на Сатурне.В 2009 году было открыто ещё одно кольцо — кольцо Феба[5] диаметром более 13 миллионов километров.
Также ученые предполагают наличие системы колец у спутника Сатурна Реи — кольца Реи.
Наблюдения колец с Земли[править]
Поскольку плоскость колец совпадает с плоскостью экватора Сатурна, а он, в свою очередь, сильно наклонён к плоскости орбиты Сатурна — почти на 27 градусов, вид колец с Земли сильно зависит от расположения Сатурна на орбите вокруг Солнца[7] и в значительно меньшей степени — от положения Земли на своей орбите (из-за того, что орбита Сатурна наклонена к плоскости эклиптики на 2,5 градуса). Год на Сатурне длится 29,5 земных лет, на протяжении этого периода:
- примерно в равноденствие на Сатурне его кольца при наблюдении с Земли исчезают совсем — они становятся видны «с ребра», затем примерно 7 лет раскрытие колец увеличивается, и становится всё больше видна их плоскость с одной стороны;
- вблизи солнцестояния на Сатурне раскрытие его колец достигает максимума, и следующие 7 лет раскрытие колец Сатурна уменьшается;
- вблизи следующего равноденствия на Сатурне его кольца исчезают, после чего раскрытие колец примерно 7 лет увеличивается, становится всё больше видна вторая сторона плоскости колец;
- вблизи следующего солнцестояния на Сатурне раскрытие колец достигает максимума, потом примерно 7 лет уменьшается, и кольца исчезают.
В каждый следующий год на Сатурне для земных наблюдателей с его кольцами происходит то же самое. На 2012 год последние максимальные раскрытия были в 1988 и 2002 гг., исчезновения — в 1995[7] и 2009 гг. До 2016 года раскрытие колец будет увеличиваться, будет виден северный полюс Сатурна и обращённая к нему сторона его колец[8].
- ↑ Jerome Brainerd, «Saturn’s Rings», The Astrophysics Spectator, Issue 1.8, 24 November 2004, retrieved 08 июня 2014.
- ↑ теория формирования колец Сатурна. Архивировано из первоисточника 23 августа 2011.
- ↑ Saturnian Rings Fact Sheet (NASA).. Архивировано из первоисточника 23 августа 2011.
- ↑ 4,04,1 C. C. Porco и др. Cassini Imaging Science: Initial Results on Saturn’s Rings and Small Satellites.. Архивировано из первоисточника 21 августа 2011.
- ↑ 5,05,1 Кольца Сатурна оказались еще крупнее
- ↑ Saturn’s spokes: lost and found
- ↑ 7,07,1 Цесевич В.П. § 46. Сатурн и его система // Что и как наблюдать на небе. — 6-е изд. — М.: Наука, 1984. — С. 158—162. — 304 с.
- ↑ Фридман А.. 6 лет из жизни Сатурна // Астронет.
www.wiki-wiki.ru
Удивительные кольца Сатурна — Лучшие фотографии со всего света — LiveJournal
Начиная с XVII века человек по крупицам собирал информацию о кольцах Сатурна, странном образовании, окружающим вторую по величине планету Солнечной Системы. Ширина колец огромна: они в пять раз превосходят диаметр Земли!
С началом космической эры Сатурн посетили пять космических аппаратов. Последний из них, «Кассини», работает до сих пор. Благодаря его снимкам перед нами постепенно открывается абсолютно уникальная, фантастическая по красоте картина, которую не найти больше нигде в Солнечной системе.
В конце концов он решил, что это спутники планеты. Лишь через несколько десятков лет астрономы установили природу этих «ушей» и были поражены. Этот снимок — один из первых цветных, полученных станцией НАСА «Кассини» после прибытия в систему Сатурна в 2004 году. Великолепные кольца на протяжении 7 лет будут одним из интереснейших предметов исследования в этой далекой, непохожей на другие, системе
Точка отмеченная на фото — наша планета Земля
Волны внутри щели Энке. То, что у Сатурна не одно кольцо, стало ясно уже в XVII веке, когда итальянский астроном Кассини открыл щель, названную его именем. Позже, по мере совершенствования телескопов, астрономы находили все больше и больше зазоров в кольце планеты-гиганта. Оказалось, что вместо сплошного кольца Сатурн опоясывают великое множество колец и колечек. Щель Энке, открытая в XIX веке, тоже оказалась не пустой. На фото видно отчетливо два колечка внутри щели Энке. Кроме того в 1990 году был открыт спутник Сатурна Пан, орбита которого проходила целиком внутри щели. Этот спутник-пастух и расчистил пространство в кольцах, а его гравитационное влияние порождает изменчивые волны и неровности внутри щели Энке. Снимок получен 7 октября 2006 года космическим аппаратом НАСА «Кассини»
Глядя на кольца Сатурна под небольшим углом, можно различить множество зазоров, щелей и щелочек между кольцами. Сами кольца различаются друг от друга как по ширине, так и по яркости. Обратите внимание на звездочку у дальней «оконечности». Это 32-километровый спутник Атлас; его орбита проходит между кольцами A и F.
Система Сатурна похожа на Солнечную систему в миниатюре. Спутники кружат вокруг планеты-гиганта подобно планетам вокруг Солнца. Но есть и одно существенное различие: у Солнца нет таких роскошных колец. Кольца Сатурна очень тонкие. Толщина их обычно составляет всего несколько метров, и уж во всяком случае нигде не бывает больше 10 километров. Тем не менее, кольца способны отбрасывать тень. На этой фотографии видно, что тень от колец в одних местах черная, а в других серая. Это значит, что они по-разному пропускают свет.
Лучше всего волны в кольцах Сатурна наблюдать на примере кольца F. Сила притяжения Прометея, 86-километрового спутника, который виден на фото, искажает структуру кольца, порождая диагональные образования. Снимок получен 30 августа 2008 года с расстояния 1,2 миллиона км.
Орбита космического аппарата «Кассини» была выбрана так, что 3 марта 2005 года кольца заслонили собою Землю. Тогда «Кассини» послал на нашу планету три радиосигнала на длинах волн 0,94, 3,6 и 13 сантиметров. Сигналы, проходя сквозь кольца Сатурна, несколько искажались. По этим изменениям ученые получили представление как о толщине колец, так и о материале, из которых они сложены. Это изображение сконструировано из радиоизмерений щели Кассини и кольца A. Оказалось, что толщина кольца А равнялась примерно 10 км, а во внешних кольцах и вокруг щели Энке наблюдались волны плотности, порожденные спутниками-пастухами. Искусственные цвета предоставляют информацию о размерах частиц, из которых состоят кольца. Пурпурный цвет показывает частицы менее 5 см в диаметре. Зеленый и голубой цвета показывают частицы 1-5 см и менее 1 см в диаметре
Цветные нити и тени. Удивительная картина предстала перед камерами «Кассини» 30 июля 2004 года, вскоре после прибытия в систему Сатурна. Атмосфера газового гиганта была окрашена в ровные безмятежные тона, а тонкие полупрозрачные кольца пересекали собственную тень. На снимке видно кольцо C, ближайшее к Сатурну, и широкую щель Кассини, которую можно увидеть даже в любительский телескоп.
Изысканные оттенки золотого демонстрируют нам внутреннее кольцо B. На снимке видна щель Кассини, заполненная тусклыми и очень узкими колечками. Края щели Кассини оказываются размытыми, когда смотрим на нее с относительно небольшого расстояния.
Не только кольца могут отбрасывать тень на Сатурн, но и Сатурн на кольца. Посмотрите как резка и отчетлива тень планеты в безвоздушном пространстве!
«Открылась бездна, звезд полна…» — писал великий Ломоносов о ночном небе. Замените «звезды» на «луны» и вы получите картину, запечатленную зондом «Кассини» в системе Сатурна. Целых пять спутников, Янус, Мимас, Пандора, Прометей и Атлас (слева направо) мы видим на этом великолепном снимке. А если бы позволяло разрешение, то заметили бы еще несколько. К сожалению, многие из спутников Сатурна слишком малы для масштабных полотен. Это просто неправильной формы куски скал 5-15 км в поперечнике. Этот снимок сделан 13 декабря 2008 года в ближнем инфракрасном свете.
Странные «спицы» в кольцах Сатурна. В кольцах Сатурна наблюдаются необычные образования — «спицы», представляющие собой светлые и тёмные полосы, идущие поперёк колец. Впервые спицы были обнаружены еще «Вояджерами». Странно то, что эти полосы ведут себя как единое тело, в то время как кольца Сатурна единым телом не являются. Внутренние слои колец вращаются вокруг планеты быстрее внешних. По всем законам небесной механики «спицы» должны быстро разрушаться, однако этого не происходит. В чем причина их долговечности, астрономам еще предстоит выяснить.
Самая большая виниловая пластинка в мире. Кольца Сатурна во всем великолепии открылись камерам «Кассини» 7 февраля 2008 года. В результате мы видим сложную мозаику, хитросплетение множества дуг, в которых теряется огромная щель Кассини, разделяющую главные кольца А и B. А вот узкую, с четкими краями щель Энке слева видна отлично. Как и расположенное еще дальше чрезвычайно узкое кольцо F. Это ветвящееся образование с волнами и петлями целиком и полностью обязано своим существованием спутникам-пастухам, Пандоре и Прометею.
trasyy.livejournal.com
Кольца Сатурна Википедия
Кольца Сатурна, главные обозначены Волны в кольцах Сатурна. Цвета неестественные Кольца Сатурна с расстояния 1,8 млн км под углом 30 градусов. Фото межпланетной станции «Кассини», 2006 годКольца Сатурна — система плоских концентрических образований изо льда и пыли, располагающаяся в экваториальной плоскости планеты Сатурн.
История[ | ]
Галилео Галилей был первым, кто увидел кольца Сатурна, он наблюдал их в свой телескоп с 20-кратным увеличением в 1610 году, но не идентифицировал их как кольца. Он считал, что видит Сатурн «тройным», с двумя придатками неизвестной природы по бокам и зашифровал это в виде анаграммы smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras. Расшифровывалась она как лат. Altissimum planetam tergeminum obseruaui «Высочайшую планету тройною наблюдал»[1], расшифровка опубликована в письме Галилея Джулиано де Медичи 13 ноября 1610 года[2]. В 1612 году кольца были видны с ребра, поэтому они стали незаметны при наблюдении в телескоп, что озадачило Галилея. Позднее они появились вновь[3].
Христиан Гюйгенс стал первым человеком, который предположил, что Сатурн окружён кольцом. Он соорудил телескоп-рефрактор с 50-кратным увеличением, намного большим, чем телескоп Галилея, в который он наблюдал Сатурн. Результаты наблюдения он опубликовал 5 марта 1656 года в виде анаграммы[1] в своём сочинении «De Saturni Luna observatio nova»[4]. Расшифровку анаграммы Гюйгенс даёт в 1659 году в своём сочинении «Systema Saturnium»: лат. Annulo cingitur, tenui, plano, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinato[5] (Кольцом окружён тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклонённым[1]).
В 1675 году Джованни Доменико Кассини определил, что кольцо Сатурна состоит из двух частей, разделённых тёмным промежутком, который позднее был назван делением (или щелью) Кассини. В XIX веке В. Я. Струве предложил назвать внешнюю часть кольцом A, а внутреннюю — кольцом B[6].
В 1837 году Иоганн Франц Энке заметил промежуток в кольце A, который назвали делением Энке[6]. Через год Иоганн Готтфрид Галле обнаружил кольцо внутри кольца B,[7][8] однако его открытие не было принято всерьёз, и получило признание лишь после переоткрытия этого кольца в 1850 году У. К. Бондом, Д. Ф. Бондом и
ru-wiki.ru
Одним из самых удивительных феноменов Солнечной системы, несомненно, следует считать кольца Сатурна. Сразу после того как они были открыты, у астрономов возник первый вопрос: почему они плоские и тонкие? Ответ на него искали почти двести пятьдесят лет и, наконец, нашли, однако к тому времени накопились десятки новых вопросов, которые лишь продолжали множиться по мере изучения планеты и околосолнечного пространства… Увиденные в телескоп кольца поражают воображение. И очевидно напрашивается вопрос: откуда взялись эти кольца? И почему только у Сатурна? В римской мифологии Сатурн — бог земледелия. Ассоциируется с греческим богом Кроносом (Cronus), который был сыном Урана и Геи и отцом Зевса (Юпитера). Корнем английского слова «saturday» (суббота) является Сатурн. Сатурн является второй по величине планетой Солнечной системы после Юпитера. Также как и Юпитер, он относится к газовым гигантам. Диаметр Сатурна 120 тысяч километров, что в 10 раз больше земного. При таких размерах плотность Сатурна в 8 раз меньше плотности Земли. Из этого следуют и удивительные свойства этого гиганта, впрочем, присущие всем газовым гигантам. Имея массу, в 95 раз превышающую массу Земли, по объему он больше в 760 раз! Атмосферу Сатурна составляют облака, состоящие из аммиака. На поверхности планеты (если так можно сказать про газового гиганта) бушуют сильнейшие ураганы. Сила ветра на экваторе достигает фантастических по нашим меркам 1800 километров в час! Сатурн известен с доисторических времен. Галилей первым в 1610 году наблюдал его в телескоп; он сделал запись в дневник, что был очень удивлен его странным видом. Интерпретация ранних наблюдений планеты были затруднена тем фактом, что Земля каждые несколько лет проходит через плоскость колец Сатурна При этом вид изображений Сатурна с низким разрешением изменялся коренным образом. так было до 1659 г., когда Христиан Гюйгенс (Christiaan Huygens) правильно рассчитал геометрию колец. Кольца Сатурна были единственными в Солнечной Системе до 1977 года, когда очень слабые кольца были открыты вокруг Урана, (а немного позже вокруг Юпитера и Нептуна).
Впервые обнаружил кольца у планеты итальянский астроном Галилео Галилей. Вначале было высказано предположение, что планету окружают облака газа. Спустя несколько десятилетий Гюйгенс с помощью уже более совершенных инструментов определил, что это было кольцо. Конечно же, уровень развития астрономии тогда не позволял более детально рассмотреть строение кольца. Действительно, в то время кольцо казалось однородным. Лишь спустя два века выяснилось, что кольцо на самом деле состоит из миллионов мелких частиц. Впоследствии выяснилось, что вокруг планеты не одно, а несколько колец. Наконец, в прошлом веке на орбите Сатурна побывали космические зонды «Пионер-2» (1979), «Вояджер-1» (1980) и «Вояджер-2» (1981) которые помогли вблизи рассмотреть таинственные кольца. 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. Кольцо Сатурна настолько широко, что по нему, будь такое возможно, мог бы катиться Нептун или Уран. Или оба сразу. Ширина кольца составляет 137 000 км. В то же время, кольцо имеет в толщину всего несколько десятков метров. 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.
«Вояджер 1» позволил подробнее рассмотреть структуру колец. Множество щелей, кроме уже известной давно щели Кассини, побудили ученых выдвинуть гипотезу о наличии маленьких спутников, орбиты которых лежат внутри этих щелей, и, считалось, что такие спутники, как бы, собирают все частицы на своем пути. Однако, «Вояджер 2», проводивший систематический поиск таких спутников, ничего не обнаружил. Не смотря на то, что некоторые из астрономов по-прежнему предполагают найти подобное сосуществование спутника и щели, многочисленные исследования привели к выводу о том, что виновниками образования многих щелей действительно являются спутники, но только те, чьи орбиты лежат за пределами колец. Да и механизм образования щелей совсем иной. И частицы, и спутники обращаются вокруг Сатурна, подчиняясь законам Кеплера, из которых, в частности, следует, что чем дальше находится тело от центра, вокруг которого оно обращается, тем больше период его обращения. Это означает, что и внутри колец период обращения частиц вокруг Сатурна зависит только от расстояния до планеты. Для любого спутника найдется такое кольцо, для которого больший период обращения спутника окажется кратным периоду обращения частиц, находящихся в этом кольце. Скажем, период обращения спутника окажется почти точно в три раза больше, чем период обращения частиц. Этот спутник через равные промежутки времени изменяет движение всех таких частиц, и те покидают, со временем, свою орбиту, образуя тонкую щель, почти свободную от частиц. Таким образом, за каждой щелью стоит влияние определенного спутника, «личность» которого легко выясняется. Астрономы говорят, что эту щель спутник пасет. Здесь слово «пасет» используется как термин, а спутники, присматривающие за щелями в кольце Сатурна, называют «пастухами».
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.
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 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.
Происхождение колец 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.
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 поперек оси вращения, но не может помешать ее сплющиванию вдоль оси. Таково происхождение различных космических дисков, включая планетарные кольца.
|
www.afizika.ru