Главная достопримечательность - кольца

Происхождение колец

Одна из наиболее правдоподобных и обоснованных гипотез о происхождении колец Сатурна выглядит так: на заре формирования Солнечной системы спутники планеты (их орбиты были еще нестабильны) один за другим подходили слишком близко к газовому гиганту и разрушались приливными силами:

Разрушение спутника приливными силами Сатурна. Кадр с канала KOSMO.

Тяжелые минеральные компоненты и фрагменты горных пород падали на Сатурн, а более легкие обломки изо льда оставались в космосе. После разрушения нескольких спутников образовалось массивное первичное кольцо – примерно в тысячу раз массивнее современных колец. В течение последующих 4,5 млрд лет ледяные обломки, постоянно сталкиваясь друг с другом, измельчились, а бо́льшая часть вещества была поглощена планетой.

Другая гипотеза состоит в том, что кольцо сформировались одновременно с самим Сатурном: остатки облака околопланетного вещества так и не сформировались в полноценный спутник – этому помешала сильная гравитация газового гиганта. Беспорядочно вращаясь, частицы постоянно соударялись друг с другом и постепенно измельчались.

Есть еще третья версия: она является разновидностью первой и предполагает, что Сатурн в прошлом столкнулся с крупным астероидом или кометой – и из обломков катастрофы сформировались кольца.

Система колец

Кольца Сатурна не имеют четко очерченной границы – ширина их видимой части около 280 тыс. км.

Кольца очень разнятся по яркости: одни хорошо видны в земные телескопы, другие – например, ближайшее к планете кольцо D – довольно тусклое и потому открыто только в XX веке.

Самое внутреннее кольцо Сатурна - Кольцо D состоит из частичек льда и замерзшего метана, его верхняя граница находится 16,5 тыс км от планеты:

Кольцо D. Кадр с канала KOSMO.

Долгое время считалось, что нижний край кольца D плавно переходит в атмосферу Сатурна. В 2017 году «Кассини», завершая свою миссию, сделал 22 витка вокруг Сатурна, «нырнув» в пространство между кольцом D и атмосферой планеты – и тут ученых ждал сюрприз: вместо ожидаемых пылевых завихрений аппарат обнаружил около 2000 км абсолютно пустого пространства! Пока ученые работают над этой загадкой: почему уровень пыли в этой области оказался намного ниже, чем ожидалось.

Одной из последних фотографий, переданных «Кассини», был снимок колец Сатурна изнутри:

Внутри кольца D оказалась пустота. Источник: NASA.

Глядя на это необыкновенное зрелище, остается только пожалеть, что Сатурн не имеет твердой поверхности и мы никогда не сможем погулять под таким небом...

Следом за D идет гораздо более яркое и массивное кольцо С шириной около 17, 5 тыс. км,

Кольцо С. Кадр с канала KOSMO.

которое состоит из обломков не более 2 метров в поперечнике. Суммарная масса частиц этого кольца составляет всего 0,033% в общей массе колец Сатурна.

Самая яркое и массивное кольцо – это кольцо B, которое начинается в 37 тыс. км от планеты и простирается на 25 тыс. км. Его частицы и образуют основную массу всех колец Сатурна, сопоставимую с седьмым по величине спутником Сатурна Мимасом - это маленькая луна неправильной формы размером 207×197×191 км. Толщина кольца оценивается в 5 – 15 м.

Кольцо В. Кадр с канала KOSMO.

Именно на его внешней кромке «Кассини» обнаружил вертикальные образования, похожие на горы – их высота достигает 2,5 км!

"Горы" на внешней кромке кольца В. "Кассини" заснял их, когда солнце стояло низко над кольцами. Кадр с канала "Alpha Centauri".

Наконец, внешнее видимое кольцо – кольцо А – тусклее и раз в 7 легче кольца B. Его внутренний край находится в 64 тыс. км от Сатурна, а ширина равна 14,6 тыс. км. Кольцо А – самое «толстое» - толщина его частиц достигает 30 м. Считается, что этот объект моложе остальных, т.к. температура в нем распределена неравномерно.

Кольцо А. Кадр с канала KOSMO.

Между кольцами B и A располагается одна из самых выразительных структур системы — Щель (или Деление) Кассини (в честь итальянского астронома, открывшего эту щель). Она доступна для наблюдения с Земли в любительские телескопы классом выше среднего. Ее ширина составляет 4,5 тысячи километра — сопоставимо с шириной D-кольца:

Справа — внешняя область кольца B. Черная щель в центре — щель Гюйгенса (300 км) с ярким кольцом Гюйгенса внутри, являющаяся частью деления Кассини. Левая часть снимка также относится к делению NASA / JPL

Каждое из основных колец состоит из большого количества окружностей, разделенных узкими щелями. Щели между кольцами возникают как из-за гравитации самого Сатурна, так и его многочисленных спутников.

В 2,6 тысячах км от внешнего края кольца А (140 тыс. км от центра Сатурна) находится самое тонкое и изменчивое кольцо – F – шириной всего в 30, местами – в 500 км. Технически - это образование из трех более тонких ледяных колец, которые гравитационно удерживаются «лунами-пастухами» - Прометеем и Пандорой:

Кольцо F c Прометеем внутри. Источник: NASA.

За кольцом F следует очень тусклый объект — кольцо Януса-Эпиметея. Оно примечательно во многом тем, что было открыто благодаря «Кассини». 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.

Кольцо Януса-Эпиметея отмечено крестом. Источник: NASA.

Еще одно тусклое кольцо G – вращается на расстоянии 166 тыс км от планеты и имеет ширину 9000 км. Вблизи его внешнего края располагается полукилометровый спутник Эгеон, собравший вокруг себя небольшую плотную арку из материала кольца, простирающуюся на одну шестую окружности:

Тень Сатурна на G-кольце. Ярко выделяется арка близ Эгеона. Источник: NASA.

Предпоследнее – Е-кольцо - находится уже между орбитами Мимаса и Титана (180–480 тысяч километров от центра газового гиганта). Толщина кольца более 2000 километров, а основным источником материала для него служат гейзеры Энцелада.

Е-кольцо. Источник: NASA.

Далее следует огромное и почти невидимое Кольцо Фебы – это тончайшее скопление космической пыли и разряженного газа, которое простирается на расстояние до 16 млн км – то есть на половину пути от орбиты Земли до орбиты Венеры!

Так выглядит кольцо Фебы. В центре - Сатурн со всеми остальными кольцами. Картинка из открытых источников.

Кольцо Фебы было открыто лишь в 2009 году помощью инфракрасного космического телескопа «Спитцер». Из-за своей разреженности кольцо Фебы почти невозможно увидеть в оптическом диапазоне. Диаметр его частиц не превышает 10 см, а его орбита отличается от других колец тем, что она наклонена на 27 градусов. Кроме того, оно вращается в сторону, противоположную вращению остальных колец. Дело в том, что по этой плоскости движется 28-й спутник Сатурна – Феба. А пыль, сдуваемая с него солнечным ветром, и образует кольцо.

Интересные факты о кольцах Сатурна

Сатурн вместе с кольцами в диаметре занимает пространство в 400 тыс км, т.е. мог бы с лихвой «покрыть» расстояние между Землей и Луной.

Кольца очень тонкие: если собрать все частицы колец, то их суммарная масса была бы в 2000 раз меньше массы Луны.

Это смоделированное изображение на основе радиолокационных наблюдений дает наглядное представление о размерах частиц колец:

Кольца Сатурна в ложный цветах - в зависимости от размеров частиц. Кадр с канала "Alpha Centauri".

Фиолетовый цвет обозначает места, где преобладают объекты не менее 5 см. Зеленый цвет – 2 см. Голубоватые полосы – еще меньше. Белые полосы – это плотные области, через которые не смогли проникнуть радиосигналы.

Когда «Кассини» подошел достаточно близко, оказалось, что то, что в телескоп выглядело однородным – вдруг распалось на множество мелких колечек. Специалисты NASA сравнивают эти бесчисленные колечки с дорожками грампластинки. Так выглядит фото колец Сатурна в деталях:

Фото колец Сатурна с близкого расстояния. Кадр с канала National Geographic.

Размеры частиц варьируются от камней с многоквартирный дом до мельчайших пылинок. Они вращаются вокруг планеты со скоростью 30-60 тысяч км/ч.

А это изображение в ложных цветах дает представление о составе колец: бирюзовые полосы – лед, красные – так называемая «грязь» т.е. обломки камней и пыль:

Фото колец Сатурна в ложных цветах - в зависимости от состава колец. Кадр с канала "Alpha Centauri".

Внутри С-кольца располагается щель Коломбо. Через неё проходит орбита самого крупного спутника - Титана. Внутри А-кольца вращаются сразу несколько спутников — Атлас, Данфис и Пан. Самый близкий к Сатурну спутник, так до сих пор и не получивший тривиального названия, - S/2009 S1 - вращается внутри В-кольца.

До их пор неизвестно, какое вещество придает кольцам Сатурна розовато-оранжевый оттенок.

Планируемые исследования

Ученые собираются изучать Сатурн дальше - эта планета таит в себе еще много загадок. Также немалый интерес представляют и его спутники. В 2020 году планировалась миссия Titan Saturn System Mission (TSSM) — совместный проект НАСА и ЕКА для изучения Сатурна и его спутников: Титана и Энцелада, где ранее были сделаны уникальные открытия аппаратом «Кассини-Гюйгенс», но пока она отложена. Возможно, до 2029 года проект удастся осуществить, т.к. для ученых Титан и Энцелад представляют огромный интерес - еще больший, чем сам Сатурн. Мы отправимся на эти спутники в следующих рассказах.

Ставьте лайк, если понравилась статья. Пишите комментарии - только без хамства и перехода на личности. Подписывайтесь на канал - будет еще много интересного!

Ссылка на эту мою статью на Яндекс.Дзен, где нет ограничений по количеству фотографий.

Проработавший на орбите Сатурна почти 20 лет космический зонд NASA «Кассини» даже в последние мгновения своей жизни не переставал передавать на Землю удивительные факты о газовом гиганте. Ученые выяснили, что внутренние кольца планеты, те, что расположены ближе всего к атмосфере планеты, в скором  времени могут полностью исчезнуть. Материя колец активно «пожирается» самой атмосферой планеты.

Свои последние минуты «Кассини» провел внутри в особой области сатурнианской атмосферы, где существует экзотический «дождь» из микрокапель воды и частичек пыли, постепенно падающих на Сатурн из ближайших к нему колец.
Оказалось, что кольца Сатурна не просто «моросят», падая в атмосферу планеты, а порождают самый настоящий ливень. Лед, капли воды и пыль движутся так быстро, что каждую секунду Сатурн «пожирает» примерно 10-45 тонн материи колец.