Сколько колец у сатурна 6 или 7


Сатурн

Содержание:

  • Кто открыл кольца Сатурна

  • Из чего состоят кольца Сатурна

  • Кольца Сатурна фото

  • Откуда у Сатурна кольца

  • Система колец Сатурна

  • Сколько колец у Сатурна

  • Цвет колец Сатурна

  • Кольца Сатурна видео

    Разумеется, кольца есть и у других планет нашей солнечной системы, но только у Сатурна они, можно сказать, стали своего рода «визитной карточкой» этой планеты. Благодаря яркости и красоте, именно Сатурн единственная планета, которая изображается с кольцами, хотя на самом деле, они есть и у Юпитера, Нептуна, Урана, правда не такие яркие и заметные как у Сатурна.

    Кто открыл кольца Сатурна


    Первыми кольца Сатурна увидел в далеком 1610 году великий астроном Галилео Галилей, изобретший телескоп, ставший подлинной научной сенсацией тех времен. Но Галилео Галилей не мог объяснить природу и происхождение колец, с момента открытия, века они оставались загадкой для человечества. Да, впрочем, и остаются по сей день, так как детальное изучение колец Сатурна, предпринятое НАСА в 1980-х годах прошлого века с помощью космических аппаратов Вояджер-1 и Вояджер-2 только прибавило тайн.

    Из чего состоят кольца Сатурна

    Как считают ученые, кольца вокруг Сатурна состоят из многочисленных комет, астероидов и разрушенных спутников, будучи уничтоженными, прежде чем достигли поверхности планеты, они собой пополнили мириады частиц этих самых колец.

    Размеры частиц кольца могут варьироваться от маленьких камушков, до огромных глыб, размером с гору. Также каждое кольцо вращается вокруг планеты со своей скоростью. От чего зависит скорость колец Сатурна, точного ответа пока нет.

    Кольца Сатурна фото

    Предлагаем вашему вниманию красивые фотографии колец Сатурна.

    кольца Сатурна
    кольца Сатурна
    кольца Сатурна


    Откуда у Сатурна кольца

    Сейчас в науке имеется две теории, объясняющие происхождение колец Сатурна. Согласно первой они образовались в результате крушения то ли большого метеорита, то ли неосторожного спутника. Разрушение могло быть вызвано мощными гравитационными воздействиями Сатурна, буквально разорвавшими некий небесный объект на мелкие кусочки.

    Но есть и другая теория на этот счет, согласно ней, кольца являются остатками большого околопланетного облака. Из внешней части этого облака образовались спутники Сатурна (их 62 штуки) а внутренняя так и осталась в виде космической пыли, из которой теперь и состоят знаменитые кольца.

    Система колец Сатурна

    Кольца были названы по алфавиту в порядке их обнаружения. Сами кольца расположены достаточно близко друг к другу, исключение составляет лишь так званое деление Касини, имеющее разрыв в пространстве на 4700 км. Это самый большой разрыв, отделяющий кольцо А от кольца В.

    Далее идут несколько других колец, сменяющихся небольшими разрывами между собой.

    Интересный факт: кольцо F находится между двумя спутниками Сатурна: Прометеем и Пандорой, ученые полагают, что эти спутниками своими гравитационными воздействиями могут изменять форму колец.


    кольца Сатурна

    Сколько колец у Сатурна

    Далее попробуем ответить на вопрос о количестве колец Сатурна. Сейчас астрономами зафиксированы кольца D, C, B, A, F, G, E, притом, что самое внешнее кольцо E не видимо для оптических систем, оно регистрировалось с помощью устройств, реагирующих на заряженные частицы и электрические поля.

    Кольца А, В и С можно назвать основными кольцами планеты, они хорошо видимы в телескоп. Кольцо А является условно внешним кольцом, кольцо В – средним и кольцо С – внутренним. Кольца D, E и F являются более слабыми и увидеть их в телескоп не так то просто, а кольцо E и вовсе невозможно.

    Но это еще не все, ведь названые латинскими буками кольца весьма условны, так как при более детальном приближении мы увидим, что каждое из колец Сатурна распадается на более мелкие, а те на еще более мелкие части. В итоге количество колец Сатурна может стремиться к бесконечности.

    Цвет колец Сатурна


    Снимки колец Сатурна с космических аппаратов показывают, что кольца имеют разные цвета.

    Кольца Сатурна

    Вы сами можете видеть это на картинке. Так как кольца светятся за счет отраженного солнечного света, их излучение должно бы иметь солнечный спектр. Но это при условии, что кольца обладают абсолютной отражательной способностью. На самом деле, частицы, из которых состоят кольца, в свою очередь в основном состоят из водяного льда, с небольшими примесями более темного цвета.

    Источник: www.poznavayka.org

    Что представляют собой кольца Сатурна

    Если посмотреть на Сатурн в телескоп, они выглядят, как сплошной диск. Мало того, они выглядят так же и на фотографиях с космических зондов, пролетавших вблизи. На самом деле, конечно, они не могут быть сплошными.

    Кольца Сатурна представляют собой огромное количество мелких частиц, вращающихся вокруг планеты в её экваториальной плоскости. Размеры этих частиц разные – от микрометров до сантиметров. То есть, по сути, это пыль и мелкие камни, но не простые, а в основном ледяные. Встречаются там и более крупные камни, размером в несколько метров, и даже глыбы в десятки метров.


    Кольцо Сатурна состоит из множества отдельных колец разной ширины. Они отличаются толщиной, составом. У каждого есть собственное обозначение. Самое крайнее обозначено буквой E.

    Ширина колец огромна – внешний край последнего, обозначенного буквой E, находится на расстоянии 480 000 км от центра планеты, а только его ширина достигает 300 000 км. Но есть еще более широкие, хотя они настолько разреженные, что заметить их почти невозможно. Так, кольцо Феба, открытое в 2009 году, имеет диаметр 13 миллионов километров!

    При этом толщина этих структур очень мала по сравнению с их шириной – от десятка метров до километра. Поэтому они довольно прозрачные – через них могут просвечивать звёзды.

    В некоторых местах между отдельными кольцами есть пустые промежутки разной ширины. У них есть названия – деление Энке, щель Кассини и прочие. В этих промежутках количество частиц гораздо меньше.

    Открытие колец Сатурна

    Первым кольца Сатурна увидел Галилео Галилей в 1610 году, воспользовавшись своим 20-кратным телескопом. Но он не понял, что это такое – качество изображения его телескопов было далёким от идеального. Поэтому Галилей решил, что видит по бокам от планеты непонятные «придатки», и она «тройная». Он написал:

    «Высочайшую планету тройную наблюдал».


    В 1612 году Галилей был озадачен, не увидев у Сатурна ничего – в то время кольца были расположены ребром к Земле и были невидимы. Но потом они снова стали видны.

    А вот первым человеком, увидевшим Сатурн во всей красе вполне отчётливо, стал нидерландский астроном Христиан Гюйгенс. Он наблюдал его в 50-кратный телескоп собственного изготовления и хорошо рассмотрел. Результаты наблюдений он опубликовал 5 марта 1656 года.

    «Кольцом окружен тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклоненным».

    Однако Гюйгенс не мог рассмотреть детали в свой маломощный телескоп. Поэтому он и решил, что странное образование всего одно, твёрдое и тонкое. В принципе, так оно и выглядит при увеличении 50 крат. Учитывая, что до этого никто еще не видел такого невероятного феномена, ничего удивительного в выводах Гюйгенса нет.

    Дальше последовали более детальные исследования – Джованни Кассини в 1675 году обнаружил промежуток в кольце, названный потом в его честь щелью Кассини. В 1859 году Джеймс Максвелл высказал теорию, что эти структуры не могут быть сплошными, и должны состоять из множества мелких частиц. Через 10 лет эта версия подтвердилась спектрографическими наблюдениями.

    Кольца Сатурна со времени открытия их Галилеем оказались очень необычным явлением, озадачившим многих учёных. В течении нескольких веков их природа оставалась непонятной. Много учёных приложили руку к установлению их истинной природы. Сейчас, когда они довольно детально изучены вблизи, с помощью космических зондов, мы знаем о них немало.

    Происхождение колец Сатурна


    Многим интересно, почему у Сатурна есть такое образование, а у других планет нет. На самом деле нечто подобное есть у всех планет – гигантов – у Юпитера, Урана и Нептуна. Но их колечки очень слабые и с Земли их нельзя увидеть. Их обнаружили лишь в непосредственной близости с помощью космических зондов.

    Насчёт происхождения колец Сатурна существовало немало теорий, но наиболее новой и вероятной представляется одна. Согласно ей, они образовались из-за поглощения Сатурном своих крупных спутников. Когда планеты только сформировались, 4.5 миллиардов лет назад, у Сатурна было несколько крупных спутников, каждый из которых был больше Луны. Постепенно они приближались к планете, разрушались, а их тяжелые минеральные обломки падали на планету.

    Но много их мелких частей, преимущественно из ледяной оболочки, оставались на орбите. Их начальные размеры составляли 1-50 км. Всё больше дробясь из-за многочисленных столкновений, они образовали ту мелкую ледяную пыль, которая собралась в виде диска вокруг планеты.

    В 2006 году стало понятно, что внешнее кольцо Е образовалось благодаря спутнику Энцеладу, орбита которого проходит как раз там. На Энцеладе есть такое явление, как ледяные гейзеры, когда вода выбрасывается из его недр через трещины в коре. Эти гейзеры могут достигать высоты до 500 км, выбрасывая 250 кг водяного пара в секунду. Ледяная пыль образуется из этого пара и обозначает орбиту спутника.


    Первоначальная масса колец Сатурна была в 1000 раз больше современной. Со временем планета поглотила большую часть вещества — оно непрерывно оседает в атмосфере. За миллиарды лет мимо пролетело немало астероидов и комет, которые тоже увлекли за собой немало вещества. А некоторые из них сами стали жертвой Сатурна, были захвачены им и раздроблены в мелкую пыль.

    Любопытно, что спутник Сатурна Титан, по-видимому, относится как раз к тем первичным спутникам, которые и породили кольца. Титан — последний из них и единственный, который не разрушился. Все остальные исчезли, а их разрушенные ледяные оболочки образовали тот великолепный диск, которые мы видим сейчас. Хотя пару миллиардов лет назад он был гораздо более впечатляющим.

    Сколько колец у Сатурна

    Сейчас у Сатурна известно 7 более-менее широких колец. Самые большие обозначаются в таком порядке от планеты – D, C, B, A, F, G, и E. Это довольно крупные образования, которые видны в крупный телескоп с Земли. Лишь E невидимо с Земли, так как слишком разреженное и было обнаружено зондами.

    Кольца С, B и A хорошо видны в любительские телескопы – именно в таком порядке они расположены от центра планеты. Между B и A расположена щель Кассини – большой промежуток, также хорошо заметный в любительские телескопы.


    Но на самом деле никто не знает, сколько таких образований в действительности. Дело в том, что эти 7 крупных колец разбиты на неимоверное количество более тонких, как грампластинка, содержащая множество отдельных дорожек. Количество их огромно и подсчитать все практически невозможно. Особенно учитывая, что в ширину весь диск простирается на миллионы километров и не все его части видимы в оптическом диапазоне.

    Так что мы можем выделить лишь 7 крупных колец, которые явно отличаются цветом или разделены промежутками, а сколько в них содержится более узких – неизвестно. Причём они при приближении сами делятся на еще более узкие. Ширина некоторых составляет всего 10 метров, а других – 1 км.

    Обозначение колец Сатурна

    Как вы уже заметили, кольца обозначаются буквами латинского алфавита, начиная с буквы A. Расположены они не по порядку. Самые заметные и крупные обозначены A, B, и C, если смотреть снаружи по направлению к планете. Их и открыли первыми.

    Другие кольца были открыты позже, как ближе к планете, чем C, так и дальше A. Поэтому кольца, обозначенные другими буквами, расположены в разных местах. Так, D ближе к планете, а F – на окраине.

    Размер, состав и масса колец Сатурна

    Как уже говорилось, размер этих структур – понятие условное. Ведь не все они видны визуально. Так, кольцо Феба, обнаруженное в 2009 году, простирается на расстояние до 13 миллионов километров от центра планеты. Конечно, оно довольно разреженное. Возможно, что мелкие частицы можно обнаружить и на большем удалении.


    В составе колец в основном пыль и водяной лёд. Размеры частиц составляют в основной массе от микрометров до нескольких сантиметров. Конечно, встречаются и более крупные глыбы, размером в несколько метров, и даже десятков метров, но их немного в общей массе.

    В ходе миссии «Кассини» было сделано любопытное открытие – в самом внутреннем кольце D были обнаружены органические вещества – замёрзший аммиак, метан, и некоторые другие.

    Несмотря на всю грандиозность, в кольцах сейчас не очень много вещества. Если его собрать, то получится кучка размером со спутник Сатурна Мимас, диаметр которого всего лишь около 400 км. Планета миллиарды лет поглощает окружающее её вещество, и его становится всё меньше.

    Любопытно, что кольца вращаются вокруг планеты с разной скоростью – чем дальше от центра, тем медленнее. То есть их движение похоже не на вращение твёрдой грампластинки, а напоминает движение воды. Это и неудивительно, ведь они состоят из мириадов отдельных частиц.

    Согласно данным зонда «Кассини», потери вещества из колец активнее всего идут в близких к планете областях. Сатурн поглощает из них примерно 40 тонн вещества в секунду. Уже через несколько миллионов лет кольца Сатурна будут напоминать юпитерианские – станут очень тонкими и незаметными.

    В кольцах расположено несколько спутников, которые движутся по своей орбите вместе с самим диском. Самые крупные из них расчистили себе путь своей гравитацией.

    Наблюдение колец Сатурна

    Кольца расположены в экваториальной плоскости Сатурна, а он сам наклонён под углом около 27 градусов к эклиптике. Поэтому в разное время мы видим их под разным углом наклона. Иногда они становятся к Земле ребром и тогда вообще невидимы, так как очень тонкие. Так произошло в 1612 году, когда Галилей не смог их обнаружить.

    Они исчезают, когда на Сатурне наступает равноденствие, затем в течении 7 лет они раскрываются всё шире, а потом 7 лет угол уменьшается до нуля. Затем процесс повторяется снова.

    Наблюдать кольца Сатурна можно даже в небольшой телескоп с диметром объектива 60-70 мм. При обладании отличным зрением их можно обнаружить даже в бинокль, конечно, без деталей, как небольшие выступы сбоку от планеты.

    В телескоп же можно увидеть гораздо больше деталей и кольца видны совершенно чётко. При их хорошем раскрытии можно без особого труда увидеть щель Кассини. Если использовать голубой фильтр, проявится больше деталей.

    Лучше всего наблюдать кольца Сатурна, его поверхность и спутники во время противостояний, когда расстояние до этой планеты минимально. Ближайшие противостояния:

    • 21 июля 2020 года.
    • 2 августа 2021 года.
    • 14 августа 2022 года.
    • 27 августа 2023 года.

    Если у вас есть хотя бы небольшой телескоп, обязательно направьте его на Сатурн. Вид его никого не оставляет равнодушным. Пользуйтесь моментом, что живёте в эпоху, когда он всё еще выглядит впечатляюще, ведь продлится это всего каких-то несколько миллионов лет).

  • Источник: astro-world.ru

    Обозначение колец Сатурна

    В качестве имен используется английский алфавит. Вы легко поймете, как называются кольца Сатурна, ведь именованы в порядке обнаружения и расположены близко. Выделяется лишь пробел Кассини – 4700 км. Главными выступают С, В и А. Зазор Кассини разделяет В и А. Также есть слабые кольца. Наиболее приближенное – D. F – узкое, расположенное возле А. К слабым причисляют G и E.

    Чтобы попасть на орбитальную точку Сатурна, Кассини пришлось пройти между F и G. Чтобы обезопасить аппарат, его установили на автономное управление и отключили все камеры и приборы. Но проход позволил добыть огромное количество информации о кольцах и их вид изнутри.

    Обнаружение колец Сатурна

    Человечество тысячелетиями следило за ночным небом, но лишь в 1619 году Галилео Галилею впервые удалось заметить эту планетарную особенность. Но ему показалось, что рядом с планетой находится еще две планеты, которые лишены движения. Он просто описал Сатурн как «планета с ушами». При обзоре в 1612 году заметил, что «уши» исчезли и появились в 1613-м.

    Быстрые факты:

    • расположение: вокруг экватора Сатурна.
    • толщина: от 10 м до 1 км.
    • диаметр: 280360 км.
    • состав: миллионы частиц, среди которых 99.9% льда с примесями минералов.
    • обнаружение: в 1610 году Галилео Галилеем.
    • структура: 13 небольших колец, отделенных зазорами.
    • другое: кольца не видны через каждые 14 лет, потому что повернуты к нам.

    В 1655 году Христиан Гюйгенс использовал более мощную аппаратуру и рассмотрел кольца в их истинной природе. Оказалось, что в 1612 году «уши» исчезли, потому что повернулись острием к Земле. Но в 1613-м угол зрения изменился, и они снова появились. Сейчас мы знаем, что это повторяется раз в 14 лет.

    В 1675 году Джованни Кассини отметил, что кольцо не выступает сплошным, а представлено несколькими дугами, отделенными зазорами. Крупнейший назвали пробелом Кассини. В 1859 году Джеймс Максвелл рассчитал, что кольца не могут выступать сплошными, потому что рвутся гравитационными силами. Он предположил, что мы столкнулись с миллионами мелких частичек, расположенных на орбите вокруг планеты. Это подтвердили в 1895 году в спектроскопическом обзоре.

    Планетные системы белых карликов

    Астрофизик Роман Рафиков о дисках вокруг белых карликов, кольцах Сатурна и будущем Солнечной системы

    Размер и состав колец Сатурна

    Сколько колец у Сатурна? Наблюдения в современные приборы показывают, что вокруг планеты сосредоточено примерно 13 концентрических колец. Большая часть именована по буквам алфавита в порядке обнаружения (разрыв Кассини отделяет А и В). Часть системы, наблюдаемая в телескоп, начинается с D (66900 км от Сатурна) и движется к F (140180 км). Это дистанция в 73280 км. Но пылевые частички можно зафиксировать и на удаленности в 13 000 000 км.

    Видимая часть наблюдается на отдаленности в 280360 км, где ширина колец достигает всего 10 м и 1 км. Несмотря на масштабность кольцевой площади кольца лишены примечательной плотности. Если собрать весь материал вместе, то получили бы примерный объем Мимаса (диаметр – 396 км)

    Из чего же состоят кольца Сатурна? Анализ колец показывает, что они на 99.9% наполнены льдом и небольшим количеством минералов. По размеру способны походить на гальку или скалы с параметрами дома. Снимки, добытые зондами, продемонстрировали, что внутри колец можно отыскать сложные узоры, напоминающие паутину. Скорее всего, здесь просматривается гравитационное воздействие планеты и спутников. Некоторые луны-пастухи вращаются вокруг колец и формируют зазоры. К примеру, F-кольцо существует за счет активности Пандоры и Прометея.

    Происхождение колец Сатурна

    Есть несколько теорий происхождения колец. В 19-м веке Эдуард Рош предположил, что это остаточный материал от крупного планетарного спутника, разорванного на части гравитацией. С помощью математических расчетов он определил критическую удаленность гипотетической луны. Теперь это используют как «предел Роша» и его можно применить к любому небесному телу.

    Также есть мнение о том, что кольца представлены материей, оставшейся от изначального материала планетарного формирования. В итоге осколки за чертой Роша слились и создали луны, а остальная часть пошла на формирование колец. Или же был крупный спутник, уничтоженный ударом/столкновением.

    До 80-х гг. вся информация о кольцевой система поступала исключительно из земных телескопов. Но полеты Вояджеров 1 и 2 прислали первые снимки. А в 2005 году к планете прибыла миссия Кассини-Гюйгенс, где аппарат несколько раз окунался в зазоры и в 2017 году погрузился в планетарную атмосферу.

    Точный возраст колец Сатурна остается загадкой, но есть мнение, что кольцам может быть уже 4 млрд. лет.

    Ссылки


    Источник: v-kosmose.com

    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

    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. Это 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. Несколько 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


    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.