Кольца Сатурна это самое живописное явление в Солнечной системе.
Кто первый увидел кольца Сатурна?
Первым кольца Сатурна увидел в 1610 году итальянский ученый Галилео Галилей, когда направил на Сатурн изготовленный им телескоп. Свое впечатление он выразил так: «У Сатурна есть два уха». Используя более сильный телескоп, голландец Кристиан Гюйгенс в 1655 году разглядел то, чего не увидел Галилей. Он наблюдал вокруг Сатурна великолепные кольца, подвешенные в пространстве.
Как бы подвешенные к бледной желто – коричневой планете, кольца блестят и сияют в лучах далекого Солнца. Так же как и Юпитер, Сатурн - это гигантский газовый мир, покрытый водородной атмосферой и ледяными облаками из аммиака и водяного льда. Поверхность планеты - жидкий металла подобный водород. Сияющие кольца Сатурна состоят из замерзшей воды - льда.
Материалы по теме:
Почему неон светится?
Из чего состоят кольца Сатурна?
Они состоят из кусков льда разных размеров - от кубиков, которые уместились бы в стакане с прохладительным напитком, до айсбергов средней величины. При взгляде издали кажется, что кусочки льда, вращающиеся вокруг Сатурна со скоростью 72 000 километров в час, образуют несколько широких колец. До полетов «Вояджера-1» и «Вояджера-2», которые исследовали Сатурн, пролетая мимо него, с близкого расстояния, многие ученые полагали, что вокруг Сатурна вращаются три или четыре ледяных кольца.
Первые же снимки, присланные космическими кораблями, оказались откровением. Вместо нескольких колец их было несколько тысяч. Кое-где между кольцами видны глубокие щели, но в основном кольца располагались очень близко друг к другу, как бороздки в компакт – диске.
Интересный факт: каждое кольцо Сатурна состоит из сотен тысяч кусочков льда.
Камеры космических кораблей «Вояджеров» оказались слишком далеко от колец, чтобы получить качественные снимки отдельных льдинок. Но из снимков становится ясно, что кольца очень тонки: сквозь них видны звезды. Еще один сюрприз. Прозрачные соединения между кольцами - это куски льда размерами от одного до девяноста километров в поперечнике, которые называют лунками. Не путать с настоящими лунами Сатурна. Считается, что сила притяжения лунок вместе с гравитацией настоящих спутников Сатурна обуславливает пространственную ориентацию колец.
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.
В большой телескоп у Сатурна видны три кольца: внешнее средней яркости кольцо, среднее, самое яркое, и внутреннее полупрозрачное кольцо ("креповое"). В порядке удаления от Сатурна они обозначаются буквами латинского алфавита: С, В, А.
В особо благоприятный период 1966 года, когда кольца были повернуты к земному наблюдателю своей неосвещенной стороной и почти ребром (а это значит, что яркие кольца не мешали наблюдениям), было открыто очень слабое самое внешнее кольцо, Еще одно кольцо (тоже очень слабое) было замечено наземными наблюдателями во внутреннем пространстве между "креповым" кольцом С и самой планетой.
Космические посланцы подтвердили наличие у Сатурна этих крайне разреженных колец и уточнили: самое внешнее кольцо представлено тремя самостоятельными кольцами, разделенными промежутками. Внешний радиус самого внешнего из этих трех колец охватывает зону до 6 радиусов планеты, то есть достигает 360 тыс. км.
Итак, общая структура колец Сатурна представлена семью более или менее широкими кольцами, разделенными промежутками. Но свыше 99% отражаемого солнечного света дают лишь два кольца, которые хорошо наблюдаются с Земли: среднее, самое яркое, и отделенное от него щелью Кассини внешнее кольцо.
Очень интересные результаты были получены "Вояджерами". "Вояджер-1" показал, что видимые в телескопы широкие кольца Сатурна состоят из сотен узких колец. А "Вояджер-2", имевший более чувствительные телевизионные камеры, "увидел", что все узкие кольца разделяются на еще более узкие колечки, которые подобны бороздкам на граммофонной пластинке. Число таких колечек в пределах разрешения камер (около 100 м) достигает примерно 10 тыс. На самом же деле их может быть свыше100 тыс. Но почему частицы в кольцах заполняют не все пространство равномерно, а группируются в узкие колечки?
Советские ученые А. М. Фридман и В. Л. Поляченко объяснили это тем, что кольцо, равномерно заполненное частицами, обладает большей потенциальной энергией, чем кольцо, разделенное на отдельные колечки. А так как любая физическая система стремится принять положение, соответствующее минимуму потенциальной энергии, то эволюция колец и привела их к нынешнему состоянию.
Давно доказано, что кольца Сатурна состоят из миллиардов мелких частиц, каждая из которых обращается вокруг планеты наподобие крошечной луны. Ученых интересовали размеры этих мини-лун и их химический состав. Еще из наземных спектральных наблюдений было известно, что частицы колец, вероятно, ледяные. Бортовые приборы, установленные на космических аппаратах, подтвердили правильность такого вывода. При той весьма низкой температуре, какую имеют кольца (средняя -206°С), это действительно могут быть целиком ледяные частицы или же покрытые слоем льда (с каменной "косточкой" внутри). Они очень малы, и разглядеть их не удалось даже с помощью телевизионных камер космических аппаратов, пролетавших вблизи Сатурна. И все же космические эксперименты помогли достаточно надежно оценить физико-химические характеристики этих невидимых частиц.
Поперечники частиц измерялись методом радиозатмения космического аппарата кольцами Сатурна. Радиолуч КА последовательно пронизывал внешнее кольцо, щель Кассини, внутреннее, самое светлое кольцо и находящееся внутри него "креповое" кольцо. При прохождении радиоволн через то или иное кольцо происходило их рассеяние на частицах кольца. По характеру рассеяния радиоволн было установлено, что средний поперечник частиц различен - от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров. Самые мелкие из них сосредоточены в "креповом" кольце, самые крупные (размером с дом) - во внешнем. В кольцах встречаются и большие глыбы - до нескольких сотен метров в поперечнике. Сильное рассеяние, но не радиоволн, а видимого света, обнаружено у двух колец из числа самых внешних. Это свидетельствует о наличии в их составе значительных количеств мелкой пыли.
Исследователей интересовал также вопрос: состоят ли частицы колец целиком изо льда или только покрыты льдом? Раскрыть эту загадку помогла радиолокация. Как известно, каменистые частицы поглощают радиоволны, а частицы колец оказались хорошими отражателями радиоволн. Следовательно, кольца Сатурна в основном ледяные.
Эта огромная система колец, достигающая в диаметре удвоенного расстояния Земля-Луна, оказалась на удивление очень тонкой. Если судить по снимкам, переданным "Вояджером-2", толщина колец на некоторых участках составляет 150 м, а есть места, где она едва достигает 100 м. По-видимому, толщина колец изменяется от нескольких десятков до нескольких сотен метров и соизмерима с размерами самых крупных частиц.
Космическими аппаратами была также сделана попытка измерить массу колец. Скорее всего, она близка к одной десятимиллионной доле массы самого Сатурна, или к одной стотысячной массы Земли, или равна примерно одной тысячной массы Луны.
Завершая рассказ о кольцах Сатурна, хотелось бы еще раз коснуться проблемы их происхождения. Кольца могли образоваться в результате разрушения мощными приливными силами одного из близких спутников Сатурна.
Московский астроном М. С. Бобров уже давно высказывал идею, что кольца Сатурна - не спутник, разорванный притяжением планеты, а, наоборот, частицы протопланетного вещества, которым приливные силы воспрепятствовали сформироваться в единый спутник. Поэтому область колец Сатурна, возможно, почти единственное место в Солнечной системе, где сохранились остатки первичной, допланетной материи. Ее изучение могло бы пролить свет на историю происхождения планет.
Сатурн - одна из самых завораживающих планет как для профессиональных, так и для астрономов-любителей. Наибольший интерес к этой планете у нас вызывают его характерные кольца. Хоть их и не увидеть невооружённым глазом, любой желающий может разглядеть эти впечатляющие кольца даже через самый слабый телескоп.
И хотя нам эта система образований видится, как одно массивное широкое кольцо, вращающееся по орбите планеты, кольцевая система Сатурна состоит из множества различных колец, отличающихся друг от друга плотностью, толщиной и шириной.
Состоящие преимущественно изо льда и пыли, кольца Сатурна удерживаются на орбите сложными гравитационными воздействиями газового гиганта и его спутниками, причём некоторые из них фактически расположены в пределах колец.
Факты про кольца Сатурна приобретают ещё большую яркость и реальность, если сопровождаются фотографиями, сделанными бесчисленными телескопами и пролетающими мимо них космическими аппаратами. Несмотря на то, что человечество узнало немало о кольцах с тех пор, как они были впервые обнаружены четыре столетия назад, учёные продолжают исследовать их, чтобы пополнить свои знания.
Вдохновитесь их красотой и величием, прочитав эти 25 фактов про кольца Сатурна и посмотрев столько же замечательных фотографий!
25. В 1610 году знаменитый астроном и враг церкви Галилео Галилей стал первым человеком, направившим свой телескоп на Сатурн. Он увидел странные, нечёткие формы возле планеты. А поскольку его телескоп был недостаточно мощным, он не понял, что это были кольца Сатурна.
24. Кольца Сатурна состоят из миллиардов частиц льда и осколков, размеры которых варьируются от одного сантиметра до десяти метров.
23. Невооружённым глазом мы можем увидеть пять планет: Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн. Но чтобы разглядеть кольца Сатурна, понадобится телескоп, как минимум, с 20-кратным увеличением.
22. Кольцам дают названия в алфавитном порядке, основываясь на дате их обнаружения. Ближайшее к планете - кольцо D, затем идут кольца C, B, A, F, Янус/Эпиметей, G, Паллена и E.
21. Кольца Сатурна, как полагают, являются остатками проходящих планет (в основном), астероидов или разрушившихся спутников - в значительной степени потому, что 93% их массы состоят из воды в форме льда с незначительными примесями.
20. Первым, кто разглядел и определил кольца Сатурна, был нидерландский астроном Христиан Гюйгенс в 1655 году. Тогда он предположил, что газовый гигант имеет одно твёрдое, тонкое и плоское кольцо.
19. Источником материи кольца Е - льда - по мнению учёных, является шестой спутник Сатурна Энцелад, на поверхности которого активны гейзеры, выбрасывающие в космос огромные струи воды. Этот спутник очень важен для нас, поскольку под его поверхностью, предположительно, находится океан, в котором возможно существование жизни.
18. Каждое кольцо обращается вокруг Сатурна с разной скоростью.
17. Кольца Сатурна наиболее известны в Солнечной системе, однако другой газовый гигант, Юпитер, и ледяные гиганты Нептун и Уран также имеют кольца.
16. Кольца планеты могут служить своеобразной исторической записью, демонстрирующей свидетельства комет и метеоритов, пролетающих через них на своём пути столкновения с планетой. Учёные, изучающие кольцо С, обнаружили в его слоях зыбь, которая, как они предполагают, вызвана попаданием осколков комет или астероидов.
15. В то время как комета может оставить после себя в кольце отверстие, некое массивное тело - весом от 100 миллионов до 10 миллиардов тонн - столкнувшееся с кольцами в 1983 году, заставило их колебаться. Они будут колебаться ещё сотни лет.
14. Частицы в пределах колец Сатурна иногда могут собираться в вертикальные скопления, формируя образования высотой более 3 километров.
13. Сатурн является второй по скорости вращения планетой после Юпитера, делая полный оборот вокруг собственной оси за 10 часов 34 минуты 13 секунд. Из-за своей скорости планета приобретает выпуклую форму на экваторе (и более сплющенную на полюсах), что ещё больше подчёркивает её кольца.
12. Узкое кольцо F (хотя в действительности это три узких кольца), расположенное сразу за главной кольцевой системой Сатурна, по-видимому, имеет изгибы, изломы и скопления. Учёные предполагают, что в пределах структуры могут оказаться захваченными миниспутники, придавая кольцу скрученный и плетёный вид.
11. Чтобы оказаться на орбите Сатурна, автоматическая межпланетная станция "Кассини" аккуратно пролетела между кольцами F и G, прежде чем стать искусственным спутником планеты.
10. Щели в кольце А - щель Килера и щель Энке - имеют свои крошечные спутники: Дафнис внутри щели Килера и Пан внутри щели Энке.
9. Хотя кольца Сатурна отбрасывают тень в космос на 280.000 километров, их толщина, как правило, не превышает 9-ти метров.
8. В кольцах Сатурна были обнаружены образования, идущие поперёк колец и похожие на призраки, которые учёные назвали "спицами". Преобладает научное мнение, что это - заряженные электричеством слои мельчайших пылевидных частиц, которые могут формироваться и рассеиваться в течение всего нескольких часов.
Хотя учёным не понятно, что обуславливает их образование, существуют теории, включающие метеориты, ударяющиеся о кольца, или пучки электронов от молний в атмосфере Сатурна, вбрасываемые в кольца.
7. Второй по величине спутник Сатурна, Рея, может иметь собственную систему колец. Вокруг спутника никогда ранее не было обнаружено колец, и на настоящий момент существуют слабые доказательства этого, однако признаки торможения электронов возле Реи и наличие льда на поверхности спутника (от образований льда с кольца, которые выпадают с орбиты) оставляют этот вопрос нерешённым.
6. Несмотря на свой кажущийся размер, эти кольца в действительности являются довольно лёгкими. Крупнейший из 62 спутников Сатурна, Титан, составляет более 90% всей массы спутников, обращающихся по орбите этой планеты.
5. Деление Кассини - это промежуток в кольце, образовавшийся между главными кольцами B и A, разрыв пространства которого составляет 4700 километров.
4. Некоторые спутники Сатурна - особенно Пандора и Прометей - удерживают крайние частицы колец, не позволяя им уходить от них в стороны, то есь рассеиваться в космосе. Такие спутники называют спутниками-"пастухами", потому что они как бы "пасут" эти частицы.
3. Недавно вокруг Сатурна астрономами было обнаружено новое гигантское кольцо. Расположенное от поверхности планеты на расстоянии 3,7-11,1 миллиона километров, это кольцо наклонено на 27 градусов по отношению к плоскости остальных колец. Кроме того, его вращение происходит в обратном направлении.
2. Новое кольцо является настолько разреженным, что, попав в него, это трудно заметить, даже несмотря на то, что в его пределах может поместиться миллиард планет, по размеру сравнимых с Землёй. Кольцо было обнаружено лишь недавно, потому что его холодные частицы (около -193°С) можно заметить только с помощью инфракрасного телескопа.
1. Согласно открытиям, сделанным в 2014 году, учёные полагают, что, по крайней мере, несколько спутников Сатурна могли сформироваться на границах его колец.
Изображения границы кольца А демонстрируют то, что могло бы быть формированием небольшого спутника под воздействием гравитации. Поскольку многие спутники Сатурна являются ледяными, а частички льда являются основными компонентами колец, существует гипотеза, что спутники были сформированы отдалёнными кольцами, существовавшими в далёком прошлом.
Вот как они выглядят:
Кольца Сатурна необычайно тонки: хотя их диаметр около 250,000 км, их толщина не превышает 1.5 километров. Сатурн окружают три кольца (А, B и C), которые, как и экватор планеты, наклонены к плоскости ее орбиты под углом 26°45’. Есть и более слабые кольца – D, E, F. При ближайшем рассмотрении колец оказывается еще больше.
Внутренние части колец вращаются быстрее внешних.
Внешнее кольцо отделено от среднего темным промежутком - щелью Кассини. Среднее кольцо - самое яркое. От внутреннего кольца оно тоже отделено темным промежутком. Внутреннее темное и полупрозрачное кольцо называется креповым. Край его размыт, кольцо постепенно сходит на нет.
Эти кольца состоят из пыли, кусков льда и камней. Их размеры колеблются от сантиметра до нескольких метров.
Почему кольца плоские? Их форма - это результат действия двух сил: гравитационной (притяжения) и центробежной. Гравитационное притяжение стремится сжать их со всех сторон. Вращение колец препятствует сжатию поперек оси вращения, но не может помешать ее сплющиванию вдоль оси.
Откуда они появились? На этот счет существует две гипотезы.
Согласно первой теории, кольца появились в результате крушения неосторожного спутника, кометы или астероида, приблизившегося к Сатурну. Разрушение «чужеродного» тела могло произойти из-за влияния приливных сил гигантского Сатурна, буквально разорвавшего его "на клочки" своим мощным притяжением. Расчеты показали, что если бы спутник и образовался на таком расстоянии, на котором находятся кольца, то он был бы разорван под действием приливной силы на мелкие осколки.
По другой гипотезе, кольца Сатурна - это остатки огромного околопланетного облака. Из внешних областей этого облака сформировались спутники, а внутренние все еще пребывают в раздробленном состоянии, то есть в виде колец. Они не смогли сформировать спутники из-за непостоянного притяжения Сатурна, слишком беспорядочно вращались и соударялись, и из-за этого постоянно дробились, так что дошли до такого рыхлого состояния, что рассыпаются от малейшего толчка.
А знаете ли вы...
Первым кольца Сатурна обнаружил Галилео Галилей в 1610 году. Он увидел в свой телескоп очень расплывчатое изображение: Сатурн имел как бы два уха, или придатка: кольца Сатурна выглядели двумя туманными пятнами по бокам планеты. Галилей подумал, что это могут быть большие спутники: «Отдалённейшую из планет наблюдал тройною». По образному выражению Галилея, придатки напоминали «двух слуг, которые поддерживают старика Сатурна (бога времени у древних римлян) в его утомительном пути по небу».
Кроме колец Сатурн имеет 62 спутника. Самый известный и крупный – Титан. Это единственный спутник в Солнечной системе, на котором обнаружена атмосфера.