Сатурн сколько колец


Годом позже с помощью снимков АМС «Вояджер-1» выяснено, что пояса планеты состоят из множества узких поясов. Запущенная следом АМС «Вояджер-2» сделала снимки большего разрешения, дав более полное представление о системе. А 1 июля 2004 г. АМС «Кассини» приблизилась к газовому гиганту на расстояние в 18 тыс. км, превратившись в один из спутников планеты. Сегодня снимки АМС «Кассини» позволяют получить полную информацию о составе поясов.

Происхождение кольцевого пояса планеты

Существует 3 основные версии, связанные с образованием пояса:

  1. Планеты формируются из плотно собранных пыли и мельчайших осколков. Гравитации Сатурна оказалось недостаточно, чтобы мелкие частицы осели на его поверхности, поэтому они задержались на орбите.
  2. Газовый гигант столкнулся с другим плотным телом. В результате удара тело распалось, а его остатки равномерно распределились по орбите.
  3. Расчеты показывают, что давно вокруг Сатурна вращалось несколько больших спутников, в 1,5 раза превышающих по размеру Луну. Со временем из-за силы гравитации спутники погрузились вглубь Сатурна. Во время падения они разрушались. При этом легкие частицы льда оставались на орбите. Постепенно на орбите планеты образовалось подобие облака изо льда, сформировавшее первичный пояс Сатурна.

Сколько колец у планеты

Астрономами зафиксированы пояса D, C, B, A, F, G, E. При этом последний является невидимым глазу. Он был зарегистрирован с помощью специальных устройств, откликающихся на заряженные частицы и электромагнитные поля.

Кольца A, B и C считаются основными. Благодаря крупному размеру, их можно увидеть через доступный телескоп. Пояс A является внешним, B — средним, а C — внутренним. Остальные выражены не настолько ярко. Поэтому для наблюдателей они кажутся едва различимыми.

Деление колец является условным, так как каждое из них состоит из множества более мелких частей. Таким образом, количество отдельных колец Сатурна может расти до бесконечности.

Обозначение колец Сатурна

В качестве обозначений используются буквы английского алфавита. Поясам даны названия от A до G согласно порядку их обнаружения.

Источник: o-kosmose.ru

Кольца Сатурна восхищали астрономов-любителей на протяжении столетий, начиная с того времени, когда люди впервые начали вглядываться в небо через окуляр телескопа.


Когда Галилео Галилей впервые наблюдал Сатурн в 1610 г., он подумал, что эти кольца представляли собой гигантские спутники планеты, находившиеся по разные стороны от неё. Однако дальнейшие наблюдения, проводившиеся учёным в течение нескольких последующих лет, показали, что эти кольца меняли свою форму и даже исчезали полностью, по мере того как менялся их наклон по отношению к Земле.

В настоящее время мы знаем, что Галилео наблюдал «пересечение плоскости колец». Экватор Сатурна наклонён по отношению к орбите этой планеты вокруг Солнца под углом примерно в 27 градусов (аналогичный угол наклона для Земли составляет 23 градуса). Когда Сатурн обращается вокруг Солнца, то сначала одно, а затем и второе полушария по очереди освещаются Солнцем. Этот наклон отвечает за смену сезонов, так же как и в случае с Землёй, и когда на Сатурне наступает осеннее или весеннее равноденствие, то Солнце попадает в плоскость системы колец, в которой лежит также и экватор планеты. Солнечные лучи освещают кольца «с ребра», и тонкую полоску колец становится трудно различить при помощи телескопов. Кольца Сатурна очень широкие – они достигают 273600 километров в поперечнике – но толщина их составляет не более 10 метров.

В 1655 г. астроном Кристиан Гюйгенс предположил, что эти странные тела были твёрдыми, наклонёнными кольцами, и в 1660 г. другой астроном предположил, что эти кольца состояли из небольших спутников – догадка, которая не могла получить подтверждения в течение почти 200 последующих лет.


В эпоху освоения космоса зонд «Пионер-11» прошёл сквозь плоскость колец Сатурна в 1979 г. В 1980-е гг. космические аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» позволили взглянуть на систему колец гигантской планеты.

В 2004 г. миссия НАСА «Кассини-Гюйгенс» впервые в мире вышла на орбиту вокруг Сатурна и произвела подробные наблюдения не только самой планеты, но и её системы колец.

Состав и структура

Кольца Сатурна состоят из миллиардов частиц, размеры которых колеблются от нескольких миллиметров до десятка километров. Состоящие преимущественно из водяного льда, эти кольца также втягивают в свою систему каменистые метеороиды, движущиеся сквозь космическое пространство.

Хотя начинающему астроному-любителю может показаться, что Сатурн опоясан единым, твёрдым кольцом, но на самом деле система колец разделена на несколько частей. Эти кольца получили свои названия по алфавиту в соответствии с датами их открытия. Таким образом, главные кольца, если двигаться от периферии системы к центру, называются соответственно A, B и С. Щель шириной в 4700 километров, известная как Щель Кассини, разделяет между собой кольца A и B.

Другие, более тусклые кольца открывались по мере того, как совершенствовались технологии изготовления телескопов. «Вояджер-1» обнаружил самое близкое к центру системы кольцо D в 1980 г. Рядом с кольцом А, охватывая его снаружи, находится кольцо F, которое, в свою очередь, охватывается кольцами G и E, лежащими на значительном удалении от остальных колец системы.


Сами кольца содержат значительное число щелей и структур. Некоторые из них созданы многочисленными небольшими спутниками Сатурна, в то время как природа других из них до сих пор продолжает ставить в тупик астрономов.

Сатурн не единственная планета Солнечной системы, имеющая кольца – Юпитер, Уран и Нептун также располагают тусклыми системами колец – но со своими спутниками, система которых простирается на три четверти расстояния от Земли до Луны (282000 километров), он, без сомнения, формирует наиболее впечатляющую и доступную для наблюдения систему колец в Солнечной системе.

Источник: fishki.net

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

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…


ВОПРОСЫ, ВОПРОСЫ…

Честь считаться первооткрывателями колец история астрономии делит между Галилео Галилеем и Христианом Гюйгенсом, хотя первый в 1610 году сумел уловить с помощью своего далекого от совершенства оптического прибора лишь некую аномалию в изображении планеты, которую счел спутником Сатурна, тогда как спустя 46 лет, в 1656 году, Гюйгенс впервые действительно четко разглядел кольцо. Еще через 19 лет, в 1675 году, Джованни Кассини установил, что кольцо не сплошное. Телескоп позволил ему увидеть две части — А и В, разделенные пустым пространством, названным в честь первооткрывателя «делением Кассини».

Столетия исследований наполняли досье далекой планеты новой информацией, не только не разъяснявшей природу колец и причину их образования, но и ставившей перед астрономами все больше и больше загадок.

Долгое время после открытия Кассини астрономы считали, что колец у Сатурна всего два, они тонкие и твердые. В 1787 году Лаплас на основе расчетов предположил, что колец должно быть много — тысячи или даже миллионы, иначе гравитационное поле их разрушит. Впрочем, он тоже полагал, что кольца сплошные, похожие на гигантские гимнастические обручи. В 1848 году французский астроном Э. Рош рассчитал минимальное расстояние, на котором спутники могут существовать, не разрушаясь под воздействием гравитационного поля планеты.
о расстояние — названное по имени исследователя «пределом Роша» — составляет 2,44 радиуса планеты. Никакие спутники и луны, твердые или жидкие, не могут циркулировать над поверхностью небесного тела ближе этого расстояния. Но внешний радиус колец Сатурна равен 2,3 R, то есть находится внутри критического предела. Отсюда Рош сделал вывод, что кольца не могут быть: а) сплошными и б) жидкими. Остается единственно возможный вариант: они должны состоять из достаточно мелких твердых частиц. А в 1859 году гениальный английский физик, основатель электромагнетизма Джеймс Клерк Максвелл поставил некую предварительную точку, математически доказав, что спортивным снарядам в космосе не место и кольца Сатурна действительно представляют собой скопления твердых частичек.

Д. Килер и У. Кемпбелл, измеряя в 1895 году доплеровские сдвиги, нашли, что частички, из которых состоят кольца, движутся по кеплеровским орбитам и что скорость их движения по внутренним орбитам выше, чем по внешним, что совпадает с выводами и Кеплера и Максвелла. То есть в поведении частиц нет отклонений от привычного понимания физической природы орбитального движения.

В 1952 году исследование спектральных характеристик колец позволило сделать вывод, что они содержат большое количество замерзшей воды. Это был очень важный момент, поскольку наконец-то была определена природа материальной составляющей.
сколько позже установили, что кроме льда кольца содержат водород, аммиак, метан, серные соединения и ферросиликаты. Огромную информацию о кольцах собрали американские космические зонды «Пионер» (1979 г.), «Вояджер-1» (1980 г.) и «Вояджер-2» (1981 г.), пролетевшие мимо планеты. А в 1997 году стартовал самый дорогой научный эксперимент в истории человечества — миссия «Кассини-Гюйгенс», которая готовилась в течение 10 лет и стоила 3,3 млрд долларов; результаты ее будут анализироваться, исследоваться и осмысляться достаточно долгое время. Одна из задач миссии — установить природу колец Сатурна, до сих пор являющуюся загадкой (об экспедиции «Кассини — Гюйгенс» см. «Наука и жизнь № 3,2005г.).

Тем не менее следует признать, что, кроме огромной базы данных о свойствах колец, на сегодняшний день не существует полноценной физической модели этого объекта. С точки зрения классических теорий, учитывающих гравитационные и центробежные силы, поведение солнечного ветра и плазменные эффекты, невозможно ответить на множество вопросов: как кольца образовались, как они были сжаты в диск и как этот диск был разбит на сотни отдельных колец; почему частички колец, не перемешиваются, почему микроволны круговой поляризации отражаются от колец, как от магнитного зеркала; почему магнитное поле выталкивается из кольца А; почему образуются «спицы» в кольце В; почему кольца существуют у планет после пояса астероидов и почему их нет у планет земной группы; чем объяснить сильное отражение радиоволн и низкую яркость колец Сатурна, дискретное неполяризованное электромагнитное излучение в диапазоне от 20,4 килогерца до 40,2 мегагерца, существование около колец атмосферы неизвестного происхождения, наличие в кольцах так называемых «волн плотности», и на многие другие.

Различные попытки объяснить загадочные явления на протяжении 400 лет предпринимались постоянно. Например, высокую отражательную способность кольца в микроволновом диапазоне, обнаруженную межпланетной станцией «Пионер» и подтвержденную исследованиями «Вояджеров», объясняли наличием большого количества металлических включений в веществе колец. Поскольку отражение носит диффузный характер, то измерения проводились на круговой поляризации. Оказалось, что волна отражается не как от металла, а как от магнитного зеркала — поверхности, обладающей абсолютной отражающей способностью. И, следовательно, предложенное объяснение несостоятельно. Предлагались и достаточно сложные математические теории, рассматривающие кольца во взаимодействии с солнечным ветром и как образования из пылевой плазмы. Но пылевая плазма не является устойчивым стабильным образованием.

Но самым важным недостатком, на наш взгляд, является то, что существующие теории колец очень разнородны и для объяснения различных эффектов, наблюдаемых в кольцах, требуют привлечения различных физических подходов, не объединенных единой физической природой их возникновения. Кроме того, подобные теории никак не разъясняют множество других вопросов.

Попытаемся по мере возможности все же ответить на них.

СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ЛЕД

В 1986 году в журнале РАН «Физика твердого тела» была опубликована статья российского коллектива авторов из Уральского госуниверситета под руководством Н.А. Бабушкиной о сверхпроводимости льда. Ученые экспериментально показали, что лед может обладать сверхпроводимостью. К сожалению, это фундаментальное открытие, которое безусловно следует отнести к выдающимся, осталось не очень замеченным в научной среде. Нужно сказать, что лед — достаточно сложное физическое образование (как, впрочем, и вода). В лабораторных условиях мы можем получить как минимум 11 различных модификаций льда в диапазоне от аморфного до кристаллического, каждая из которых обладает собственными свойствами.

Одна из его модификаций — лед космический. Считается, что вырастить такой лед можно, если охладить воду до минус 100 градусов Цельсия и держать при такой температуре года три, а возможно, и больше. Теория предполагает, что космический лед — это микроскопические частички льда, способные образовать снег в сотни раз более пушистый, чем выращенный в земных условиях, потому что в условиях сверхнизких температур частички по-особому взаимодействуют друг с другом, не слипаясь. Кстати, диаметр снежного кома, слепленного из колец Сатурна, составил бы 600 км. И если предположить, что ледяные частички колец обладают сверхпроводящими свойствами, многочисленные экспериментальные данные о природе колец Сатурна начинают складываться в единую, непротиворечивую картину.

Прежде всего нужно упомянуть, что Сатурн не единственная планета Солнечной системы, обладающая кольцами. Они обнаружены также у Юпитера, Урана и Нептуна. Гораздо менее заметные, эти кольца, скорее всего, имеют ту же природу.

Большинство специалистов склоняются к мнению, что частицы колец — реликты ранних дней Солнечной системы, не подвергшиеся нагреву и слипанию, когда планеты только-только формировались из протопланетных облаков. С появлением у протопланеты магнитного поля сверхпроводя щая частица начинает проявлять идеальный диамагнетизм (эффект Мейсснера-Оксенфельда, обнаруженный в 1933 году). Под действием силы магнитной левитации частица увлекается магнитным полем в дополнительное азимутально-орбитальное движение вокруг планеты и в результате, как показывают математические расчеты, начинает дрейфовать в плоскость экватора, оказываясь на такой орбите, где складывается баланс трех радиальных сил: гравитационной, центробеж ной и силы левитации (порожденной выталкиванием сверхпроводника из магнитного поля). Действие силы левитации было продемонстрировано в 1933 году, а с 1986 года, после открытия высокотемпературной сверхпроводимости для сверхпроводящей керамики, стало возможным показывать его широкой аудитории. Нужно сказать, что опыты по магнитной левитации куска керамического высокотемпературного сверхпроводника, когда он, охлажденный до азотных температур, парит в магнитном поле Земли, выглядят настолько эффектно, что даже у подготовленных зрителей неизменно вызывают восторг.

В случае с кольцами под воздействием силы левитации частицы образуют в зоне Роша чрезвычайно сплющенный диск, что мы и наблюдаем на примере Сатурна.

Если частицы протопланетного облака действительно обладают сверхпроводящими свойствами, то становится понятным, почему кольцами не обладают внутренние планеты — от Меркурия до Марса. Естественно, что кольца могут существовать у планет, обладающих магнитным полем. Но их разрушает тепловой нагрев Солнца. Можно предположить, что пояс астероидов, где температура вещества менее 100 К, является той границей, за которой возникает естественная сверхпроводимость в космосе. На более близких к Солнцу расстояниях температура выше критической и сверхпроводники не образуются.

ЦВЕТ И ЯРКОСТЬ. ТОНКАЯ СТРУКТУРА КОЛЕЦ

Известный школьный опыт, когда равномерно рассыпанные на плоскости металлические опилки мгновенно распределяются под действием приложенного магнитного поля, образуя участки концентрации и разрежения, служит своего рода иллюстрацией к пониманию тонкой структуры сатурнианских колец. Сверхпроводящие порошки обладают таким же свойством, они собираются в областях с низкой плотностью магнитного поля, поскольку внутреннее магнитное поле выталкивается из сверхпроводника. Именно поэтому сверхпроводящий лед — идеальный диамагнетик — формируется в отдельные кольца, чередующиеся с зонами разрежения. При этом частицы удерживаются в кольцах магнитным давлением, которое загоняет их в области с меньшим магнитным полем. Поэтому в данном случае можно говорить об «отрицательном» давлении. Так что Лаплас, предполагавший, что колец у Сатурна бесконечно много, был, в сущности, не слишком далек от истины.

Но почему кольца различаются цветом? Объяснить это явление можно так. Как мы уже установили, положение сверхпроводящей частицы в гравитационном и магнитном полях планеты определяется балансом трех сил: гравитационной, центробежной и силы левитации.

Рассмотрим три частицы — a, b, c — с разным химическим составом. Пусть частица а — чистый лед, b — имеет примесь клатрат-гидратов — аммиака или метана, с — имеет примесь серо- или железосодержащих силикатов. Для каждой частицы будет своя сила левитации, поэтому для каждой из трех частиц баланс сил будет соблюдаться на орбитах с разными радиусами. Так, по-видимому, и образуются кольца или группы колец из частиц, отличающихся друг от друга химическим составом, а значит, и цветовыми характеристиками.

Не менее загадочным для исследователей представляется эффект переменной азимутальной яркости колец. Проще говоря, яркость кольца «с ребра» для наблюдателя, находящегося в космосе строго над экватором Сатурна, будет изменяться по мере того, как направление его взгляда станет смещаться от центра планеты к границе диска. Для объяснения этого феномена выдвигались гипотезы, предполагающие, что частицы вещества колец в виде вытянутых эллипсоидов, направленных под небольшим углом к орбите, имеют либо несимметричную форму, либо несимметричное альбедо (отражающую способность) поверхности. Причем положение их друг относительно друга и планеты должно оставаться неизменным, что в рамках традиционных представлений выглядит весьма проблематичным. Однако если частицы — сверхпроводящие диамагнетики, картина становится много проще и понятней.

Если в магнитное поле поместить стерженек сверхпроводника, в нем возникает дополнительный магнитный момент, направленный противоположно полю. Хорошо известно, что при температурах ниже -22оС растущие снежинки приобретают форму призм. Сверхпроводящая частица такой формы ориентируется в магнитном поле перпендикулярно его координатным составляющим. Соответственно яркость ее, в зависимости от угла зрения наблюдателя, будет меняться.

«ГОЛОС» КОЛЕЦ, А ТАКЖЕ ИХ «СПИЦЫ»

Во время пролета возле Сатурна вначале «Вояджера-1», а потом и «Вояджера-2» американские ученые зафиксировали чрезвычайно интересное явление. Кольца словно заговорили с земными пришельцами, испуская примерно каждые 10 часов короткие широкополосные радиоимпульсы в диапазоне от 20,4 кГц до 40,2 МГц. Они были названы Сатурнианскими Электростатическими Разрядами (СЭР). Однако, попав в прессу, сообщения об этом феномене спровоцировали настоящую сенсацию: уфологи немедленно заподозрили существование в кольцах Сатурна разумной жизни или по крайней мере орбитальной станции пришельцев, пытающейся установить с нами контакт. Увы, встречи с неземным разумом до сих пор так и не произошло, а гипотеза сверхпроводимости вещества колец, к сожалению, делает вероятность контакта (по крайней мере, в области Сатурна) равной нулю.

Само по себе постоянное фоновое излучение электромагнитных волн кольцами достаточно легко объяснить взаимодействием заряженных частиц, трением и разрушением кусочков льда при соударениях.

При сближении частиц-сверхпроводников на достаточно малое расстояние или при их точечном контакте образуется слабая связь, через которую могут перетекать сверхпроводящие электроны. Это явление называется нестационарным эффектом Джозефсона. И тогда при возникновении разности фаз между сверхпроводниками генерируется электромагнитное излучение с частотой, пропорциональной падению напряжения при переходе. Магнитное поле Сатурна имеет аномалии. Логично предположить, что именно эти аномалии и являются «спусковым крючком» зафиксированных сатурнианских радиосигналов.

Те же аномалии определяют существование и срок жизни «спиц» в кольце В. «Спицы» были обнаружены относительно недавно и тут же словно бы превратились в очередной вопросительный знак. Эти образования длиной 10 000 км и шириной 1000 км, в самом деле напоминающие спицы колеса и состоящие из микронных и субмикронных частиц, вращаются почти синхронно с магнитосферой Сатурна, что лишний раз подтверждает связь их природы не только с гравитационными, но и с электромагнитными силами. Тем более что согласно законам Кеплера любое подобное радиальное образование в пределах гравитационного поля Сатурна должно искривляться, размываться и исчезать за двадцать-тридцать минут. Между тем жизнь отдельных «спиц» достигает почти трех часов. Трудно дать детальный анализ причин образования «спиц», однако гипотеза сверхпроводимости может подсказать ответ и в этом случае. Скорее всего, дело выглядит так.

Сверхпроводящие льдинки вращаются по орбите в полном соответствии с кеплеровскими законами. А магнитное поле планеты имеет аномалии. Попадая в зоны этих аномалий, частицы вещества меняют свои оптические свойства, что и фиксирует наблюдатель.

Список явлений, свойственных только кольцам Сатурна и зарегистрированных в процессе изучения планеты, конечно же не ограничивается перечисленными в статье. Продолжая его, можно назвать и открытие слабой атмосферы около колец, и существование волн плотности и изгибных волн, аномальное отражение микроволн с круговой поляризацией и другие. И хотя автор не претендует на истину в последней инстанции, все эти явления находят научные, без примеси мистики, объяснения с точки зрения гипотезы об изначальной сверхпроводимости вещества колец.

Впрочем, чуть-чуть мистики (исключительно ради развлечения), связанной с Сатурном, все же не помешает. Некоторые люди, называющие себя астрологами, утверждают, что зодиакальному знаку Весы соответствуют Венера и Сатурн. Первоначально запуск ракеты с аппаратами «Кассини-Гюйгенс» планировался на конец сентября, по техническим причинам его отложили на 5 октября, затем на 7-е и 11-е, но произошел он только 15 октября — под знаком Весов. Добавлю также, что мой день рождения — 16 октября, день рождения моего аспиранта Андрея Поспелова, с которым мы проводили это исследование, — 14 октября. А первый официальный доклад на заседании Американского астрономического общества о возможной сверхпроводимости колец состоялся 13 октября. Сплошные Весы.

Но это конечно же шутка и к проблеме колец Сатурна непосредственного отношения не имеет…

Иллюстрация «Рис. 1. Динамика формирования планетных колец в гравитационном и магнитном полях планеты».
Рис. 1. Динамика формирования планетных колец в гравитационном и магнитном полях планеты: I — стадия образования протопланетного облака; II — стадия возникновения планетного магнитного поля и увлечения частиц в круговое движение; III — стадия формирования планетных колец. (FG — гравитационная сила; FW — центробежная сила; FL — сила левитации — сила диамагнитного выталкивания.)

Иллюстрация «Рис. 2. Зависимость температуры протопланетного диска Т,К от расстояния от Солнца R.»
Рис. 2. Зависимость температуры протопланетного диска Т,К от расстояния от Солнца R. Кривая представляет температуру газопылевого диска в центральной плоскости. Заштрихованные прямоугольники обозначают температуры, вычисленные по наблюдаемому расположению планет. На вставке: зависимость сопротивления от температуры для сверхпроводника.

Источник: www.nkj.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 адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

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