Главная - Планеты гиганты - САТУРН. КОЛЬЦА


САТУРН. КОЛЬЦА
Наука - Планеты гиганты

C Земли в телескоп хорошо видны три кольца: внешнее, средней      яркости кольцо А; среднее, наиболее яркое кольцо В и внутреннее, не яркое полупрозрачное кольцо С, которое иногда называется креповым. Кольца чуть белее желтоватого диска Сатурна. Расположены они в плоскости  экватора планеты и очень тонки: при общей ширине в радиальном    направлении примерно 60 тыс. км они имеют толщину менее 3 км. спектроскопически было установлено, что  кольца  вращаются  не  так,  как твердое тело, - с расстоянием от Сатурна скорость убывает. Более того,  каждая  точка колец имеет такую скорость, какую имел бы на этом расстоянии спутник, свободно движущийся вокруг Сатурна  по  круговой орбите.  Отсюда  ясно: кольца Сатурна по существу представляют собой      колоссальное скопление мелких твердых частиц, самостоятельно обращающихся вокруг планеты. Размеры частиц столь малы, что их не видно не только в земные телескопы, но и с борта космических аппаратов. Характерная особенность строения колец - темные кольцевые  промежутки  (деления),  где  вещества  очень мало. Самое широкое из них (3500 км) отделяет кольцо В от кольца А и называется делением  Кассини в честь астронома, впервые увидевшего его в 1675 году. При исключительно хороших атмосферных условиях таких делений с Земли видно свыше десяти. Природа их, по-видимому, резонансная. Так, деление Кассини  - это область орбит, в которой период обращения каждой частицы вокруг Сатурна ровно вдвое меньше, чем у ближайшего крупного спутника Сатурна - Мимаса. Из-за такого совпадения  Мимас  своим  притяжением      как  бы  раскачивает частицы, движущиеся внутри деления, и в конце      концов выбрасывает их оттуда.

Бортовые камеры Вояджеров показали, что с близкого расстояния      кольца Сатурна похожи на граммофонную пластинку: они как бы расслоены на тысячи отдельных узких колечек с темными прогалинами между ними. Прогалин так много, что объяснить их резонансами с периодами обращения спутников Сатурна уже невозможно. Чем же объясняется эта тонкая структура? Вероятно,  равномерное распределение частиц по плоскости колец механически неустойчиво. Вследствие  этого  возникают  круговые  волны плотности - это и есть наблюдаемая тонкая структура.

Помимо колец А,В и С Вояджеры обнаружили еще четыре: D,E,F  и G. Все они  очень разрежены и потому неярки. Кольца D и E с трудом     видны с Земли при особо благоприятных условиях; кольца F и G обнаружены впервые. Порядок обозначения колец объясняется историческими причинами, поэтому он не совпадает с алфавитным. Если расположить кольца по мере их удаления от Сатурна, то мы получим ряд: D,C,B,A,F,G,E. Особый интерес и большую дискуссию вызвало кольцо F. К  сожалению,  вывести  окончательное суждение об этом объекте пока не удалось, так как наблюдения двух Вояджеров не согласуются  между  собой.  Бортовые камеры Вояджера-1 показали, что кольцо F состоит из нескольких колечек общей шириной 60 км, причем два из них  перевиты  друг  с  другом,  как шнурок. Некоторое время господствовало мнение, что ответственность за эту необычную конфигурацию несут два  небольших  новооткрытых спутника, движущихся непосредственно вблизи кольца F, -  один из внутреннего края, другой - у внешнего  (чуть  медленнее первого, так как он дальше от Сатурна). Притяжение этих спутников не дает крайним частицам уходить далеко от его середины, то есть спутники как бы пасут частицы, за что и получили название  пастухов . Они  же, как  показали расчеты, вызывают движение частиц по волнистой линии, что и создает наблюдаемые переплетения компонентов кольца. Но Вояджер-2 , прошедший близ Сатурна девятью месяцами позже, не обнаружил в кольце F ни переплетений, ни каких-либо других искажений формы, - в частности, и в непосредственной близости от пастухов .  Таким образом, форма кольца оказалась изменчивой. Для суждения о причинах  и закономерностях  этой изменчивости двух наблюдений, конечно, мало. С Земли же наблюдать кольцо F современными  средствами  невозможно - яркость его слишком мала. Остается надеяться, что более тщательное  исследование полученных Вояджерами снимков кольца прольет свет на эту проблему.

Кольцо D - ближайшее к планете. Видимо,  оно  простирается  до самого облачного шара Сатурна. Кольцо E - самое внешнее. Крайне разряженное, оно в то же время наиболее широкое из всех - около 90 тыс. км. Величина зоны, которую оно занимает, от 3,5 до 5 радиусов планеты. Плотность вещества в кольце E возрастает по направлению к орбите спутника Сатурна  Энцелада. Возможно, Энцелад - источник вещества этого кольца. Частицы колец Сатурна, вероятно, ледяные, покрытые сверху  инеем. Это было известно еще из наземных наблюдений, и бортовые приборы космических  аппаратов  лишь подтвердили правильность такого вывода. Размеры частиц главных колец оценивались из  наземных наблюдений в пределах от сантиметров до метров (естественно, частицы не могут быть одинаковыми по величине: не исключается также, что в разных кольцах типичный поперечник частиц различен). Когда Вояджер-1 проходил вблизи Сатурна, радиопередатчик космического аппарата последовательно пронизывал радиолучом не волне 3,6 см. кольцо А,  деление Кассини и кольцо С. Затем  радиоизлучение было  принято  на Земле и подверглось анализу. Удалось выяснить, что частицы указанных зон рассеивают радиоволны преимущественно  вперед, хотя  и  несколько по-разному. Благодаря этому оценили средний поперечник частиц кольца А в 10 м, деления Кассини - в 8 м и кольца С  - в 2 м. Сильное рассеяние вперед, но на этот раз в видимом свете, обнаружено у колец F и E. Это означает наличие в них значительного количества  мелкой  пыли  (поперечник пылинки около десятитысячных долей миллиметра). В  кольце В обнаружили новый структурный элемент – радиальные образования, получившие названия спиц из-за внешнего  сходства  со спицами  колеса.  Они также состоят из мелкой пыли и расположены над плоскостью кольца. Не исключено, что спицы удерживаются там силами электростатического отталкивания.  Любопытно  отметить:  изображения спиц были найдены на некоторых зарисовках Сатурна, сделанных еще в прошлом веке. Но тогда никто не придал им значения. Исследуя  кольца,  Вояджеры   обнаружили  неожиданным эффект - многочисленные кратковременные всплески радиоизлучения, поступающего от колец. Это не что иное, как сигналы от электростатических  разрядов - своего рода молнии. Источник электризации частиц, по-видимому, столкновения между ними. Кроме того, была открыта окутывающая кольца газообразная атмосфера  из  нейтрального атомарного водорода. Вояджерами наблюдалась линия Лайсан-альфа (1216 А) в ультрафиолетовой части спектра. По  ее    интенсивности оценили число атомов водорода в кубическом сантиметре атмосферы. Их оказалось примерно 600. Нужно сказать, некоторые ученые задолго до запуска  к  Сатурну космических аппаратов предсказывали возможность существования атмосферы у колец Сатурна. Вояджерами была также сделана попытка измерить  массу колец. Трудность  состояла в том, что масса колец по крайней мере в миллион раз меньше массы Сатурна. Из-за этого траектория движения  космического аппарата вблизи Сатурна в громадной степени определяется мощным притяжением самой планеты и лишь ничтожно возмущается слабым притяжением колец. Между тем именно слабое притяжение и необходимо выявить. Лучше всего для этой цели подходила траектория Пионера-11 . Но анализ измерений траектории аппарата по его радиоизлучению показал, что кольца ( в пределах точности измерений) на движение аппарата не повлияли.  Точность же составила 1,7 х 10 массы Сатурна. Иными словами, масса колец заведомо меньше 1,7 миллионных долей массы планеты.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Планеты соседи:

Нептун. Общие сведения

News image

Нептун - восьмая по счету планета Солнечной системы. Средняя удаленность Не...

Марс. Атмосфера

News image

Планета окутана газовой оболочкой - атмосферой, которая имеет меньшую плотность, че...

Открытие спутника

News image

22 июня 1978 г. Дж. У. Кристи из Морской обсерватории в ...

Строение Солнца

News image

ЯДРО - где температура в центре равна 27 м...

В космосе...

Мой взгляд на космические журналы. Космонавт У Цзе о «Н

News image

Уже достаточно давно у меня сформировалось определенное отношение к космическим журналам. В 1997 г. я приехал учиться в российский Центр по...

Следы недавних вулканических извержений на Меркурии

News image

Астрономы обнаружили очередные доказательства недавнего вулканического прошлого Меркурия. Свои результаты они представили на съезде Американского геологического общества в Портленде, а кр...

Экипаж экспедиции на МКС выполнил его главную задачу

News image

Экипаж 17-й экспедиции на МКС - российские космонавты Сергей Волков и Олег Кононенко, совершающие первый в жизни выход в открытый ко...

Ученые объясняют красный цвет Марса сильными ветрами

News image

Ученые предложили новую гипотезу, объясняющую красный цвет Марса. По мнению исследователей, поверхность планеты приобрела характерный цвет из-за сильных ветров. О св...

Авторизация



Новости космонавтики:

Каркасный дом

News image

Каркасная технология строительства домов считается самой подходящей для климатических условий нашей страны, она станет обеспечивать замечательный тепловой комфорт, и в комнатах будет присутствовать благоприятная ...

Купить игровую мышь: рекомендации экспер

News image

Регулярная работа за ноутбуком имеет кучу своих плюсов. Однако существуют и недостатки, так как, например, транспортировка его держа в руках – далеко не всегда хорошая ...

Шпунт л 5 (технические характеристики, Г

News image

Фактически за все время своего существования человек что-то строил. С каждым днем разрабатываются новые технологии строительства зданий и конструкций самых различных масштабов.  Работа экспертов на ...

Выбрать и купить шарико винтовую пару ил

News image

Практически каждый директор предприятия обязательно должен иметь на вооружении мелкий или крупный набор деталей для производственных машин. Это могут быть как детали или механизмы для ...