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

Сатурн сам по себе является одной из самых интересных планет Солнечной системы. Это вторая по величине и шестая по удаленности от Солнца. У нее также самые большие кольца во всей системе. И именно кольца Сатурна в последние десятилетия привлекают астрофизиков со всего мира.

Сколько колец у Сатурна

Всего у Сатурна шесть колец. Каждый из них в зависимости от состава имеет свой цвет, плотность и размер. Они называются латинскими буквами от A до F в том порядке, в котором они были открыты учеными, поэтому алфавитный порядок не соблюдается. Между кольцами и внутри них есть небольшие промежутки, известные как трещины, самой крупной из которых является трещина Энке (шириной 325 км).

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

Названия различных колец Сатурна

Что представляют собой кольца Сатурна

Галилей впервые заметил кольца планеты. Но он сначала не понял, что это кольца. Его 20-мм телескоп не давал четкого изображения. Через 2 года, в 1612 году, Галилей снова наблюдал планету, но из-за того, что в то время был виден только край колец, ученого это очень смутило. В своих письмах он называл Сатурн «тройной планетой”.

Однако уже 44 года спустя, в 1656 году, ученый, наблюдавший за планетой в телескоп с 50-миллиметровым объективом, 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, но первым их нашел Сатурн. Дело в том, что они самые большие по отношению к собственной планете.

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

Различное раскрытие колец Сатурна

Благодаря тому, что они расположены не параллельно плоскости, по которой Сатурн обращается вокруг Солнца, а под углом 27 градусов, их можно наблюдать с Земли в разные апертуры. В максимуме они хорошо видны и выглядят как кольцо вокруг планеты, а в минимуме, когда виден только их край, представляют собой тонкую едва различимую полоску.

Из чего они состоят

Еще в XVII веке голландский механик и физик Кристиан Гюйгенс ван Зюлихем предположил, что кольца Сатурна представляют собой не твердое тело, а огромное скопление мельчайших частиц, которые вращаются вокруг планеты, подобно тому, как Луна вращается вокруг Земли.

Только в 19 веке (1895-96 гг.) ученые смогли доказать, из чего состоят кольца Сатурна. Это было сделано русским астрофизиком Аристархом Апполоновичем Белопольским и двумя его коллегами с помощью методов спектрометрии.

Современным ученым точно известно, что система колец Сатурна представляет собой скопление льда с различными примесями, в том числе силикатами, органическими веществами и космической пылью. Цвет каждого кольца зависит от их пропорций.

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

Смоделированное изображение кольцевой структуры Сатурна

Размер этих частиц может варьироваться от одного сантиметра до нескольких метров, но в основном это мелкие осколки диаметром не более одного метра. Из-за этого плотность колец чрезвычайно мала (всего 3% площади колец занято веществом), а их ширина по отношению к диаметру ничтожно мала (в среднем около 70 миль, при меньшей диаметр кольца около 140 000 км).

Откуда у Сатурна кольца

Человечество не застало момент, когда у Сатурна были кольца, поэтому ученые могут только 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 вышли из контура и упали на поверхность планеты или улетели в космос. Остальные осколки хаотично вращались по орбитам и сталкивались друг с другом, пока не раздробились до размеров небольших камней.
  2. Также спутник планеты может разрушиться из-за гравитации самого Сатурна. Это может произойти, если спутник подойдет слишком близко к планете и пересечет так называемый предел Роша. Поскольку большинство крупнейших спутников Сатурна сформировались до того, как планета полностью сформировалась, изменения в гравитационном поле вытолкнули их со своих орбит, заставив их двигаться по спирали к планете. В движении спутник разрушался, оставляя за собой след из пыли и льда, который не подхватывал следующий спутник собственной гравитацией. В результате этого масса увеличилась и она тоже упала на планету. Этот цикл продолжался до тех пор, пока Сатурн не потерял последнюю из своих первоначальных лун.
  3. Альтернативой также является то, что материал, из которого сформированы кольца, никогда не был полноценным спутником. Из-за особенностей притяжения планеты обломки на ее орбите не могли накапливаться в полноценные спутники, не образовывались и вытягивались по экватору в концентрические кольца.

Система колец

Из-за непостоянства притяжения Сатурна, его крупных спутников и магнитных полей кольца имеют 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 препятствуют растеканию частиц в пространстве, благодаря им образуются относительно ровные границы.

Скорость, с которой отходы перемещаются внутри колец, зависит от нескольких факторов, таких как их собственная масса и ускорение. Поэтому от частицы к частице она будет разной. Из-за этого они постоянно сталкиваются. В результате выделяется энергия и тепло, за счет чего более крупные кольца делятся на более мелкие, создавая эффект слоистости внутри каждого кольца.

Основная причина, по которой кольца Сатурна не видны с Земли, — угол наклона. Они расположены таким образом, что большую часть времени видны с Земли только в виде тонкой полоски вдоль экватора планеты.

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

Фотография Сатурна с Земли через любительский телескоп

И хотя их площадь огромна, увидеть кольца Сатурна в телескоп вряд ли получится. Хорошо увидеть их с земли можно только раз в 14 лет, но и для этого нужен телескоп с апертурой не менее 15 мм. А чтобы разглядеть их в деталях, апертура телескопа должна быть больше 200 мм.

Цвет колец

Как уже говорилось, внешний вид колец Сатурна зависит от их состава. Ближайшие к планете кольца (их еще называют внутренними) имеют серо-черный цвет из-за большого содержания в них микроскопических частиц пыли.

Кольца в середине бело-желтые. В основном они состоят из льда и снега с различными загрязнениями.

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

Снимок колец Сатурна с расстояния 1,8 млн км

Наружные кольца желто-серые. Они состоят в основном из крупных кусков скалы и других материалов и льда.

Список всех колец Сатурна

В середине прошлого тысячелетия ученым было сложно угадать, сколько колец у Сатурна. Но с развитием технического прогресса современные астрофизики смогли точно определить их количество и провести между ними четкие границы.

Кольца Сатурна хоть и называются латинскими буквами, но расположены не в алфавитном порядке. Их назвали при открытии. Каждый из них имеет уникальные характеристики. Кольца Сатурна в несколько раз больше диаметра самой планеты.

D-кольцо

Ближайшее к поверхности планеты кольцо. Он не имеет четко выраженной внутренней границы. Частицы плавно перетекают во внешние слои атмосферы планеты. Он состоит из мелкой пыли, кристаллов метанового льда и снега. Из-за разреженности частиц в нем довольно сложно точно определить цвет кольца. Граница проходит примерно в 74 500 км от центра Сатурна.

C-кольцо

Его еще называют внутренним. Это первое кольцо, которое можно четко наблюдать. Ширина — 17 500 км (74 500 — 92 000 км до центра Сатурна). Он содержит гораздо более крупные частицы размером до нескольких метров. Он составляет менее 1% материала всех колец на планете.

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

Конструкция колец и пазов между ними

Внутри С-образного кольца находится разрыв Коломбо. Через него проходит орбита крупнейшего спутника планеты Титана.

B-кольцо

Самое яркое из всех колец и одно из самых интересных. По внешнему краю имеется утолщение, ширина которого достигает 2,5 км. Он также содержит известные радиальные образования, «спицы», природа которых до сих пор совершенно неизвестна. Ширина кольца составляет 25 500 км при толщине всего 5-10 метров.

Щель Кассини

Относительно свободное пространство, внутри которого находится несколько небольших колец. Их материал подобен С-образному кольцу, поэтому они похожи по цвету и толщине. Но помимо них в этом делении есть еще несколько «настоящих» дыр.

A-кольцо

Внешнее кольцо Сатурна состоит из скопления крупнейших обломков до 10 м. Внутри него вращается одновременно несколько спутников — Атлас, Дунфис и Пан. На внутреннем краю кольца можно увидеть небольшие возмущения, возникающие из-за взаимодействия материи с одним из спутников Сатурна Янусом.

Ширина кольца составляет 14 600 км, а его средняя толщина около 20 м. По мнению ученых, это самое молодое кольцо Сатурна.

F-кольцо

Самое тонкое из колец Сатурна. Ширина его около 300 метров, но местами достигает 500 метров, расстояние 140 000 км. Технически F-кольцо состоит из трех более тонких колец. Из-за того, что кольцо формируется в основном за счет двух спутников планеты, оно немного вытянуто в эллипс. Оно расположено на некотором расстоянии от А-кольца и представляет собой почти белую полосу. Основной состав — лед.

Кольцо Януса-Эпиметея

Представляет крупицы материи, отколовшиеся от спутников Януса и Эпиметея после столкновения с астероидами. Ширина кольца составляет 5000 км, но его точная толщина неизвестна. Находится на расстоянии 151 000 км от Сатурна.

G-кольцо

Кольцо G находится на расстоянии 166 000 км от планеты и отличается тем, что по его внешнему краю проходит орбита спутника Эгеон. В результате этого взаимодействия по внешнему краю кольца образовалась своеобразная дуга, занимающая около 12 % окружности.

E-кольцо

Последнее из колец возле планеты. Он находится на расстоянии 181 000 км от планеты и лежит вдоль орбиты спутника Энцелада. Вещества, выбрасываемые в результате извержения гейзеров, выступают в качестве основного материала кольца.

Кольцо Фебы

Кольцо Фиби особенное по сравнению со всеми остальными. Он был открыт в 2009 году и находится на большом расстоянии от Сатурна — 6 000 000 км. Трасса отклоняется от других колец на 27 градусов.

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

Инфракрасное изображение массивного внешнего кольца Фиби

Также известно, что кольцо Фебы вращается в направлении, противоположном вращению других колец. Это связано с тем, что по этой плоскости движется спутник 28 Фиби. А выдуваемая им пыль 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 несформировавшимися спутниками планеты. Причины, по которым это могло произойти, уже были описаны выше.

Несмотря на это, различий между этими двумя явлениями гораздо больше, чем сходства:

  1. Спутники планеты, в отличие от колец, имеют собственную гравитацию, которая влияет на планету так же, как гравитация планеты влияет на спутник. Их соотношение зависит от массы тела и их плотности. Чем больше тело по массе и чем оно плотнее, тем большее влияние оно оказывает. Масса кольца равномерно распределена по всей площади, поэтому о его влиянии на планету говорить не приходится.
  2. Спутники выполняют функцию защиты планеты от астероидов. На большинстве спутников планет Солнечной системы можно наблюдать большое количество кратеров, оставшихся от попавших на них астероидов. Этому способствует собственная гравитация спутника. От колец в этом плане смысла мало. Из-за того, что их основной состав составляют мелкие частицы пыли и льда, движущиеся в пространстве, они практически не обладают собственным притяжением, и тяжелое космическое тело, летящее сквозь такие скопления с большой скоростью, вряд ли получит серьезные повреждения.

В кольце может поместиться миллиард планет таких, как Земля

На планете есть так называемое большое кольцо Сатурна (кольцо F), которое было обнаружено относительно недавно. И хотя со стороны он кажется довольно плотным, через него можно легко пролететь, не столкнувшись ни с одним обломком.

На самом деле внутри кольца много свободного места. Однако площадь, которую он занимает, невероятно велика. Он настолько велик, что в пространстве такого размера может разместиться миллиард планет размером с Землю.

Темные полосы, идущие поперек колец

Долгое время ученые наблюдали на кольцах призрачные радиальные линии. Уже выдвинуто множество теорий о том, откуда они берутся, но астрофизики еще не пришли к единому мнению.

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

снимок линий через кольца Сатурна

Вертикальные “Бугорки” на кольцах

Под действием кинетической энергии осколки вещества в местах большой концентрации могут притягиваться друг к другу и образовывать сгустки достаточно больших размеров. Для наблюдателя со стороны эти образования выглядят неровностями на поверхности колец. Они постоянно образуются и разрушаются в результате столкновений с себе подобными.

Скорость вращения

Скорость колец Сатурна непостоянна, потому что у каждого кольца своя скорость. Значение зависит от расстояния до кольца. Чем ближе он к поверхности планеты, тем выше скорость. Мусор внутри колец тоже имеет свою скорость вращения.

Кольца названы в алфавитном порядке

Астрофизики назвали кольца латинскими буквами, когда открыли каждое, поэтому при удалении от планеты порядок не соблюдается.

Порядок колец Сатурна по мере их удаления от планеты:

  1. D-кольцо
  2. С-кольцо
  3. Приносить
  4. Кольцо
  5. Кольцо F
  6. G-кольцо
  7. Е-кольцо

Эти семь колец являются основными кольцами Сатурна. Они были обнаружены первыми и хорошо видны на орбите планеты даже без детального обследования.

Между ними также есть несколько колец, названных в честь спутников, образовавших эти кольца. Например кольцо Паллена или кольцо Януса-Эпиметея.

Оцените статью
kuzyeti.ru
Добавить комментарий

Adblock
detector