Какие наблюдения доказывают что кольца сатурна не являются сплошными кратко

Обновлено: 05.07.2024

Сатурн с его кольцом - самая удивительная планета в солнечной системе. Широкое, совершенно плоское кольцо окружает экватор планеты, как шляпу - ее поля. Оно расположено наклонно к тому кругу, по которому Сатурн обходит Солнце за 29,5 лет. Поэтому в зависимости от положения Сатурна на его пути кольцо поворачивается к нам то одной стороной, то другой. Каждые 15 лет оно располагается к нам ребром, и тогда его нельзя разглядеть даже в самые сильные телескопы, а это значит, что кольцо очень тонкое: его толщина не более 10 - 15 км.

Первым кольца Сатурна открыл в XVII веке Галилей, Гюйгенс. В XIX в. английский физик Дж. Максвелл (1831-1879), изучавший устойчивость движения колец Сатурна, а также русский астрофизик А.А. Белополъский (1854-1934) доказали, что кольца Сатурна не могут быть сплошными.

С Земли в лучшие телескопы видно несколько колец, разделенных промежутками. Но на фотографиях, переданных с АМС, видно множество колец. Кольца очень широкие: они простираются над облачным слоем планеты на 60 000 км. Каждое состоит из частиц и глыб, движущихся по своим орбитам вокруг Сатурна. Толщина же колец не более 1 км. Поэтому, когда Земля при своем движении вокруг Солнца оказывается в плоскости колец Сатурна (это случается через 14-15 лет, так было в 1994 г.), кольца перестают быть видимыми: нам кажется, что они исчезают. Не исключено, что вещество, из которого состоят кольца, не вошло в состав планет и их больших спутников во время формирования этих небесных тел.

Знаменитый астроном Галилей в 1610 г. обнаружил, что Сатурн окружен чем-то. Но его телескоп был слишком слаб, и потому Галилей не смог разобрать, что он видит около Сатурна. Только полвека спустя голландскому ученому Гюйгенсу удалось рассмотреть, что это на самом деле плоское кольцо, которое окружает планету и нигде к ней не прикасается.

Изучение Сатурна при помощи более совершенных телескопов показало, что кольцо распадается на три части, составляющие как бы три независимых кольца, вложенных одно в другое. Внешнее кольцо отделяется от среднего темным промежутком - узкой черной щелью. Среднее кольцо ярче внешнего. Изнутри к нему примыкает полупрозрачное, как бы туманное, третье кольцо.

Что же собой представляют эти замечательные кольца? Может быть, это действительно твердые гладкие площадки? Нет, это не так. Выдающиеся ученые - английский физик Максвелл (1831 - 1879) и русская женщина-математик С. В. Ковалевская (1850 - 1891) своими расчетами доказали, что сплошное и твердое кольцо такого размера существовать не может: оно было бы мгновенно разрушено под влиянием различия в силе притяжения для разных его частей. Выдающийся русский астрофизик А. А. Белопольский тщательными наблюдениями Сатурна подтвердил, что кольцо действительно не сплошное. Оказалось, что скорость движения в разных частях кольца различна. Это значит, что кольца состоят из мелких обломков, каждый из которых обращается вокруг Сатурна с такой скоростью, какую имел бы спутник планеты годящийся на таком же расстоянии. Каждый такой обломок - как бы независимый спутник, сам по себе обращающийся вокруг Сатурна.

Что же представляют собой эти обломки? Это, вероятно, камешки разного размера: от нескольких сантиметров до метра в поперечнике, но, возможно, в кольцах есть и пыль. Кроме колец, вокруг Сатурна движутся девять спутников. Из них один - Титан - по размерам приблизительно равен Меркурию и немного уступает ему по массе. Другие спутники имеют разные размеры. Но все они значительно меньше Титана.

Сатурн во многом напоминает своего собрата - Юпитера. Многие странные, на наш взгляд, особенности Юпитера выражены у Сатурна еще более резко. Например, он сжат у полюсов еще сильнее и состоит из вещества, более легкого, чем вода. Сатурн, как и Юпитер, окружен сплошным облачным покровом, но только эта туманная пелена на нем менее пестрая. Полосы и пятна на Сатурне хотя и есть, но они выделяются не так резко, как на диске Юпитера.

Атмосфера, в которой плавают облака, имеет тот же состав, что и на Юпитере: в ней содержатся метан и аммиак. Расстояние Сатурна от Солнца составляет 1426 млн. км, и солнечные лучи там греют в 90 раз слабее, чем на Земле, и в 3.5 раза слабее, чем на Юпитере. Понятно, что и мороз там очень силен - он доходит до 150°. Сутки на Сатурне длятся 10 часов 14 минут.

К настоящему времени у Сатурна установлено существование 7 колец, три из которых видны с Земли и обнаружены астрономами уже давно. Кольца Сатурна состоят из множества ледяных частиц с размерами от долей миллиметра до нескольких метров. Только это не лед в том виде, в котором его знают лезвия коньков жителей планеты Земля. Скорее, это снег, а не лед. Да, обычный водяной снег, причем, снег очень рыхлый, совсем не отличающийся известной прочностью льда

Кольцо Сатурна настолько широко, что по нему, будь такое возможно, мог бы катиться Нептун или Уран. Или оба сразу. Ширина кольца составляет 137 000 км. В то же время, кольцо имеет в толщину всего несколько десятков метров. Если представить себе Сатурн в виде футбольного мяча, кольца бы у такой планеты были гораздо тоньше волоса. Кольцо Сатурна, из-за своей большой ширины и высокой отражательной способности составляющих его частиц, очень яркое. Свет, идущий от кольца, мешает астрономам искать вблизи Сатурна его маленькие спутники. Но примерно раз в 15 лет Земля пересекает плоскость колец Сатурна, и в этот не продолжительный промежуток времени, когда кольца повернуты к Земле ребром, их почти невозможно разглядеть даже в самые большие телескопы. Такими случаями и пользуются астрономы, фотографируя Сатурн, изучая снимки, на которых нет помех от яркого кольца. Так были открыты новые спутники в 1966-м году. На фотографиях, сделанным на телескопе им. Хаббла, тоже были найдены четыре новых спутника в 1995-м году. Впрочем, как выяснилось позже, в этом случае открытие было, скорее всего, ошибочным

"Вояджер 1" позволил подробнее рассмотреть структуру колец. Множество щелей, кроме уже известной давно щели Кассини, побудили ученых выдвинуть гипотезу о наличии маленьких спутников, орбиты которых лежат внутри этих щелей, и, считалось, что такие спутники, как бы, собирают все частицы на своем пути. Однако, "Вояджер 2", проводивший систематический поиск таких спутников, ничего не обнаружил. Не смотря на то, что некоторые из астрономов по-прежнему предполагают найти подобное сосуществование спутника и щели, многочисленные исследования привели к выводу о том, что виновниками образования многих щелей действительно являются спутники, но только те, чьи орбиты лежат за пределами колец. Да и механизм образования щелей совсем иной

И частицы, и спутники обращаются вокруг Сатурна, подчиняясь законам Кеплера, из которых, в частности, следует, что чем дальше находится тело от центра, вокруг которого оно обращается, тем больше период его обращения. Это означает, что и внутри колец период обращения частиц вокруг Сатурна зависит только от расстояния до планеты. Для любого спутника найдется такое кольцо, для которого больший период обращения спутника окажется кратным периоду обращения частиц, находящихся в этом кольце. Скажем, период обращения спутника окажется почти точно в три раза больше, чем период обращения частиц. Этот спутник через равные промежутки времени изменяет движение всех таких частиц, и те покидают, со временем, свою орбиту, образуя тонкую щель, почти свободную от частиц. Таким образом, за каждой щелью стоит влияние определенного спутника, "личность" которого легко выясняется. Астрономы говорят, что эту щель спутник пасет. Здесь слово "пасет" используется как термин, а спутники, присматривающие за щелями в кольце Сатурна, называют "пастухами"

Существует три основных кольца, названных A, B и C. Они различимы без особых проблем с Земли. Есть имена и у более слабых колец - D, E, F. При ближайшем рассмотрении, как мы помним, колец оказывается великое множество. Между кольцами существуют щели, где нет частиц. Та из щелей, которую можно увидеть в средний телескоп с Земли (между кольцами А и В), названа щелью Кассини. В ясные ночи с хорошими телескопами можно увидеть менее заметные щели

Кольца являются остатками того допланетного облака, которое породило все тела Солнечной системы. На тех расстояниях от планеты, на которых вращается большая доля частиц кольца, возникновение спутников невозможно из-за гравитационного воздействия самой планеты, разрушающей все более или менее крупные тела. Частицы колец многократно сталкиваются, разрушаются и слипаются вновь. Напомним, что они настолько хрупки, что уступают в этом самому рыхлому снегу, который Вы можете себе вообразить

Состав и исследования Сатурна

Сатурн был известен с доисторических времен. Галилей первым наблюдал его в телескоп в 1610 году. Ранние наблюдения Сатурна были усложнены предположением, согласно которому Земля проходит через плоскость колец Сатурна каждые несколько лет, когда Сатурн пересекает ее орбиту. Только в 1659 году Кристиан Гюйгенс правильно вывел геометрию колец. Кольца Сатурна оставались уникальными для Солнечной системы до 1977 года, когда были обнаружены очень слабые кольца вокруг Урана и вскоре после этого вокруг Юпитера и Нептуна.

Первым кораблем, летавшим к Сатурну, был Pioneer 11 в 1979 году, и позднее - Voyager, 1 и Voyager 2. Cassini, который сейчас находится на пути к нему, прибудет туда в 2004 году.

Даже в малый телескоп можно заметить, что Сатурн явно сплющен; его экваториальный и полярный диаметры различаются почти на 10 % (120,536 км и 108,728 км). Это - результат быстрого вращения и жидкого состояния. Другие газовые планеты тоже сплющены, но не так сильно.

Сатурн имеет самую низкую плотность среди всех планет, его удельный вес составляет всего 0.7 - меньше, чем у воды.

Подобно Юпитеру, Сатурн состоит приблизительно на 75 % из водорода и на 25 % из гелия со следами воды, метана, аммиака и камня, что соответствует составу исконной Солнечной Туманности, из которой была сформирована Солнечная система.

По своему внутреннему строению Сатурн подобен Юпитеру и состоит из скалистого ядра, жидкого металлического водородного слоя и молекулярного водородного слоя. Присутствуют также следы различных льдов.

Внутри Сатурна - горячее ядро с температурой 12000 K, и он излучает в космос большее количество энергии, чем получает от Солнца. Основная часть дополнительной энергии сгенерирована механизмом Келвина - Гельмгольца, как в Юпитере. Но этого недостаточно, чтобы объяснить видимую яркость Сатурна; должен присутствовать некоторый дополнительный механизм внутри Сатурна.

Полосы, так выделяющиеся на Юпитере, на Сатурне намного более слабые. Они намного более широки ближе к экватору. У Сатурна также существуют долговечные пятна и другие особенности, общие с Юпитером.

Два основных кольца (А и B) и одно слабое кольцо (C) могут наблюдаться с Земли. Промежуток между кольцами А и B известен как раздел Cassini. Изображения Voyager показывают четыре дополнительных слабых кольца. Кольца Сатурна, в отличие от колец других планет, являются очень яркими (альбедо 0.2 - 0.6).

Хотя с Земли кольца выглядят непрерывными, фактически они состоят из бесчисленных малых частичек, каждая из которых имеет свою собственную независимую орбиту. Расстояние между ними колеблется от сантиметра до нескольких метров.

Кольца Сатурна необычайно тонки: хотя их диаметр - 250,000 км или чуть больше, их толщина составляет 1.5 км. Они состоят в основном из льда и частиц горных пород, покрытых ледяной коркой.

Наиболее удаленное кольцо Сатурна, называемое F-кольцом, является сложной структурой, составленной из отдельных малых колец, вдоль которых видны "узлы". Эти узлы состоят из скоплений материала, составляющего кольца.

Происхождение колец Сатурна и других планет неизвестно, возможно, они возникли путем разрушения больших спутников. Кольцевые системы не устойчивы, они должны восстанавливаться постоянно продолжающимися процессами.

Как и другие планеты группы Юпитера, Сатурн имеет значительное магнитное поле.

Сатурн легко увидеть в ночном небе невооруженным глазом. Хотя он не такой яркий, как Юпитер, его просто идентифицировать как планету, так как он не "мерцает", как звезды. Кольца и большие спутники можно наблюдать в небольшой телескоп.

У Сатурна 18 спутников, имеющих свои наименования. Из тех спутников, скорости вращения которых известны, все, кроме Фебы и Гиперона, вращаются синхронно. Три пары спутников - Мимас - Тезис, Енцелад - Диона и Титан - Гиперон - взаимодействуют гравитационно таким образом, чтобы поддержать устойчивые связи между их орбитами. В дополнение к этим 18 спутникам по крайней мере еще дюжине были присвоены временные обозначения, но теперь считается, что вряд ли все они реальны и являются спутниками Сатурна.

Обнаружение колец у планеты Сатурна стало настоящим шоком для ученых. Впервые Галилео Галилей заметил их в 1610 году, но и пролет Вояджеров в 1980-х гг. оставил много загадок.

Система колец Сатурна располагает миллиардами частичек. Их размеры могут достигать пылинок, а другие напоминают скалы. Некоторые из них отвечают за формирование зазоров между кольцами, а другие настолько малы, что не просматриваются отдельно, а вплетаются в общую дугу. Ниже представлен список с параметрами и можно узнать, как называются кольца Сатурна.

Моделированное изображение колец Сатурна передает информацию о параметрах частиц в различных участках, основываясь на замере эффектов трех радиосигналов с длиной волны 0.94, 3.6 и 13 см. Их пропустили от корабля Кассини сквозь кольца к Земле

Основные элементы структуры колец Сатурна

Название	Расстояние до центра Сатурна, км	Ширина, км
Кольцо D	67 000—74 500	7500
Кольцо C	74 500—92 000	17500
Щель Коломбо	77 800	100
Щель Максвелла	87 500	270
Щель Бонда	88 690—88 720	30
Щель Дейвса	90 200—90 220	20
Кольцо B	92 000—117 500	25 500
Деление Кассини	117 500—122 200	4700
Щель Гюйгенса	117 680	285—440
Щель Гершеля	118 183—118 285	102
Щель Рассела	118 597—118 630	33
Щель Джефриса	118 931—118 969	38
Щель Койпера	119 403—119 406	3
Щель Лапласа	119 848—120 086	238
Щель Бесселя	120 236—120 246	10
Щель Барнарда	120 305—120 318	13
Кольцо A	122 200—136 800	14600
Щель Энке	133 570	325
Щель Килера	136 530	35
Деление Роша	136 800—139 380	2580
R/2004 S1	137 630	300
R/2004 S2	138 900	300
Кольцо F	140 210	30—500
Кольцо G	165 800—173 800	8000
Кольцо E	180 000—480 000	300 000

Составное изображение колец Сатурна

Составное изображение колец Сатурна. Продолжение

Полагают, что кольца Сатурна – остатки от комет и уничтоженных спутников. Каждое выполняет оборот вокруг планеты на своей скорости. Стоит отметить, что кольцевые системы присутствуют также у Юпитера, Урана и Нептуна. Но по масштабности и зрелищности Сатурн стоит на первом месте. Вместе его кольца в толщине охватывают 282000 км.

Обозначение

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

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 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.

Размер и состав

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)

В 1610 году Галилео Галилей первым заметил кольца возле Сатурна

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

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.

Приближенные кольца Сатурна с отметками названий. Зазор Кассини расположен между А и В

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.

Интересные факты

В Солнечной системе множество разных чудес. Но ни одно из них не вызывает такого восторга, как кольца Сатурна.

Сатурн – это одно из крупнейших тел нашей звездной системы. Но это не единственный мир, имеющий кольца. У других газовых гигантов тоже есть подобные особенности. Но кольца Сатурна, безусловно, самые знаменитые и впечатляющие среди них.

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.

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. Но почему же 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 телескопами 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 280 360 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 объект, похожий по размерам на спутник Сатурна Мимас. Он имеет диаметр 396 км.

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 исключительно 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.

Сатурн - одна из самых больших и загадочных планет Солнечной системы. Кольца Сатурна скрывают множество тайн. В течение двухсот пятидесяти лет человечество пыталось ответить на вопрос, почему они плоские и тонкие. Когда на этот вопрос удалось ответить, появились десятки новых. И каждый новый ответ порождает все больше и больше вопросов, которые продолжают множиться по мере исследования Солнечной системы.

Открытие колец

Первым кольца Сатурна в телескоп увидел Галилей в 1610 г. Но он воспринял это как аномалию планеты. Свое открытие он зашифровал латинской анаграммой, которая в переводе звучит как: "Тройную высочайшую планету наблюдал". В 1656 г. Гюйгенс впервые разглядел у Сатурна кольцо. Он писал, что Сатурн окружен тонким плоским кольцом, нигде с планетой не соприкасающимся и наклоненным к плоскости эклиптики. Джованни Кассини в 1675 г. определил, что это не одно сплошное кольцо. Он разглядел два кольца, которые разделены пространством. Это пространство потом стали называть делением (или щелью) Кассини.

Дальнейшие исследования Сатурна не приближали ученых к разгадке устройства колец и причины их возникновения. Загадки только добавлялись. Достаточно долго предполагали, что планета имеет два твердых и тонких кольца. Лаплас, выполнив расчеты с учетом влияния поля тяготения, в 1787 г. сделал вывод, что колец существует много тысяч или миллионов. Он считал, что кольца сплошные и напоминают гимнастические обручи.

Французский ученый Э. Рош определил минимальное расстояние, на котором объекты могут находиться под действием поля тяготения Сатурна. Он определил, что оно составляет 2,44 радиуса. (Впоследствии оно получило название предел Роша). Ближе этого расстояния любые твердые или жидкие спутники будут разрушены гравитационным полем. Кольца Сатурна располагаются внутри этого радиуса. Внешний размер колец составляет 2,3 радиуса планеты. Если бы они были твердыми или жидкими, поле тяготения разорвало бы их.

В исследовании физического строения колец принимал участие Джеймс Клерк Максвелл. Его выводы говорят, что кольца Сатурна могут состоять из мелких частичек. Этой проблемой заинтересовалась наша соотечественница Софья Ковалевская. Она доказала, что кольца не могут быть ни твердыми, ни жидкими. Исследуя доплеровские сдвиги, ученые Д. Килер и У. Кемпбелл выяснили, что частицы движутся по орбитам, не противоречащим законам небесной механики.

Исследования в 20 веке

В пятидесятых годах 20 века методом спектрального анализа было выяснено, что в кольцах Сатурна содержится много замерзшей воды. Это было очень важно. Наконец удалось выяснить, из чего состоят кольца Сатурна. Кроме льда, в кольцах обнаружили метан, серные соединения, водород, аммиак, соединения железа. Исключительная информация была получена с космических зондов. Мимо Сатурна пролетали "Пионер" (1979 г.) и два "Вояджера" (1980 и 1981 гг.). В 1997 г. началась миссия "Кассини-Гюйгенс". Зонд передал уникальную информацию, которая еще будет проанализирована. Зонд "Гюйгенс" опустился на самый крупный спутник Сатурна Титан, и люди на Земле услышали звуки иного мира, увидели горы и равнины.

Тайны колец

Сегодня собрано множество информации о кольцах Сатурна. Однако окончательной, непротиворечивой модели до сих пор не существует. Есть вопросы, которые ждут ответа. Кольца были обнаружены у Урана и Нептуна. Почему такое образование есть только за пределами пояса астероидов и нет ни у одной из планет земной группы? Непонятны физические процессы, которые привели к образованию колец. Как происходило сжатие и почему образовались сотни отдельных структур? Каким образом частицы колец не слипаются и не перемешиваются? Кольца обладают свойствами магнитного зеркала. Электромагнитные волны круговой поляризации отражаются от них. Из кольца А магнитное поле выталкивается, замечено сильное отражение радиоволн. В кольце Б существуют спицы, ждущие своего объяснения. Кольца имеют низкую яркость, которая не соответствует расчетной. Около колец Сатурна обнаружена атмосфера, происхождение которой непонятно. Замечены так называемые волны плотности и еще множество явлений, которые ждут своего объяснения.

Гипотезы

В 1986 г. была выдвинута гипотеза о свехпроводимости льда, из которого состоят кольца Сатурна. Лед вообще сложное образование и в зависимости от условий возникновения может обладать различными свойствами. Наличие сверхпроводимости позволяет создать непротиворечивую физическую модель колец Сатурна, объясняющую многие аномалии.

Сколько колец у Сатурна?

На этот вопрос тоже не существует окончательного ответа. Сегодня различают 13 основных колец. Они называются по буквам латинского алфавита: A, B, C, D и т. д. Пространства между кольцами называют делениями или щелями. Существуют деление Кассини, щели Гюйгенса, Койпера, Максвелла и др. Диаметр колец Сатурна меняется от 146 тыс. км до 273 тыс. км. В 2009 было открыто кольцо Феба, предполагается существование кольца Реи. Их диаметры пока точно не определены.

Наблюдение с Земли

Кольца Сатурна с Земли можно увидеть не всегда. Это связано с тем, что экватор Сатурна сильно наклонен к плоскости орбиты вокруг Солнца, а кольца лежат в плоскости экватора. Год на Сатурне длится 29,5 земных лет, и в период, когда на Сатурне равноденствие, его кольца исчезают для земного наблюдателя. Потом примерно 7 лет они видны с одной стороны. Во время солнцестояния на Сатурне они достигают максимума своей видимости, а потом постепенно уменьшаются, вплоть до полной невидимости.

В последние годы планетная астрофизика бурно развивается. Ученые получили возможность использовать данные межпланетных зондов, что называется, практически потрогать космические объекты. В ближайшие годы и кольца Сатурна должны поделиться с человечеством своими тайнами.

Читайте также: