Кольца урана фото


Обычно, такие планеты, как Уран, Юпитер и Нептун изображаются без колец, и только Сатурн удостаивается такой чести. Все дело в том, что увидеть эти цепи можно исключительно с помощью мощных телескопов или зондов.

Когда речь заходит о кольцах Урана, ученые мало, что могут рассказать. Эти тонкие линии вокруг планеты отражают очень мало света и являются настолько тусклыми, что первых раз их смогли обнаружить только в 1977 году (о кольцах Юпитера, например, узнали в 1979, а Нептуна — 1984).

Поэтому было несколько неожиданно, когда эти окружности появились на тепловых снимках, которые астрономы использовали для изучения температурной структуры атмосферы планеты. «Мы были поражены, увидев, что кольца настолько четко прослеживаются, когда мы впервые свели данные», — сказал астроном Леи Флетчер из Университета Лестера.

Поскольку это было тепловое изображение, команда впервые смогла узнать температуру колец: всего 77°К (Кельвинов), это -96°С. Кстати, температура поверхности Урана опускается до 47°К, поэтому он еще холоднее.


По этому изображению также можно сказать, что кольца действительно странные, если сравнивать их с другими планетами. В кольцах Сатурна есть частицы разных размеров: от порошкообразной пыли до массивных валунов. Юпитер и Нептун имеют очень пыльные кольца, состоящие в основном из мелких частиц. Между тем, Уран заполняет пустоту межу кольцами пылью, но сами цепи содержат только куски материи размером больше, чем мяч для гольфа.

«Что-то «выметает» меньшее вещество. Мы просто не знаем», — делится астроном Эдвард Молтер из университета Беркли.

Так что, даже с новыми тепловыми фотографиями, кольца Урана все еще остаются огромной загадкой. Но эта тайна, возможно, будет раскрыта, когда космический телескоп Джеймса Уэбба с его современной технологией наблюдения достигнет неба в 2021 году.

Источник: www.PopMech.ru

История наблюдений

Уран был обнаружен в конце XVIII в., но 9 его колец впервые были замечены несколькими американскими астрономами только в 1977 г. с помощью бортовой обсерватории Копейра.

Хотя еще первооткрыватель планеты, англичанин У. Гершель, сообщал о вероятном наличии у нее кольцевой системы, оставив достаточно подробные описания объектов и упомянув, что как минимум 1 из них имеет красный цвет.

Открытие ХХ в. было случайным — ученые наблюдали уранианскую атмосферу в тот момент, когда планета проходила на фоне звезды SAO158687 в созвездии Весов, частично заслоняя ее.


Было замечено, что звезда потеряла часть своего блеска еще до того, как ее начал закрывать планетарный диск, после чего она несколько раз становилась ярче и снова тускла. Напрашивался вывод — вокруг планеты существуют устойчивые объекты, которые впоследствии астрономы смогли рассмотреть в телескоп. После сатурнианской эта система колец стала второй, открытой в Солнечной системе.

Окончательно существование объектов было подтверждено межпланетным кораблем «Вояджер-2» в 1986 году, тогда же были открыты еще 2 ее элемента.

Станция провела тщательные исследования физических свойств обнаруженных космических тел, наблюдала их в разных положениях относительно Урана и Солнца, фотографировала в прямом и рассеянном свете.

Еще 2 кольца увидела космическая обсерватория «Хаббл» в 2005 г. Обнаружить их ранее было сложно: они удалены от Урана на расстояние, большее в 2 раза, чем ранее открытые объекты.

Этот орбитальный телескоп также открыл естественную луну планеты Маб, орбита которой совпадает с формой самого внешнего кольца.

В 2006 г. систему в истинных цветах сфотографировал телескоп обсерватории Кека на Гавайях. Кольца оказались серыми, кроме красного Ню и синего Мю. Последнее объясняется наличием в составе объекта наравне с каменной пылью большого количества водяного льда.

В некоторые годы Земля пересекает плоскость уранианской кольцевой системы, и тогда землянам она видна плоской.

Описание и характеристики


У Урана 13 колец, начинающихся на расстоянии 38 тыс. км от поверхности планеты (объект 1986U2R, или Дзета), последнее из них (R2003U1, или Мю) расположено на высоте 98 тыс. км. Не исключено существование дополнительных пылевых полос и неполных дуг среди изученных.

Эти образования узкие и темные (отражательная способность — 2%), в отличие от сатурнианских, они состоят не из космической пыли, а из крупных (до 20 м) осколков.

Возраст колец не превышает 600 млн лет — они младше самого Урана. Возможная причина образования — крушение одной или нескольких естественных лун в результате столкновения или под воздействием приливных сил. Сам процесс их рождения был недолгим — 100-1000 лет.

В научном сообществе распространено мнение, что кольцевая система Урана удерживает небольшие спутники вблизи центральной планеты. Иначе сателлиты покинули бы орбиту, улетев в открытое космическое пространство.

В системе работает неизвестный механизм самоудержания, позволяющий не происходить постепенному «размыванию» ее границ. Без него объекты не просуществовали бы более 1 млн лет.

Доказано, что массив вещества в кольцах непрерывно пополняется новыми элементами. Это касается как пылевых полос, так и крупноосколочных объектов.

Кольца разделены на 3 группы — 9 узких, 2 пылевых и 2 внешних.

Группа узких колец


Это самая многочисленная группа колец в количестве 9 шт. Они состоят преимущественно из каменных пыли и обломков темного цвета. Их точный химический состав неизвестен.

Самый яркий и плотный элемент — Эпсилон. Он имеет вытянутую форму и потому разную яркость на различных своих участках, ширина варьируется в интервале 20-96 км.

Среднее значение его толщины — 150 м, строение — многослойное, не исключается наличие множества тонких колечек, часть которых незамкнутые. Средний размер присутствующих здесь частиц — от 20 см до 20 м. Общая масса — около 10 трлн т.

Справа и слева Эпсилона вращаются естественные луны Урана — Офелия и Корделия. Это «спутники-пастухи», удерживающие образование в существующих границах.

Также в группу входят кольца:

  • круглое, расположенное почти без наклона Дельта, достаточно толстое, чтобы быть всегда хорошо видимым с Земли;
  • самое узкое в системе, лишенное мелкой пыли Гамма;
  • двухкомпонентное Эта, состоящее из широкой и узкой полос, причем вторая периодически становится невидимой;
  • яркие Альфа и Бета, интересные тем, что в 2007 г., когда Земля пересекала плоскость уранианских колец, были некоторое время невидимыми, хотя не отличаются малой геометрической толщиной.

Еще у 3 элементов группы нет собственных имен, а есть лишь номера 4, 5 и 6. Они самые тусклые, узкие и тонкие в системе, максимально приближены к планете (ближе них расположено только кольцо Дзета, принадлежащее к другой подсистеме).

Группа пылевых колец

В эту подсистему входит 2 кольца:

  • узкое (всего 1-2 км) и тусклое Лямбда, расположенное между Эпсилоном и луной Корделией;
  • широкое, с почти нулевым альбедо Дзета, находящееся на расстоянии 12 тыс. км от верхнего края уранианских атмосферных облаков, самое ближайшее к планете.

Оба они были обнаружены в 1986 г. исследовательской станцией «Вояджер-2», но Дзету впоследствии земные телескопы перестали видеть. Заново объект был обнаружен гавайской обсерваторией Кека в 2003-2004 гг., а сейчас снова невидим для землян.

Кроме них, пылевая группа может иметь еще несколько слабо различимых, часто — временно существующих пылевых подполос и дуг. Это же характерно и для основной группы.

Внешняя система колец

Она включает 2 элемента, Мю и Ню (каталожные названия объектов — R2003U1 и R2003U2).

Эта пара пока еще мало изучена, обнаружил ее орбитальный телескоп «Хаббл».

Предположительно кольца Мю и Ню состоят исключительно из пыли и крупных частиц не имеют. Первое из названных является внешним, оно более тусклое.

Источник: o-kosmose.ru

Узкие главные кольца


Так как кольца Урана, вероятно, молоды, они должны непрерывно пополняться фрагментами столкновений между более крупными телами. По некоторым оценкам, время разрушения спутника размером с Пак может составлять несколько миллиардов лет. Соответственно, спутник меньших размеров разрушится гораздо быстрее. Таким образом, возможно, что все внутренние и внешние кольца Урана являются продуктом разрушения спутников размером меньше Пака в течение последних четырёх с половиной миллиардов лет.

ε (эпсилон)

Кольцо ε (эпсилон) — самое яркое и самое плотное из колец Урана и ответственно примерно за две трети света, отражаемого кольцами. У этого кольца самый большой эксцентриситет из всех, оно также обладает незначительным орбитальным наклонением. Наблюдения покрытия звёзд этим кольцом, проведённые с Земли и «Вояджера-2», показали, что его нормальная «оптическая глубина» варьируется от 0,5 до 2,5 и максимальна вблизи перицентра орбиты кольца. «Эквивалентная глубина» кольца ε — около 47 километров и не изменяется на протяжении всей его длины.

Несмотря на столь малую толщину, кольцо состоит из нескольких слоёв частиц. Средний размер частиц этого кольца — 0,2—20 метров. Из-за своей исключительной тонкости кольцо ε исчезает при наблюдении с ребра. Низкое содержание пыли в кольце можно объяснить аэродинамическим сопротивлением протяжённой атмосферной короны Урана.


У него есть два «спутника-пастуха» — Корделия (внутренний) и Офелия (внешний). Внутренний край кольца находится в орбитальном резонансе 24:25 с Корделией, а внешний край — в резонансе 14:13 с Офелией. Чтобы эффективно «пасти» (удерживать в существующих границах) кольцо, масса каждого спутника должна быть как минимум втрое больше массы кольца. Масса кольца ε оценивается примерно в 1016 кг.

δ (дельта)

Кольцо δ круглое и имеет небольшое наклонение. У кольца отмечены значительные необъяснённые азимутальные изменения нормальной оптической глубины и ширины. Внешний край кольца находится в орбитальном резонансе 23:22 с Корделией. Кольцо δ состоит из двух компонентов: узкого, оптически плотного, и широкого с низкой оптической глубиной. Ширина узкого компонента — 4,1—6,1 км, его эквивалентная глубина — 2,2 км, что соответствует нормальной оптической глубине около 0,3—0,6. Широкий компонент кольца δ имеет ширину приблизительно 10—12 км, и его эквивалентная глубина близка к 0,3 км.

γ (гамма)

Кольцо γ узкое, оптически плотное и имеет небольшой эксцентриситет. Его орбитальное наклонение почти равно нулю. Ширина кольца меняется от 3,6 до 4,7 км, хотя эквивалентная глубина неизменна и равна 3,3 км. Нормальная оптическая глубина этого кольца — 0,7—0,9. Кольцо γ такое же геометрически тонкое, как и кольцо ε, и практически лишено пыли. Ширина и нормальная оптическая глубина этого кольца свидетельствуют о значительных азимутальных вариациях. Неизвестно, что позволяет этому кольцу оставаться таким узким, но было замечено, что его внутренний край находится в резонансе 6:5 с Офелией.


η (эта)

Кольцо η имеет нулевой эксцентриситет и наклонение. Подобно кольцу δ, оно состоит из двух компонентов: узкого оптически плотного и широкого наружного с низкой оптической глубиной. Ширина узкого компонента составляет 1,9—2,7 км, а эквивалентная глубина — около 0,42 км, что соответствует нормальной оптической глубине приблизительно в 0,16—0,25. Широкий компонент имеет ширину около 40 км и эквивалентную глубину около 0,85 км, что, в свою очередь, говорит о нормальной оптической глубине в 2·10−2.

В прямо рассеянном свете кольцо η выглядит ярким, что указывает на присутствие в нём значительного количества пыли, по всей вероятности, в широком компоненте. Геометрически широкий компонент намного толще, чем узкий. Как и большинство колец, кольцо η демонстрирует существенные азимутальные изменения в нормальной оптической глубине и ширине, в некоторых местах кольцо настолько узко, что даже «пропадает».

α и β (альфа и бета)

α и β — самые яркие после ε кольца в системе Урана. Как и у кольца ε, их яркость и ширина отличаются в разных участках. Наибольшую яркость и ширину эти кольца имеют в 30° от апоцентра, а наименьшую — в 30° от перицентра. Кольца α и β имеют значительный орбитальный эксцентриситет и незначительное наклонение. Ширина этих колец составляет 4,8—10 км и 6,1—11,4 км соответственно. Эквивалентные оптические глубины равны 3,29 и 2,14 км, что говорит о нормальной оптической глубине в 0,3—0,7 и 0,2—0,35 соответственно. Массы каждого из колец α и β приблизительно оцениваются как 5·1015 кг, что примерно равно половине массы кольца ε.


Кольца 6, 5 и 4

Кольца 6, 5 и 4 — это самые тусклые и почти самые близкие к Урану кольца. Наклонение этих колец самое большое, и их орбитальные эксцентриситеты — наибольшие среди всех колец, кроме ε. Кольца 6, 5 и 4 — также и самые узкие кольца Урана — оценочно 1,6—2,2 км, 1,9—4,9 км и 2,4—4,4 км соответственно. Их эквивалентные глубины составляют 0,41 км, 0,91 км и 0,71 км, что говорит о нормальной оптической глубине 0,18—0,25, 0,18—0,48 и 0,16—0,3 соответственно.

Пылевые кольца

Происхождение пылевых полос более ясное. Время существования пыли очень короткое, от ста до тысячи лет, и, по-видимому, она непрерывно пополняется в результате столкновений между большими частицами в кольцах, маленькими спутниками и метеороидами, попавшими в систему Урана извне. Пояса порождающих пыль спутников и частиц невидимы из-за их низкой оптической глубины, в то время как пыль хорошо видна в прямом рассеянном свете. Предполагается, что узкие главные кольца и пояса из пылевых полос и мелких спутников отличаются распределением размеров частиц. В главных кольцах больше частиц с размерами от сантиметра до метра. В пылевых полосах, наоборот, количество крупных частиц относительно небольшое, что приводит к низкой оптической глубине.


λ (лямбда)

Кольцо λ — одно из двух колец, открытых «Вояджером-2» в 1986 году. Это узкое и тусклое кольцо, расположенное между кольцом ε и его «спутником-пастухом» Корделией. При исследовании в обратно-рассеянном свете кольцо λ чрезвычайно узкое — около 1-2 км. Детальный анализ снимков с «Вояджера-2» позволил выявить азимутальные изменения в яркости кольца λ. Изменения, кажется, являются периодическими, напоминая стоячую волну. Происхождение этой примечательной структуры в кольце λ остаётся неизвестным.

1986U2R / ζ (дзета)

В 1986 году «Вояджер-2» обнаружил широкое слабое колечко, расположенное ближе кольца 6. Ему дали временное обозначение 1986U2R. Кольцо расположено между 37 000 и 39 500 км от центра Урана, или на 12 000 км выше уровня облаков. Кольцо назвали ζ. Сейчас оно расположено между 37 850 и 41 350 км от центра планеты и, постепенно слабея, тянется внутрь по крайней мере до 32 600 км.

Другие пылевые полосы

В дополнение к кольцам 1986U2R/ζ и λ в системе есть весьма слабые пылевые полосы. Они не видны во время покрытий, потому что обладают незначительной оптической глубиной, хотя в прямо рассеянном свете они достаточно яркие. Изображения с «Вояджера-2» в прямо рассеянном свете показали существование ярких пылевых полос между кольцами λ и δ, между кольцами η и β, и между кольцами α и 4.

Внешняя система колец

В 2003—2005 гг. телескоп «Хаббл» обнаружил пару ранее неизвестных колец, теперь считающихся внешней частью кольцевой системы Урана. Впоследствии эти кольца были названы μ и ν (мю и ню). Кольцо μ в этой паре является внешним. Оно находится в два раза дальше от планеты, чем яркое кольцо η (эта). Внешние кольца во многих отношениях отличаются от узких внутренних колец. Они широкие, 17000 и 3800 км шириной, и очень тусклые. Максимальная нормальная оптическая глубина — 8,5 × 10−6 и 5,4 × 10−6. Эквивалентные оптические глубины — 0,14 км и 0,012 км. Профили радиальной яркости колец имеют треугольную форму.

Область пиковой яркости кольца μ практически совпадает с орбитой спутника Урана — Маб, которая, вероятно, и является источником частиц кольца. Кольцо ν расположено между спутниками Порция и Розалинда и не содержит в себе никаких спутников. Кольца яркие, что указывает на высокое содержание в них пылевых частиц размером порядка микрометра. Внешние кольца Урана напоминают кольца G и E в кольцевой системе Сатурна. Для кольца G не известно никакого объекта — источника частиц, в то время как кольцо E чрезвычайно широкое и пополняется пылью с поверхности Энцелада.

Возможно, кольцо μ состоит целиком из пыли, без каких-либо крупных частиц. Возможно, пыль состоит из водяного льда.

Автор статьи: astroson.com 2017-04-19 logo

Источник: astroson.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.