Кольца Сатурна: количество, из чего состоят, толщина и размер, названия и особенности

Сатурн – сама по себе одна из самых интересных планет в Солнечной системе. Она вторая по величине и шестая по удаленности от солнца. Также у нее самые большие во всей системе кольца. И именно кольца Сатурна привлекают ученых-астрофизиков со всего мира последние несколько десятилетий.

Сколько колец у Сатурна

Всего у Сатурна шесть колец. Каждое из них в зависимости от состава имеет свой цвет, плотность и размер. Называются они латинскими буквами от А до F в том порядке, в котором они были открыты учеными, поэтому алфавитный порядок не соблюден. Между кольцами и внутри них есть небольшие зазоры, известные, как щели, самая крупная из них – щель Энке (325 км в ширину).

Названия разных колец Сатурна
Названия разных колец Сатурна

Что представляют собой кольца Сатурна

Впервые кольца у планеты заметил Галилей. Но сперва он не понял, что это именно кольца. Его 20-мм телескоп не давал четкого изображения. Спустя 2 года, в 1612 году, Галилей снова наблюдал за планетой, но из-за того, что в то время было видно лишь ребро колец, ученый сильно озадачился этим. В своих письмах он называл Сатурн “тройной планетой”.

Однако уже через 44 года, в 1656 году ученый, наблюдавший за планетой в телескоп с линзой 50 мм, предположил, что эти неопознанные объекты представляют собой кольца Сатурна. Миф о “тройной планете” был разрушен.

У всех четырех газовых планет в нашей системе есть кольца, однако у Сатурна они были найдены первыми. Дело в том, что они являются самыми большими по отношению к собственной планете.

Разное раскрытие колец Сатурна
Разное раскрытие колец Сатурна

Из-за того, что расположены они не параллельно плоскости, по которой Сатурн вращается вокруг солнца, а под углом в 27 градусов, с земли их можно наблюдать в разном раскрытии. При максимальном они хорошо видны и похожи на обруч вокруг планеты, а при минимальном, когда можно увидеть только их ребро, представляют собой тонкую, едва различимую полоску. 

Из чего они состоят

Еще в XVII веке голландский механик и физик Христиан Гюйгенс ван Зёйлихем предположил, что кольца у Сатурна – это не сплошное тело, а огромное скопление мельчайших частиц, вращающееся вокруг планеты подобно тому, как Луна вращается вокруг Земли.

Доказать, из чего состоят кольца Сатурна, ученые смогли лишь в XIX веке (1895-96гг.). Это было сделано русским астрофизиком Аристархом Апполоновичем Белопольским и двумя его коллегами при помощи методов спектрометрии.

Современные ученые точно знают, что система колец Сатурна представляет собой скопление льда с различными примесями, в том числе силикатов, органики и космической пыли. От их пропорций зависит и цвет каждого кольца.
Смоделированное изображение структуры кольца Сатурна
Смоделированное изображение структуры кольца Сатурна

Размер этих частиц может колебаться от сантиметра до нескольких метров, однако, в основном это небольшие обломки диаметром не более метра. Из-за этого плотность колец крайне мала (всего 3% площади колец занято материей), а ширина их относительно диаметра ничтожна (в среднем около 70 м при диаметре меньшего кольца около 140 000 км).

Откуда у Сатурна кольца

Человечество не застало тот момент, когда у Сатурна появились кольца, поэтому ученые могут лишь строить гипотезы об этом.

У них есть несколько версий того, как это произошло:

  1. Кольца появились в результате столкновения крупного спутника планеты с метеоритом. Обломки, оставшиеся после столкновения, частично сошли с орбиты и упали на поверхность планеты или улетели в космос. Оставшиеся обломки хаотично вращались по орбите, сталкиваясь друг с другом до тех пор, пока не раздробились до размера небольших камней.
  2. Также спутник планеты мог разрушиться из-за гравитации самого Сатурна. Такое может произойти, если спутник слишком приблизится к планете и пересечет так называемый предел Роша. Из-за того, что большинство самых крупных спутников Сатурна образовалось раньше, чем планета окончательно сформировалась, изменения в ее гравитационном поле сдвинули их с орбит, заставив двигаться по спирали к планете. В движении спутник разрушался, оставляя за собой след из пыли и льда, который силой собственной гравитации не подхватывал следующий спутник. В результате этого его масса увеличивалась и он также падал на планету. Этот цикл продолжался до тех пор, пока Сатурн не потерял последний из своих первоначальных спутников.
  3. Существует и вариант, что материал, из которого сформированы кольца, никогда не представлял собой полноценный спутник. Из-за особенностей притяжения планеты обломки на его орбите не смогли собраться в полноценные спутники, не сформировались и были растянуты вдоль экватора в концентрические кольца.

Система колец

Из-за непостоянности притяжения Сатурна, его крупных спутников и магнитных полей, кольца представляют собой далеко не идеальную круглую форму, сужаясь, или наоборот, растягиваясь в разных местах под действием гравитации и магнитных полей.

Частично кольца удерживаются от смещения спутниками, называемыми “пастухами”. Они сдерживают частицы от рассеивания в пространстве, благодаря им формируются относительно ровные границы.

Скорость, с которой движутся обломки внутри колец, зависит от нескольких факторов, например, от их собственной массы и ускорения. Поэтому от частицы к частице она будет разной. Это становится причиной их постоянных столкновений. В результате этого высвобождается энергия и тепло, из-за которых более крупные кольца делятся на мелкие, создавая внутри каждого кольца эффект слоистости.

Главная причина, почему с Земли не видны кольца Сатурна — это угол их наклона. Они расположены таким образом, что большую часть времени с земли они видны лишь как тонкая полоса вдоль экватора планеты.

Снимок Сатурна с Земли в любительский телескоп
Снимок Сатурна с Земли в любительский телескоп
И хоть площадь их огромна, рассмотреть кольца Сатурна в телескоп получится вряд ли. Хорошо рассмотреть их с земли можно лишь раз в 14 лет, но даже для этого понадобится телескоп с апертурой не менее 15 мм. А чтобы разглядеть их в подробностях, апертура телескопа должна быть более 200 мм.

Цвет колец

Как уже было сказано, вид колец Сатурна зависит от их состава. Кольца, наиболее приближенные к планете (их также называют внутренними), имеют серовато-черный цвет из-за высокого содержания в них частиц микроскопической пыли.

Кольца в середине бело-желтые. Они состоят в основном изо льда и снега с различными загрязняющими примесями.

Снимок колец Сатурна с расстояния 1,8 млн. км
Снимок колец Сатурна с расстояния 1,8 млн. км

Внешние же кольца — желто-серые. В их составе в основном крупные куски камня и других материалов и лед.

Список всех колец Сатурна

В середине прошлого тысячелетия ученым было сложно даже предположить, сколько колец у Сатурна. Но по мере развития технического прогресса современные астрофизики смогли точно определить их количество и провести четкие границы между ними.

Кольца Сатурна, хоть и называются латинскими буквами, расположены не в алфавитном порядке. Их называли по мере открытия. Каждое из них имеет уникальные особенности. Диаметр колец Сатурна в несколько раз превышает диаметр самой планеты.

D-кольцо

Самое близкое к поверхности планеты кольцо. У него нет четко очерченной внутренней границы. Его частицы плавно перетекают во внешние слои атмосферы планеты. Состоит оно из мелкой пыли, кристаллов метанового льда и снега. Из-за разреженности частиц в нем определить цвет кольца точно довольно сложно. Его граница проходит на отметке 74 500 км от центра Сатурна.

C-кольцо

Его еще называют внутренним. Это первое кольцо, которое можно отчетливо наблюдать. Ширина — 17 500 км (74 500 — 92 000 км до центра Сатурна). В нем находятся гораздо более крупные частицы размером до нескольких метров. На него приходится менее 1% материала, содержащегося во всех кольцах планеты.

Схема расположения колец и щелей между ними
Схема расположения колец и щелей между ними
Внутри С-кольца располагается щель Коломбо. Через нее проходит орбита самого крупного спутника планеты — Титана.

B-кольцо

Самое яркое из всех колец и одно из самых интересных. На внешней его кромке имеется утолщение, ширина которого достигает 2,5 км. В нем также наблюдаются и известные радиальные образования, “спицы”, природа которых так до конца и неизвестна. Ширина кольца 25 500 км при толщине всего 5-10 метров.

Щель Кассини

Относительно свободное пространство, внутри которого расположено несколько небольших колец. Их материал схож и с тем, из которого состоит С-кольцо, из-за чего они похожи по цвету и толщине. Но, кроме них, в этом делении есть и несколько “настоящих” щелей. 

A-кольцо

Внешнее кольцо Сатурна состоит из скопления самых крупных обломков размером до 10 м. Внутри него вращаются сразу несколько спутников — Атлас, Данфис и Пан. На внутренней грани кольца можно заметить небольшие возмущения, происходящие из-за взаимодействия вещества с одним из спутников Сатурна — Янусом.

Ширина кольца — 14 600 км, а его толщина в среднем около 20 м. Согласно предположениям ученых, это самое молодое кольцо Сатурна.

F-кольцо

Самое тонкое из колец Сатурна. Его ширина около 300 метров, но местами достигает и 500 м, удаленность – 140 000 км. Технически, F-кольцо – это образование из трех более тонких колец. Из-за того, что формируется кольцо в основном за счет двух спутников планеты, оно немного вытянуто в эллипс. Оно расположено на некотором удалении от А-кольца и представляет собой полоску почти белого цвета. Его основной состав – лед.

Кольцо Януса-Эпиметея

Представляет собой крупицы материи, отколовшиеся от спутников Янус и Эпиметея после столкновения с астероидами. Ширина кольца — 5000 км, но его точная толщина неизвестна. Оно находится на удалении в 151 000 км от Сатурна.

G-кольцо

Находящееся на удалении в 166 000 км от планеты, G-кольцо отличается тем, что по ее внешнему краю проходит орбита спутника Эгеона. В результате этого взаимодействия по внешней кромке кольца образовалась своеобразная арка, занимающая примерно 12% окружности.

E-кольцо

Последнее из приближенных к планете колец. Оно расположено на удалении в 181 000 км от планеты и пролегает вдоль орбиты спутника Энцелада. Вещества, выброшенные в результате извержения его гейзеров, и служат основным материалом кольца.

Кольцо Фебы

Кольцо Фебы особенное по отношению ко всем остальным. Оно было открыто в 2009 году и находится на огромном удалении от Сатурна — 6 000 000 км. Его орбита отклонена от других колец на 27 градусов.

Инфракрасное изображение огромного внешнего кольца Фебы
Инфракрасное изображение огромного внешнего кольца Фебы

Также известно, что кольцо Фебы вращается в сторону противоположную вращению остальных колец. Это связано с тем, что по этой плоскости двигается 28-ой по удаленности от планеты спутник — Феба. А пыль, сдуваемая с него, и образует кольцо.

Интересные факты о кольцах Сатурна

Кольца и спутники: одно и то же?

Как известно, у Сатурна есть и спутники, и кольца. Но есть ли между ними разница?

Кольца можно назвать не сформировавшимися спутниками планеты. Причины, по которым это могло произойти, были уже описаны выше.

Несмотря на это, различий у двух этих явлений гораздо больше, чем сходств:

  1. Спутники планеты в отличие от колец обладают собственной гравитацией, которая влияет на планету так же, как и гравитация планеты влияет на спутник. Их взаимосвязь зависит от массы тел и их плотности. Чем больше тело по массе и чем оно плотнее, тем больше его влияние. Масса же кольца равномерно распределена по всей его площади, поэтому говорить о его влиянии на планету не приходится.
  2. Спутники выполняют функцию защиты планеты от астероидов. На большинстве спутников планет Солнечной системы можно наблюдать большое количество кратеров, оставшихся от попадания в них астероидов. Этому способствует собственная гравитация спутника. От колец же в этом плане толку мало. Из-за того, что основной их состав — небольшие частицы пыли и льда, движущиеся в пространстве, они практически не обладают собственным притяжением и тяжелое космическое тело, пролетающее сквозь такие скопления на огромной скорости, вряд ли получит серьезные повреждения.

В кольце может поместиться миллиард планет таких, как Земля

У планеты есть так называемое большое кольцо Сатурна (F-кольцо), которое было открыто относительно недавно. И хоть со стороны оно кажется довольно плотным, сквозь него можно без труда пролететь, не столкнувшись ни с одним обломком.

На самом деле внутри кольца много свободного пространства. Однако площадь, которую оно занимает, невероятно велика. Она настолько огромна, что в пространстве таких размеров можно разместить миллиард планет размером с Землю.

Темные полосы, идущие поперек колец

Уже давно ученые наблюдают призрачные радиальные линии на кольцах. Было выдвинуто уже множество теорий по поводу того, откуда они берутся, но к единому мнению астрофизики еще не пришли.

Снимок линий поперек колец Сатурна
Снимок линий поперек колец Сатурна

Вертикальные “Бугорки” на кольцах

Под действием кинетической энергии обломки вещества в местах высокой концентрации могут притягиваться друг к другу и образовывать комки достаточно больших размеров. Для наблюдателя со стороны эти образования выглядят как бугорки на поверхности колец. Они формируются постоянно и разрушаются вследствие столкновения с себе подобными.

Скорость вращения

Скорость колец Сатурна непостоянна, ведь у каждого кольца она своя. Ее величина зависит от удаленности кольца. Чем ближе оно к поверхности планеты, тем выше скорость. Также у обломков внутри колец есть собственная скорость вращения.

Кольца названы в алфавитном порядке

Астрофизики называли кольца латинскими буквами, когда открывали каждое из них, поэтому по мере отдаления от планеты порядок не соблюден. 

Порядок колец Сатурна по мере удаления от планеты:

  1. D-кольцо
  2. С-кольцо
  3. B-кольцо
  4. А-кольцо
  5. F-кольцо
  6. G-кольцо
  7. Е-кольцо
Эти семь колец – главные кольца Сатурна. Они были открыты первыми и отчетливо видны на орбите планеты даже без детального рассмотрения.

Между ними также есть несколько колец, названных в честь спутников, благодаря которым образовались эти кольца. Например, кольцо Паллены или кольцо Януса-Эпиметея.

Герасимов А.С.
Оцените автора
Mirax
Добавить комментарий

Adblock
detector