Из чего сделаны кольца сатурна


Из всех планет ни одна, кажется, не захватывает наше увлечение так, как Сатурн. Увлечение, вероятно, связано с огромными кольцами, которые делают вторую по величине планету превосходной в нашей Солнечной системе. Хотя Юпитер, Уран и Нептун имеют свои собственные кольца, но они не столь впечатляющие, как у Сатурна. Кольца Сатурна также являются одной из великих тайн в космосе.

Сатурн имеет шесть основных колец, каждый из которых состоит из тысяч крошечных локонов. Кольца огромны — самые крупные из них протяженностью 273 588 км в диаметре. Они, однако, пропорционально очень тонкие — всего около 200 метров. Они не твердые, как видятся с Земле, а вместо этого состоят из плавающих кусков водяного льда, камней и пыли, размер которых варьируются от пылинок до огромных кусков камня, которые вращаются вокруг Сатурна в кольцевом узоре. Двигаясь по орбите, части постоянно сталкиваются, разбивая большие куски.


Кольца не являются идеальными кругами, но вместо этого имеют изгибы, вызванные силой тяжести от близлежащих лун. Кольца также содержат очень мелкие частицы пыли, плавающие над кольцами, которые притягиваются статическим электричеством и поднимаются над кольцами.

Кольца называются буквами A, B, C, D, E и F. Они названы не по алфавиту от центра, а вместо этого находятся в порядке, в котором они были обнаружены. Фактический порядок, начиная с Сатурна — D, C, B, A, F, G и E.

A и B — два самых ярких кольца, а B — самое широкое и самое толстое из шести колец. C иногда называют крепельным кольцом, потому что оно очень прозрачное, а D едва заметное. Кольцо F очень узкое и удерживается вместе двумя лунами — Пандорой и Прометеем — которые сидят по обе стороны от кольца. Их называют пасущими лунами, потому что они контролируют движение частиц в кольце.

Дальше находится кольцо G и, наконец, кольцо E, состоящее из очень мелких (почти микроскопических) частиц. Кольцо E было самым озадачивающим ученых, потому что, в отличие от других колец, которые, как полагают, состоят из частиц, сброшенных из близлежащих спутников, E, как полагают, состоят из частиц льда, распыленных из вулканических гейзеров вблизи южного полюса лунного Энцелада. Между несколькими кольцами находятся промежутки, названные в честь астрономов, изучавших Сатурн. Но как образовались кольца и сколько им лет?


Происхождение колец Сатурна

Ученые размышляли над кольцами Сатурна с тех пор, как Галилей пристально смотрел на планету через ранний телескоп в 1610 году. С того угла, под которым он это наблюдал, Галилей предположил, что Сатурн был не одной звездой, а на самом деле тройной: большая средняя звезда с двумя ушными придатки, торчащие из нее, которые, по его мнению, могут быть большими лунами. Галилей наблюдал за Сатурном уже больше года. Затем он сделал перерыв и не глядел снова до 1612 года, когда увидел что-то необычное. Вместо трехзвездного формирования, которое он видел в своем последнем просмотре, Галилей видел только одну звезду. Он правильно предсказал, что другие «звезды» вернутся, но он не мог понять, почему они исчезли.


В 1655 году голландский ученый Кристиан Гюйгенс ответил на вопрос, который так озадачил Галилея, когда он смотрел в более сложный телескоп. Он решил, что дополнительные звезды на самом деле были кольцами, которые были достаточно тонкими, чтобы казаться исчезающими, когда их рассматривали на их краю. Когда Сатурн путешествует вокруг Солнца, его кольца видны с Земли примерно раз в 14 лет. Поэтому, когда мы смотрим на планету через телескоп в это время, кольца не видны.

Однако Гюйгенс сделал одну ошибку в своей оценке Сатурна. Он считал, что кольца были твердыми. Пять лет спустя французский астроном Жан Чапелайн более точно предположил, что кольца были на самом деле маленькими частицами, вращающимися вокруг Сатурна. Шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл подтвердил эту теорию в 1857 году, когда он понял, что кольца должны быть сделаны из мелких частиц; в противном случае они будут тянуться внутрь под действием силы Сатурна, пока не врежутся в планету.

В 20-м и 21-м веке астрономы получили выгоду от технологий, чтобы помочь им открыть тайны колец Сатурна. В конце 1970-х и начале 80-х годов космические корабли Pioneer и Voyager отправили назад крупным планом кольца и частицы, которые их составляли. В последние годы миссия Кассини смогла еще ближе приблизиться к кольцам Сатурна и собрать много новой информации об их структуре.

Поскольку они все больше узнавали о составе колец Сатурна, ученые также задавали вопрос о происхождении колец. Они считают, что кольца были созданы, когда кометы или астероиды столкнулись с одной или несколькими лунами планеты, разбив их на многие части. Осколки от столкновения распространяются вокруг Сатурна и формируются в текущий кольцевой узор.


То, что не точно, — это возраст колец. Сначала их считали старыми, как Солнечная система. Тогда ученые предположили, что лед в кольцах должен быть намного грязнее, чем, если бы он собирал космическую пыль в течение 4 миллиардов лет. Они, следовательно, перенесли расчетный возраст колец на десятки миллионов лет назад. Но когда космический корабль Кассини отправил самые яркие изображения колец Сатурна, ученые сказали, что первоначальная оценка, возможно, была правильной. Они полагают, что вероятно, кольцевые частицы были образованы более 4 миллиардов лет, и что они будут продолжать существовать в будущем.

Источник: zen.yandex.ru

Кто первый увидел кольца Сатурна?


Первым кольца Сатурна увидел в 1610 году итальянский ученый Галилео Галилей, когда направил на Сатурн изготовленный им телескоп. Свое впечатление он выразил так: «У Сатурна есть два уха».  Используя более сильный телескоп, голландец Кристиан Гюйгенс в 1655 году разглядел то, чего не увидел Галилей. Он наблюдал вокруг Сатурна великолепные кольца, подвешенные в пространстве.

Галилео Галилей
Галилео Галилей

Как бы подвешенные к бледной желто – коричневой планете, кольца блестят и сияют в лучах далекого Солнца. Так же как и Юпитер, Сатурн — это гигантский газовый мир, покрытый водородной атмосферой и ледяными облаками из аммиака и водяного льда. Поверхность планеты — жидкий металла подобный водород. Сияющие кольца Сатурна состоят из замерзшей воды — льда.

Из чего состоят кольца Сатурна?

Они состоят из кусков льда разных размеров — от кубиков, которые уместились бы в стакане с прохладительным напитком, до айсбергов средней величины. При взгляде издали кажется, что кусочки льда, вращающиеся вокруг Сатурна со скоростью 72 000 километров в час, образуют несколько широких колец. До полетов «Вояджера-1» и «Вояджера-2», которые исследовали Сатурн, пролетая мимо него, с близкого расстояния, многие ученые полагали, что вокруг Сатурна вращаются три или четыре ледяных кольца.


Система колец Сатурна и положение его спутников в ней
Система колец Сатурна и положение его спутников в ней

Первые же снимки, присланные космическими кораблями, оказались откровением. Вместо нескольких колец их было несколько тысяч. Кое-где между кольцами видны глубокие щели, но в основном кольца располагались очень близко друг к другу, как бороздки в компакт – диске.

Камеры космических кораблей «Вояджеров» оказались слишком далеко от колец, чтобы получить качественные снимки отдельных льдинок. Но из снимков становится ясно, что кольца очень тонки: сквозь них видны звезды. Еще один сюрприз. Прозрачные соединения между кольцами — это куски льда размерами от одного до девяноста километров в поперечнике, которые называют лунками. Не путать с настоящими лунами Сатурна. Считается, что сила притяжения лунок вместе с гравитацией настоящих спутников Сатурна обуславливает пространственную ориентацию колец.


Усиленное цветное изображение колец Сатурна, снятое космическим аппаратом Вояджер-2 в августе 1981 года
Усиленное цветное изображение колец Сатурна, снятое космическим аппаратом Вояджер-2 в августе 1981 года

«Вояджеры» не только фотографировали кольца. Специальные приемники прослушивали кольца на радиочастотах. Был уловлен треск, который расценили как разряды статического электричества, своеобразные молнии в кольцах. Эти молнии невидимы, потому что вокруг колец нет атмосферы, которая бы отражала и рассеивала свет молний.

Как образовались кольца Сатурна?

Пожалуйста, приветствуются сумасшедшие идеи! Одна из таких идей заключается в том, что кольца образовались после столкновения спутника Сатурна с кометой или астероидом и распада спутника. Другая идея состоит в том, что пролетавшая мимо комета была разорвана гигантским притяжением Сатурна.

Некоторые ученые думают, что после столкновения спутников Сатурна с мелкими метеоритами к кольцу добавляются новые части. Для проверки этих теорий ученые надеются в один прекрасный день пощупать руками кусочки колец Сатурна, как он уже пощупали лунный грунт. Хотя Сатурн может показаться уникальным — это не так. Кольца есть не только у него. Окольцованы также Юпитер и Уран. Правда, их кольца тонкие и темные.

Источник: kipmu.ru

Открытие


Человек смотрел в ночное небо на протяжении тысячелетий. Однако только в 1610 году итальянец Галилео Галилей впервые заметил возле Сатурна какие-то странные объекты. Открытие было совершено с использованием нового изобретения под названием телескоп. Сначала Галилей не понимал, что именно он видит. И думал, что Сатурн был не просто одиночным объектом. А имел возле себя два объекта поменьше. «Планета Сатурн не одинока. А состоит из трех тел. Которые почти соприкасаются друг с другом. Они никогда не двигаются и не изменяют положение по отношению друг к другу», — писал он. Позже он описал планету как имеющую «уши». Но вдруг эти «уши» исчезли. Это произошло в 1612 году.

В 1655 году другой ученый, Христиан Гюйгенс, использовал для наблюдений Сатурна более мощный телескоп. И выяснил, что то, что видел Галилей, вовсе не являлось двумя объектами с обеих сторон Сатурна. Это было кольцо, окружающее планету. Почему оно исчезло в 1612 году? Потому что в процессе своего полета вокруг Солнца ось наклона Сатурна изменяется. Если смотреть на планету с Земли. И в течение всего 1612 года кольца Сатурна были обращены к нашей планете торцом. Именно поэтому их не было видно. Ведь их толщина очень невелика. Но пришел 1613 год. И о чудо! Кольца снова появились. Сегодня ученым известно, что подобное явление повторяется каждые 14 лет.


Пришел 1675 год. Еще один ученый, Джованни Доменико Кассини, вдруг понял, что кольца Сатурна не являются сплошными. А состоят из множества колец поменьше с зазорами между ними. Самый крупный из этих разрывов был назван в его честь щелью, или делением Кассини. А другой исследователь, Джеймс Клерк Максвелл, установил в 1859 году еще один интересный факт. По его расчетам получалось, что кольца Сатурна — это не твердые тела. Потому что в этом случае силы гравитации просто разорвали бы их. Так что же это такое тогда на самом деле? Максвелл высказал предположение, что кольца Сатурна — это просто множество очень маленьких частиц. Каждая из них просто летает сама по себе по орбите вокруг Сатурна. Эта теория была подтверждена в 1895 году с использованием спектроскопических методов.

Кольца Сатурна. Размер и состав

Наблюдения, проведенные с помощью современных телескопов и космических зондов, показали, что Сатурн окружает по крайней мере десять концентрических колец. Большинство из них обозначены буквами в том порядке, в котором они были обнаружены. Например, деление Кассини находится между кольцами A и B. Часть кольцевой системы, легко видимая с телескопов Земли, начинается у кольца D. Она находиться примерно в 66 900 км от центра Сатурна. И тянется до кольца F на расстояние 140 180 км. Только представьте — это примерно в 5,5 раз больше диаметра земли! Существуют и невидимые с Земли кольца. Они состоят в основном из пыли.


Видимая часть колец имеет диаметр 280360 км. Что составляет примерно ¾ расстояния между Землей и Луной. А ширина колец составляет всего от 10 м до 1 км. Несмотря на огромную площадь колец, они не очень плотные. И количество материала, из которого они состоят, относительно невелико. Если все эти кристаллы льда и пылинки собрать в одно тело, то, по некоторым оценкам, можно собрать похожий по размерам на Мимас спутник. Это один из спутников Сатурна. Он имеет диаметр 396 км.

Анализ состава колец показал, что они состоят на 99,9% из водяного льда. С небольшой примесью минералов. Размеры частиц, которые составляют кольца, варьируются от величины гальки до размера небольшого дома. Фотографии, полученные с космических зондов показали, что внутри колец могут появляться сложные узоры, которые делают их похожими на плетеные. Сами кольца и узоры в кольцах, вероятно, являются продуктом гравитационным взаимодействием Сатурна и его многочисленных спутников. Известно, что несколько небольших, так называемых «пастушьих лун» вращаются внутри колец, создавая зазоры. Например, кольцо F поддерживается спутником Прометей по его внутреннему краю и спутником Пандора по внешнему краю.

Как появились кольца Сатурна?

Существует несколько гипотез о том, как появились кольца Сатурна. В 19 веке французский астроном и математик Эдуард Рош высказал предположение, что кольца являются остатками какого-то большого спутника, который был разрушен гравитацией Сатурна. Используя математику, он рассчитал, насколько близко спутник может добраться до своей планеты, прежде чем гравитационные приливные силы планеты разорвут его на куски. Это правило теперь известно как предел Роша. И он может быть рассчитан для любого небесного объекта. Кольца Сатурна как раз попадают в предел Роша.

Идея Роша о том, что какой-то спутник очень близко приблизился к Сатурну, а затем был разрушен его гравитацией, была одной из первых теорией по поводу природы колец Сатурна. Но не единственной. Выдвигалось и другое предположение. Оно состояло в том, что кольца состоят из материи, оставшейся после образования Сатурна. Материал, оставшийся за пределом Роша в конечном итоге объединился под действием собственной силы тяжести в комки. Которые образовали спутники Сатурна. А материал, оставшийся внутри предела, образовал кольца. Третья гипотеза говорит о том, что какой-то спутник Сатурна был поражен большой кометой или астероидом. Это привело к его разделению на мелкие кусочки. И образованию колец.

До 1980-х годов вся информация о кольцах Сатурна добывалась только с использованием наземных телескопов. Но затем два космических зонда, Voyager 1 и 2, пронеслись мимо Сатурна и сделали несколько фотографий колец с очень хорошим качеством. В 2005 году зонд Кассини-Гюйгенс фактически прошел через кольца в щели между кольцами F и G.

Визитная карточка Солнечной системы

Астрономы не до конца уверены в том что правильно понимают, какой возраст имеют кольца Сатурна. Однако, согласно одной оценок, сделанных основе данных зонда Кассини, их возраст составляет около 4 миллиарда лет. Это примерно столько же, сколько и остальной части Солнечной системы.

И хотя мы точно не знаем, как родились кольца Сатурна и сколько им лет, одно в этих кольцах однозначно. Это красивейшее явление. И даже, наверное, визитная карточка Солнечной системы.

Источник: alivespace.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

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