Почему кольца сатурна не разваливаются кратко
Обновлено: 16.05.2024
Кольца Сатурна - это не какие-то сплошные обручи, это просто полосы обломков, камней, пыли и прочего в этом роде. То что они выглядят сплошным, не более чем оптический эффект. Туча тоже выглядит сплошной, но на деле это просто много-много отдельных капелек воды.
Они не разваливаются потому, что они в принципе не являются цельными. Только издалека они выглядят ровными и красивыми, а на фотографиях вблизи они состоят из большого количества больших и маленьких камней, которые удерживаются возле Сатурна его же силой гравитации, как Луна удерживается гравитацией Земли. Сатурн не всегда имел кольца; когда-то это был один или несколько его спутников, которые развалились на осколки в процессе схода со своих орбит. Согласно другой версии эти осколки, наоборот, должны были собраться в планету-спутник, но гравитации Сатурна недостаточно для создания полноценного спутника. Также есть теория, что Сатурн ранее сталкивался с крупным космическим телом, что и привело к возникновению колец из осколков этого тела.
Они лишь кажутся целыми.
Ведь кольца Сатурна состоят из камней, пыли, и других космических объектов.Их поддерживают, так называемые "спутники-пастухи", и сила гравитации Сатурна.Их орбиты, пролегают между кольцами, и дают кольцам, более менее округлою форму.
Законами небесной механики.
Так уж повезло, что сила притяжения обратно пропорциональна именно квадрату расстояния, а не какой-то другой его степени. Только квадрат расстояния даёт стабильную форму и стационарное положение орбиты планеты - эллипс. Если это любое другой значение в диапазоне от 1 до 3 - орбита будет нестабильной. Замкнутой (то есть от центра тяготения планета не улетит), но не стационарной, а как бы вращающейся. Если это меньше 1 или больше 3, то планета либо улетит прочь, либо упадёт на центральное тело.
Отдельный эффект, обеспечивающий стабильность именно системы планет, а не одиночной планеты, - это резонансы. Они "подстраивают" расстояния разных планет от центральной звезды так, чтобы их периоды обращения относились как небольшие целые числа. Проявлением эффекта резонансов является правило Тициуса - Боде.
Разряженная атмосфера провоцирует интенсивное испарение воды, а отсутствие магнитного поля? выдувание ее из атмосферы солнечным ветром. Это при условии что она, вода, там когда-то была.
В отличии от звёзд, которые при наблюдении глазом не имеют углового размера (классическая точка из геометрии - бесконечно малая), планеты угловой размер имеют. Вроде как даже некоторые люди видят фазы Венеры.
Весьма сложная задача. Но решаемая. Ведь метеоры сгорают в атмосфере. А то, что не сгорает, имеет небольшие габариты и найти их весьма не просто. Да и состав того, что не сгорело уже неполный. Но недавно, лет 5-7 назад, была высажена экспедиция в\на Антарктиду, где те собрали несколько недогоревших метеоров. Да и недавний "Челябинский метеорит" тоже нашли. Его химсостав можете найти в Википедии. Не в обиду, поищите.
Ну, что они из множества частиц, уже объяснили. Почему эти частицы не разлетаются, а держатся кольцами - объяснение весьма сложно с кучей математики. Много занималась этой проблемой Софья Ковалевская. Вкратце - стабильность колец поддерживается орбитальными резонансами со спутниками и, по последним теориям, взаимодействием с магнитным полем Сатурна.
"Звенят синицы, словно колокольца,
Рассвет над перелесками плывет.
А где-то над Землей сияют кольца -
Сатурн звездой восходит в небосвод.
В сиянье многоцветное продетый,
Мерцает сквозь оранжевый закат -
И днем и ночью в небе над планетой
Оранжевые радуги горят."
Потому что они уже развалились.
Кольца Сатурна - это не какие-то сплошные обручи, это просто полосы обломков, камней, пыли и прочего в этом роде. То что они выглядят сплошным, не более чем оптический эффект. Туча тоже выглядит сплошной, но на деле это просто много-много отдельных капелек воды.
Центробежная сила плюс гравитация. Идеальное равновесие сил.
Элементы этих кольц не могут, ни упасть на планету,
ни улететь в открытый Космос.
Ученые установили, что удерживают кольца семь спутников Сатурна: Пан, Атлас, Прометей, Пандора, Янус, Эпиметей и Мимас. Они стабилизируют два внешних кольца планеты, удерживают частички пыли в этих кольцах и не дают им проникнуть на свои орбиты.
Разваливаются конечно, только не так быстро, через какую-нибудь сотню-другую миллионов лет их не будет.
Все знают про существование планеты Сатурн. И хотя многие не могут сказать толком, где она находится и каковы её основные характеристики, все могут назвать основную достопримечательность Сатурна – его кольца. Да, ни одна другая планета Солнечной системы не имеет такого шикарного украшения, делающего её похожей на сомбреро.
Наверняка вы задумывались, что это за странные образования, откуда они появились, из чего состоят. Пришло время узнать ответы на эти вопросы и рассказать про это своим детям.
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.
Вблизи кольца Сатурна выглядели бы примерно так.
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
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.
Галилео Галилей, первооткрыватель колец Сатурна.
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.
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.
Кольза появились после разрушения нескольких крупных спутников.
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.
Область вблизи планеты.
Удалённая от планеты область.
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.
Расположение колец Сатурна.
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.
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.
В кольцах расположено несколько спутников, которые движутся по своей орбите вместе с самим диском. Самые крупные из них расчистили себе путь своей гравитацией.
Некоторые спутники Сатурна расположены внутри колец.
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.
Так выглядит Сатурн и его кольца в любительский телескоп Sky-Watcher BK909.
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).
Когда вы думаете о планетах Солнечной системы, какая из них, по вашему мнению, привлекает больше всего внимания? Очевидно, это Сатурн. Все благодаря кольцам этой удивительной планеты-гиганта. В то время как сама планета состоит в основном из водорода с примесями гелия, аммиака, метана, воды и других тяжелых элементов, кольца газового гиганта состоят из крошечных частиц льда, пыли и иного космического мусора. Подобный состав колец Сатурна позволяет нам видеть их в телескоп — дело в том, что лед отлично отражает солнечный свет. Однако в нашем мире ничто не вечно — недавно астрономы пришли к выводу, что Сатурн теряет свои кольца.
Так кольца газового гиганта выглядят в ультрафиолете
Когда появились кольца Сатурна?
Главное украшение Сатурна — его кольца, отражают больше света, чем диск самого газового гиганта. У планеты три основных кольца, а четвертое очень тонкое. Диаметр колец составляет 250 тысяч км, однако толстыми их не назовешь. Толщина трех самых крупных колец не превышает и километра. Причина кроется в том, что кольца состоят из миллиардов частиц размером от 1 до 10 см. Эти частицы на 93% состоят из воды с примесями сополимеров и силикатов. Оставшиеся 7% достались углероду.
Возможно, вы удивитесь, но большую часть своей жизни Сатурн был совсем как наша планета — без колец. По мнению специалистов, газовый гигант родился примерно 4,5 миллиарда лет назад, а кольцами обзавелся совсем недавно — примерно 100 или 200 миллионов лет назад. Это значит, что нам с вами по-настоящему повезло — мы видим Сатурн во всей его красе, в обрамлении колец. Хотя, если подумать, эти кольца могут быть моложе некоторых динозавров.
Однако кольца Сатурна — это не просто красиво. Благодаря им астрономы сделали ряд удивительных открытий о наших соседях по Солнечной системе. Давайте обсудим некоторые из них с участниками нашего Telegram-чата.
Как исследовалась Солнечная система?
Сегодня кажется, что мы знаем о соседних мирах довольно много и уже довольно давно. Однако это ощущение обманчиво. Когда в 1968 году режиссер Стэнли Кубрик снимал легендарный фильм “Космическая одиссея 2001”, в котором космический корабль с людьми на борту летит к Юпитеру, наши знания об этих планетах были более чем скудными. Ситуация изменилась лишь спустя девять лет. В 1977 году NASA запустило в космос зонды “Вояджер”, основной миссией которых являлось изучение Юпитера и Сатурна.
Зонды “Вояджер” вполне могут быть величайшим достижением человечества
Успешно справившись с поставленной задачей, зонды “Вояджер” отправились бороздить космические просторы и дальше. Вот уже 42 года эти роботизированные аппараты отправляют на Землю научные данные. А на дальнейшее исследование газовых гигантов была отправлена миссия NASA Cassini. Именно благодаря полученным данным аппаратов “Вояджер” и “Кассини”, ученые поняли, что Сатурн постепенно теряет свои кольца.
Больше удивительных фактов о миссии NASA “Кассини” читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен.
Почему кольца Сатурна исчезают?
В 1980-х годах, после получения данных от “Вояджеров” ученые узнали о том, что на Сатурне идет так называемый кольцевой дождь, который происходит под действием гравитации. Частицы льда из колец притягивает к планете — в результате на планету выпадают продукты воды в огромном количестве. Анализируя данные, полученные “Кассини”, ученые пришли к выводу, что кольца этой прекрасной планеты канут в небытие менее чем через 100 миллионов лет.
Сатурн во всей красе. Фото NASA “Кассини”
Однако и это еще не все. Зонд “Кассини” исследовал луну Сатурна Энцелад. Как известно, Энцелад — самая отражающая свет луна в Солнечной системе. В ходе исследования “Кассини” обнаружил след льда и газа, ведущий от Энцелада обратно к кольцу Сатурна. После этого астрономы уделили пристальное внимание кольцам Сатурна и выяснили что происходит. Оказывается, спутник газового гиганта постоянно выбрасывает наружу газ и пыль.
Часть выбросов попадает в космос и в кольцо Сатурна. Однако большая часть пыли и газа притягивает обратно к Энцеладу, создавая ослепительную, белую, морозную дымку.
Как думаете, какие еще тайны скрывают кольца Сатурна? Пока что ясно только одно — мы еще многого не знаем.
Кольца Сатурна — система плоских концентрических образований изо льда и пыли, располагающаяся в экваториальной плоскости Сатурна.
Содержание
Природа колец
Плоскость обращения системы колец совпадает с плоскостью экватора Сатурна. Размер частиц материала в кольцах - от микрометров до сантиметров и (реже) десятков метров. Состав главных колец: водяной лёд (около 99 %) с примесями силикатной пыли. Толщина колец чрезвычайно мала по сравнению с их шириной (от 7 до 80 тысяч километров над экватором Сатурна) и составляет от одного километра до десяти метров. Общая масса обломочного материала в системе колец оценивается в 3x10 19 килограммов. [источник не указан 188 дней]
Происхождение колец
Существует несколько гипотез:
Состав
Составное изображение колец Сатурна D, C, B, A и F (слева направо) в натуральных тонах по снимкам аппарата Кассини на неосвещенной стороне Сатурна, 9 мая 2007.
Интересные факты
30 июня 2004 г. исследовательский аппарат Кассини успешно пролетел через кольца Сатурна между двумя внешними кольцами F и G. Для защиты от микрометеоритов использовалась радиоантенна диаметром 4 метра. При пролёте аппарат получил более 100 тысяч ударов микрометеоритами, но серьёзно не пострадал.
Наблюдения колец с Земли
Поскольку плоскость колец совпадает с плоскостью экватора Сатурна, а он, в свою очередь, сильно наклонён к плоскости орбиты Сатурна — почти на 27 градусов, вид колец с Земли сильно зависит от расположения Сатурна на орбите вокруг Солнца [5] и в значительно меньшей степени — от положения Земли на своей орбите (из-за того, что орбита Сатурна наклонена к плоскости эклиптики на 2,5 градуса). Год на Сатурне длится 29,5 земных лет, на протяжении этого периода:
В каждый следующий год на Сатурне для земных наблюдателей с его кольцами происходит то же самое. На 2012 год последние максимальные раскрытия были в 1988 и 2002 гг., исчезновения — в 1995 [5] и 2009 гг. До 2016 года раскрытие колец будет увеличиваться, будет виден северный полюс Сатурна и обращённая к нему сторона его колец [6] .
См. также
Примечания
- ↑теория формирования колец Сатурна. Архивировано из первоисточника 23 августа 2011.
- ↑Saturnian Rings Fact Sheet (NASA).. Архивировано из первоисточника 23 августа 2011.
- ↑ 12C. C. Porco и др.Cassini Imaging Science: Initial Results on Saturn's Rings and Small Satellites.. Архивировано из первоисточника 21 августа 2011.
- ↑Saturn’s spokes: lost and found
- ↑ 12Цесевич В.П. § 46. Сатурн и его система // Что и как наблюдать на небе. — 6-е изд. — М .: Наука, 1984. — С. 158—162. — 304 с.
- ↑Фридман А..6 лет из жизни Сатурна // Астронет.
Ссылки
- Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
- Переработать оформление в соответствии с правилами написания статей.
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Кольца Сатурна" в других словарях:
КОЛЬЦА САТУРНА — яркие плоские концентрические Кольца вокруг планеты Сатурн (обозначаются буквами от А до G, Кольца E, F, G открыты с космических аппаратов), образованы множеством отражающих солнечный свет твердых (ледяных) тел размером от песчинки до 20 30 м;… … Большой Энциклопедический словарь
кольца Сатурна — яркие плоские концентрические кольца вокруг планеты Сатурн (обозначаются буквами от А до G, кольца E, F, G открыты с космических аппаратов), образованы множеством отражающих солнечный свет твёрдых (ледяных) тел размером от песчинки до 20 30 м;… … Энциклопедический словарь
КОЛЬЦА САТУРНА — яркие плоские концентрич. кольца вокруг планеты Сатурн (обозначаются буквами от А до G, кольца Е, F, G открыты с космич. аппаратов), образованы множеством отражающих солнечный свет твёрдых (ледяных) тел размером от песчинки до 20 30 м; тела… … Естествознание. Энциклопедический словарь
Кольца Сатурна — весьма тонкие и плоские К., окружающие Сатурн, причем центры их почти совпадают с центром планеты, а плоскость перпендикулярна оси ее вращения. Открыты и видимы лишь в зрительные трубы. Первые наблюдатели, пользовавшиеся зрительными трубами… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Кольца Сатурна — яркие плоские концентрические кольца вокруг планеты Сатурн. Состоят из миллиардов отражающих солнечный свет твердых частиц различных размеров (от нескольких миллиметров до 1 м и более). Внешний диаметр К. С. около 300 000 км. Подобные кольца… … Астрономический словарь
Кольца Урана — Схема колец и орбит спутников Урана Кольца Урана система колец, окружающих Уран. Она занимает промежуточное по сложности положение межд … Википедия
Кольца Земли — … Википедия
Кольца экзопланет — Cистема колец вокруг сатурноподобной планеты в представлении художника. Кольца экзопланет это образования вокруг экзопланет, подобные кольцам планет нашей Солнечн … Википедия
Кольца Лизеганга — Характерные черты агатов концентрические кольца Кольца Лизеганга (также слои Лизеганга, общее название структуры Лизеганга) концентрические кольца или ритмически перемежающиеся п … Википедия
Читайте также: