Кольца Сатурна, главные обозначены
Кольца Сатурна - система плоских концентрических образований изо льда и пыли, располагающаяся в экваториальной плоскости .
Волны в кольцах Сатурна. Цвета неестественные
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 3×10 19 килограммов.
Происхождение колец
Кольца Сатурна с расстояния 1,8 млн км под углом 30 градусов. Фото межпланетной станции «Кассини», 2006 год
Существует несколько гипотез:
- все образуются из пыли и мелких осколков, но, возможно, гравитационной силы Сатурна недостаточно для того, чтобы вещество из своих колец использовать для строительства своей планеты, но вполне достаточно, чтобы не отпускать их от себя.
- по другой гипотезе, Сатурн столкнулся с другим довольно большим телом, в результате чего оно было уничтожено и развалилось на мелкие кусочки, а потом со временем равномерно распространилось по орбите.
- Согласно новой модели, виной всему несколько последовательных поглощений Сатурном его , миллиарды лет назад обращавшихся вокруг молодого газового гиганта. Расчеты Кануп показывают, что после формирования Сатурна, примерно 4,5 миллиарда лет назад, на заре , вокруг него вращалось несколько крупных спутников, каждый из которых был в полтора раза больше . Постепенно из-за гравитационного воздействия эти спутники один за другим «сваливались» в недра Сатурна. Из «первичных» спутников на сегодняшний день остался только . В процессе схода со своих орбит и вхождения в спиральную траекторию эти спутники разрушались. При этом легкая ледяная составляющая оставалась в космосе, тогда как тяжелые минеральные компоненты небесных тел поглощались планетой. Впоследствии лед захватывался гравитацией следующего спутника Сатурна, и цикл вновь повторялся. Когда произошел захват Сатурном последнего из своих «первичных» спутников, ставшего гигантским ледяным шаром с твердым минеральным ядром, вокруг планеты образовалось «облако» изо льда. Фрагменты этого «облака» имели от 1 до 50 километров в диаметре и сформировали первичное кольцо Сатурна. По массе это кольцо превышало современную систему колец в 1 тысячу раз, однако в течение последующих 4,5 миллиарда лет соударения образующих кольцо ледяных глыб привели к измельчению льда до размеров градин. При этом большая часть вещества была поглощена планетой, а также утрачена при взаимодействии с и , многие из которых также стали жертвами гравитации Сатурна.
Состав
| 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 |
| Кольцо Феба | ~4,000,000 – >13,000,000 | ? |
Составное изображение колец Сатурна D, C, B, A и F (слева направо) в натуральных цветах по снимкам аппарата Кассини на неосвещённой стороне Сатурна, 9 мая 2007.
21.07.2015
Сатурн, шестая по счёту планета от Солнца, является одним из наиболее легко наблюдаемых объектов для астрономов, во многом благодаря его обширной и весьма специфической системе колец. Кольца Сатурна восхищали астрономов-любителей на протяжении столетий, начиная с того времени, когда люди впервые начали вглядываться в небо через окуляр телескопа.
Когда Галилео Галилей впервые наблюдал Сатурн в 1610 г., он подумал, что эти кольца представляли собой гигантские спутники планеты, находившиеся по разные стороны от неё. Однако дальнейшие наблюдения, проводившиеся учёным в течение нескольких последующих лет, показали, что эти кольца меняли свою форму и даже исчезали полностью, по мере того как менялся их наклон по отношению к Земле.
В настоящее время мы знаем, что Галилео наблюдал «пересечение плоскости колец». Экватор Сатурна наклонён по отношению к орбите этой планеты вокруг Солнца под углом примерно в 27 градусов (аналогичный угол наклона для Земли составляет 23 градуса). Когда Сатурн обращается вокруг Солнца, то сначала одно, а затем и второе полушария по очереди освещаются Солнцем. Этот наклон отвечает за смену сезонов, так же как и в случае с Землёй, и когда на Сатурне наступает осеннее или весеннее равноденствие, то Солнце попадает в плоскость системы колец, в которой лежит также и экватор планеты. Солнечные лучи освещают кольца «с ребра», и тонкую полоску колец становится трудно различить при помощи телескопов. Кольца Сатурна очень широкие – они достигают 273600 километров в поперечнике – но толщина их составляет не более 10 метров.
В 1655 г. астроном Кристиан Гюйгенс предположил, что эти странные тела были твёрдыми, наклонёнными кольцами, и в 1660 г. другой астроном предположил, что эти кольца состояли из небольших спутников – догадка, которая не могла получить подтверждения в течение почти 200 последующих лет.
В эпоху освоения космоса зонд «Пионер-11» прошёл сквозь плоскость колец Сатурна в 1979 г. В 1980-е гг. космические аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» позволили взглянуть на систему колец гигантской планеты.
В 2004 г. миссия НАСА «Кассини-Гюйгенс» впервые в мире вышла на орбиту вокруг Сатурна и произвела подробные наблюдения не только самой планеты, но и её системы колец.
Состав и структура
Кольца Сатурна состоят из миллиардов частиц, размеры которых колеблются от нескольких миллиметров до десятка километров. Состоящие преимущественно из водяного льда, эти кольца также втягивают в свою систему каменистые метеороиды, движущиеся сквозь космическое пространство.
Хотя начинающему астроному-любителю может показаться, что Сатурн опоясан единым, твёрдым кольцом, но на самом деле система колец разделена на несколько частей. Эти кольца получили свои названия по алфавиту в соответствии с датами их открытия. Таким образом, главные кольца, если двигаться от периферии системы к центру, называются соответственно A, B и С. Щель шириной в 4700 километров, известная как Щель Кассини, разделяет между собой кольца A и B.
Другие, более тусклые кольца открывались по мере того, как совершенствовались технологии изготовления телескопов. «Вояджер-1» обнаружил самое близкое к центру системы кольцо D в 1980 г. Рядом с кольцом А, охватывая его снаружи, находится кольцо F, которое, в свою очередь, охватывается кольцами G и E, лежащими на значительном удалении от остальных колец системы.
Сами кольца содержат значительное число щелей и структур. Некоторые из них созданы многочисленными небольшими спутниками Сатурна, в то время как природа других из них до сих пор продолжает ставить в тупик астрономов.
Сатурн не единственная планета Солнечной системы, имеющая кольца – Юпитер, Уран и Нептун также располагают тусклыми системами колец – но со своими спутниками, система которых простирается на три четверти расстояния от Земли до Луны (282000 километров), он, без сомнения, формирует наиболее впечатляющую и доступную для наблюдения систему колец в Солнечной системе.
Школу я закончила достаточно давно, но в памяти хорошо сохранились уроки астрономии. Мне всегда было интересно слушать рассказы о планетах Солнечной системы . Космическое пространство манит своей красотой и неизведанностью. Так, например, Сатурн считается самой красивой планетой . Расскажу и вам, почему именно эта планета получила такое звание.
Кольца Сатурна
Есть несколько планет, окруженных кольцами. Самая известная среди них - это Сатурн. Ее узнать несложно. Сатурн окружает целая система кольцевых образований . Состав их давно известен:
- измельченные частицы льда;
- пыль;
- космический мусор .
Кольца Сатурна хорошо просматриваются через телескоп с Земли. Это возможно благодаря тому, что частицы льда имеют способность отражать солнечный свет.
Кольца Сатурна поделены на семь классов , обозначенных первыми английскими буквами алфавита: А, В, С, D, Е, F, G. Первые три кольца А, В и С лучше всего видно с Земли. Если рассматривать эти кольца более детально, то каждое из них состоит еще из тысячи мелких колец . Основные кольца не все прилегают плотно друг к другу. Между ними имеются довольно большие разрывы.
Как образовались кольца Сатурна
Есть два предположения , как могли возникнуть кольца у планеты Сатурн. Согласно первому предположению, причиной образования колец послужило крушение спутника, астероида или кометы, находившегося на близком расстоянии от Сатурна. Такое разрушение могло произойти из-за воздействия приливной силы планеты . Космическое тело могло настолько близко притянуть к ней, что оно просто разорвалось на мелкие кусочки.
По второй гипотезе, кольца Сатурна представляют собой остатки огромного околопланетного облака . Можно предположить, что из крупных его частей сформировались спутники планеты , а маленькие до сих пор имеют раздробленный вид . Это связано с тем, что Сатурн не имеет постоянного притяжения, и части облака не смогли полностью соединиться, а поэтому так и находятся в раздробленном виде. Фотографии этой планеты впечатляют. Не зря большинство ученых называют Сатурн самой красивой планетой.
Властелин колец. Сатурн является второй по величине планетой Солнечной системы после Юпитера. Также как и Юпитер, он относится к газовым гигантам. Диаметр Сатурна 120 тысяч километров, что в 10 раз больше земного. При таких размерах плотность Сатурна в 8 раз меньше плотности Земли. Из этого следуют и удивительные свойства этого гиганта, впрочем, присущие всем газовым гигантам. Имея массу, в 95 раз превышающую массу Земли, по объему он больше в 760 раз! Атмосферу Сатурна составляют облака, состоящие из аммиака. На поверхности планеты (если так можно сказать про газового гиганта) бушуют сильнейшие ураганы. Сила ветра на экваторе достигает фантастических по нашим меркам 1800 километров в час!
Открытие колец. Впервые обнаружил кольца у планеты итальянский астроном Галилео Галилей. Вначале было высказано предположение, что планету окружают облака газа. Спустя несколько десятилетий Гюйгенс с помощью уже более совершенных инструментов определил, что это было кольцо. Конечно же, уровень развития астрономии тогда не позволял более детально рассмотреть строение кольца. Действительно, в то время кольцо казалось однородным. Лишь спустя два века выяснилось, что кольцо на самом деле состоит из миллионов мелких частиц. Впоследствии выяснилось, что вокруг планеты не одно, а несколько колец.
Наконец, в прошлом веке на орбите Сатурна побывали космические зонды «Пионер-2» (1979), «Вояджер-1» (1980) и «Вояджер-2» (1981) которые помогли вблизи рассмотреть таинственные кольца.
Строение колец. Из чего же состоят кольца? Само по себе строение колец явление уникальное. Как уже говорилось, колец у Сатурна несколько. Для удобства их обозначили буквами латинского алфавита. Внешнее кольцо А, среднее В, и мелкие кольца С, D, E. Среднее кольцо самое яркое. Можно отметить и промежуток, который находится между кольцами, А и В, так называемая «щель Кассини» шириной в 5000 километров. В свою очередь, кольца состоят из тысячи мелких колец. Оказалось, что кольца состоят из мелких кусков льда и камня. Размеры частиц колеблются в диапазоне от пылинок до нескольких сот метров.
Размеры колец различны. Ширина колец составляет тысячи километров, а толщина всего 12−120 м. Диаметр внешнего кольца, А составляет 275 тысяч километров, ширина около двух километров.
Гипотезы происхождения колец. Есть несколько гипотез происхождения колец. По одной из них сила тяготения планеты захватила и уничтожила пролетающую мимо комету гигантских размеров.
Согласно второй гипотезе кольца возникли вместе с Сатурном, около четырех миллиардов лет назад. Однако последние исследования опровергли эту теорию. Выяснилось, что возраст колец составляет несколько сот миллионов лет.
Есть также предположение, что кольца могли возникнуть от столкновения планеты с гигантским астероидом, обломки которого и составляют кольца.
Хотя, судя по размерам колец, одной кометы или астероида для формирования колец явно бы не хватило. Возможно, тут можно рассматривать и совокупность нескольких факторов.
Кольца не уникальны. В 1977 году было сделано открытие, развенчавшее миф об уникальности колец Сатурна. При наблюдении Урана обнаружилось, что он также имеет свою систему колец. Кольца Урана, в отличие от своего собрата, оказались состоящими из черных частиц, поэтому они менее заметны. Частицы колец Сатурна покрыты белым инеем. К тому же кольца Урана намного меньше. В 1979 году тонкие кольца были открыты также у Юпитера. Наконец в 1989 году были открыты кольца у Нептуна. Конечно же, открытые кольца у этих планет несравненно слабее мощной системы Сатурна. Тут впору призадуматься, почему нет колец у планет земной группы?
Судьба колец. Как ни печально, но Сатурну в будущем все же придется расстаться со своим украшением. Рано или поздно под воздействием сил тяготения им суждено быть поглощенными своим хозяином.
Кольца Сатурна - система плоских концентрических образований изо льда и пыли, располагающаяся в экваториальной плоскости Сатурна. Кольцевая система Сатурна является самой известной в Солнечной системе.
История открытия колец Сатурна
В 1610 году Галилео Галилей был первым, кто увидел кольца Сатурна, он наблюдал их в свой телескоп с 20-кратным увеличением, но не идентифицировал их как кольца. Он подумал, что эти кольца представляли собой гигантские спутники планеты, находившиеся по разные стороны от неё. Однако дальнейшие наблюдения, проводившиеся учёным в течение нескольких последующих лет, показали, что эти кольца меняли свою форму и даже исчезали полностью, по мере того как менялся их наклон по отношению к Земле.
В 1655 году Христиан Гюйгенс стал первым человеком, который предположил, что Сатурн окружён кольцом. Он соорудил телескоп-рефрактор с 50-кратным увеличением, намного большим, чем телескоп Галилея, в который он наблюдал Сатурн. Астроном Кристиан Гюйгенс предположил, что эти странные тела были твёрдыми, наклонёнными кольцами.
В 1660 году другой астроном предположил, что эти кольца состояли из небольших спутников – догадка, которая не могла получить подтверждения в течение почти 200 последующих лет.
В 1675 году Джованни Доменико Кассини определил, что кольцо Сатурна состоит из двух частей, разделённых тёмным промежутком, который позднее был назван делением (или щелью) Кассини.
В 1837 году Иоганн Франц Энке заметил промежуток в кольце A, который назвали делением Энке.
В 1838 году Иоганн Готтфрид Галле обнаружил кольцо внутри кольца B, однако его открытие не было принято всерьёз, и получило признание лишь после переоткрытия этого кольца в 1850 году У. К. Бондом, Д. Ф. Бондом и У. Р. Дейвсом, его стали называть кольцом C, или креповым кольцом.
В 1859 году Джеймс Клерк Максвелл показал, что кольца не могут быть цельными твёрдыми, ибо тогда они оказались бы нестабильными и были бы разорваны на части. Он предположил, что кольца состоят из множества мелких частиц. В своей единственной астрономической работе, опубликованной в 1885 году, Софья Ковалевская показала, что кольца не могут быть ни жидкими, ни газообразными. Предположение Максвелла было доказано в 1895 году благодаря эффекту Доплера спектроскопическими наблюдениями колец, выполненными Аристархом Белопольским в Пулково и Джеймсом Эдуардом Килером в обсерватории Аллегени.
Составное изображение колец Сатурна D, C, B, A и F (слева направо) в натуральных цветах по снимкам аппарата Кассини на неосвещённой стороне Сатурна, 9 мая 2007. 
Название
Расстояние до центра Сатурна
67000 — 74500 км.
74500 — 92000 км.
Щель Коломбо
Щель Максвелла
Щель Бонда
88690 — 88720 км.
Щель Дейвса
90200 — 90220 км.
92000 — 117500 км.
Деление Кассини
117500 — 122200
Щель Гюйгенса
Щель Гершеля
118183 — 118285 км.
Щель Рассела
118597 — 118630 км.
Щель Джефриса
118931 — 118969 км.
Щель Койпера
119403 — 119406 км.
Щель Лапласа
119848 — 120086 км.
Щель Бесселя
120236 — 120246 км.
Щель Барнарда
120305 — 120318 км.
122200 — 136800 км.
Щель Энке
Щель Килера
Деление Роша
136800 — 139380 км.
165800 — 173800 км.
180000 — 480000 км.
Система колец разделена на несколько частей. Эти кольца получили свои названия по алфавиту в соответствии с датами их открытия. Таким образом, главные кольца, если двигаться от периферии системы к центру, называются соответственно A, B и С. Щель шириной в 4700 километров, известная как Щель Кассини, разделяет между собой кольца A и B.
Кольцо A (внешнее из классических) обладает очень резким краем, что трудно объяснить в рамках старых представлений о динамике колец. Кроме того, в нескольких тысячах километров от внешнего края кольца A находится одно из самых удивительных колец Сатурна - кольцо F. Оно очень узкое, причем иногда удается наблюдать его свитым из нескольких колец-«шнуров». Исследование динамики этих колец и близких к ним небольших спутников показало, что именно спутники поддерживают резкую границу колец F и А (а возможно, определяют и другие их особенности). Своим гравитационным воздействием спутники как бы фокусируют движение отдельных частиц в кольцах, не допуская их выпадения из общего ансамбля.
Кольца Сатурна состоят из миллиардов частиц, размеры которых колеблются от нескольких миллиметров до десятка километров. Состоящие преимущественно из водяного льда, эти кольца также втягивают в свою систему каменистые метеороиды, движущиеся сквозь космическое пространство. Сами кольца содержат значительное число щелей и структур. Некоторые из них созданы многочисленными небольшими спутниками Сатурна, в то время как природа других из них до сих пор продолжает ставить в тупик астрономов.
Две крошечные луны вращаются в промежутках (щели Энке и Килера) между колец и держат промежутки открытыми. Другие частицы (от десятков до сотен метров) слишком малы, чтобы их увидеть, но они создают винтовые объекты в кольцах, которые позволяют нам их видеть.
Происхождение колец Сатурна
Согласно новой модели, было несколько последовательных поглощений Сатурном его спутников, миллиарды лет назад обращавшихся вокруг молодого газового гиганта. Расчеты Кануп показывают, что после формирования Сатурна, примерно 4,5 миллиарда лет назад, на заре Солнечной системы, вокруг него вращалось несколько крупных спутников, каждый из которых был в полтора раза больше Луны. Постепенно из-за гравитационного воздействия эти спутники один за другим «сваливались» в недра Сатурна. Из «первичных» спутников на сегодняшний день остался только Титан. В процессе схода со своих орбит и вхождения в спиральную траекторию эти спутники разрушались. При этом легкая ледяная составляющая оставалась в космосе, тогда как тяжелые минеральные компоненты небесных тел поглощались планетой. Впоследствии лед захватывался гравитацией следующего спутника Сатурна, и цикл вновь повторялся. Когда произошел захват Сатурном последнего из своих «первичных» спутников, ставшего гигантским ледяным шаром с твердым минеральным ядром, вокруг планеты образовалось «облако» изо льда. Фрагменты этого «облака» имели от 1 до 50 километров в диаметре и сформировали первичное кольцо Сатурна. По массе это кольцо превышало современную систему колец в 1 тысячу раз, однако в течение последующих 4,5 миллиарда лет соударения образующих кольцо ледяных глыб привели к измельчению льда до размеров градин. При этом большая часть вещества была поглощена планетой, а также утрачена при взаимодействии с астероидами и кометами, многие из которых также стали жертвами гравитации Сатурна.