Все мы наверное когда нибудь слышали, про кольца Сатурна, так давайте разберемся и выясним, что же все таки они из себя представляют...
Кольца Сатурна — представляют собой систему плоских концентрических образований изо льда и пыли, располагающаяся в экваториальной плоскости планеты Сатурн.
В 1610 году Галилео Галилей был первым, кто увидел эти кольца, он наблюдал из в свой 20 кратный телескоп, но не идентифицировал их как кольца. Он считал, что видит Сатурн «тройным», с двумя придатками неизвестной природы по бокам и зашифровал это в виде Анаграммы smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras. Расшифровывалась она как лат Altissimum planetam tergeminum obseruaui «Высочайшую планету тройною наблюдал», расшифровка опубликована в письме Галилея Джулиано де Медичи 13 ноября 1610 года. В 1612 году кольца были видны с ребра, поэтому они стали незаметны при наблюдении в телескоп, что озадачило Галилея. Позднее они появились вновь.
Первым человеком, который предположил, что Сатурн окружён кольцом, стал Христиан Гюйгенс. Он соорудил телескоп-рефрактор с 50-кратным увеличением, намного большим, чем телескоп Галилея, в который он наблюдал Сатурн. Результаты наблюдения он опубликовал 5 марта 1656 года в виде анаграммы в своём сочинении «De Saturni Luna observatio nova». Расшифровку анаграммы Гюйгенс даёт в 1659 году в своём сочинении «Systema Saturnium»: лат. Annulo cingitur, tenui, plano, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinato (Кольцом окружён тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклонённым).
Джова́нни Доме́нико Касси́ни в 1675 году определил, что кольцо Сатурна состоит из двух частей, разделённых тёмным промежутком.
Иога́нн Франц Э́нке в 1935 году заметил что в кольце существует промежуток, а еще через год Иоганн Готтфрид Га́лле 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. Бондоми и У.Р. Девайсом его стали называть кольцом C, или креповым кольцом.
В своё время Лаплас предположил, что кольца Сатурна состоят из большого числа меньших цельных колечек. В 1859 году Джеймс Клерк Максвел показал, что Лаплас был не совсем прав, 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
С начала космической эры в районе колец Сатурна пролетало четыре АМС. 1 сентября 1979 года АМС Пионер11» приблизилась к облачному покрову Сатурна на расстояние 20 900 км. По данным, переданным АМС «Пионер-11» были открыты кольцо F и кольцо G. Была измерена температура колец: -203 °C на Солнце и -210 °C в тени Сатурна. 12 ноября АМС «Вояджер-1» приблизилась к облачному покрову Сатурна на расстояние 64200 км. По снимкам АМС «Вояджер-1» было установлено, что кольца Сатурна состоят из узеньких колечек, число которых измеряется сотнями. С внешней и внутренней стороны кольца F открыты два спутника-«пастуха» (позднее им присвоили имена Прометей и Пандора. 26 августа 1881 года АМС «Вояджер-2» приблизилась к Сатурну на расстояние 161 000 км от его центра.
30 июня 2004 года исследовательский аппарат «Кассини» успешно пролетел через кольца Сатурна между двумя внешними кольцами F и G. Для защиты от микрометеоритов использовалась радиоантенна диаметром 4 метра. При пролёте аппарат получил более 100 тысяч ударов микрометеоритами, но серьёзно не пострадал.
В кольцах Сатурна наблюдаются необычные образования — «спицы», представляющие собой светлые и тёмные полосы, идущие поперёк колец. Впервые спицы были обнаружены аппаратами серии «Вояджер». Поскольку кольцо Сатурна не является единым телом и внутренние слои вращаются вокруг планеты быстрее внешних, то спицы должны быстро разрушаться, однако этого не происходит. Хотя спицы не являются долговечными образованиями, они могут существовать существенно дольше, чем можно было бы предположить, исходя из законов небесной механики. Были высказаны гипотезы о влиянии электростатических либо гравитационных сил на формирование спиц.
Лишь относительно недавно, в 2009 году, с помощью инфракрасного космического телескопа «Спитцер» было открыто самое большое кольцо — кольцо Фебы диаметром более 10 миллионов километров. Также учёные предполагали наличие системы колец у спутника Сатурна Реи, но эта догадка не подтвердилась.
Происхождение Колец Сатурна
- Кольца сформировались из остатков околопланетного облака вещества, которые из-за непостоянства притяжения Сатурна не смогли, как у других планет, стать полноценным спутником. В спутники превратились лишь внешние области этого облака, тогда как частицы из внутренних, вращаясь слишком быстро и беспорядочно, претерпевали чрезмерно сильные соударения, постепенно измельчаясь и становясь всё более рыхлыми.
- Кольца появились в результате разрушения крупного спутника из-за столкновения с метеоритом, крупной кометой или астероидом. Разрушение могло произойти и из-за гравитационного влияния самого Сатурна, когда орбита спутника оказывалась ниже предела Роша.
Так, согласно одной из моделей, предложенной американкой Робин Кэнап, причиной образования колец стали несколько последовательных поглощений Сатурном его спутников. Практически все из нескольких крупных (в полтора раза больше Луны) сформировавшихся на заре Солнечной системы спутников постепенно из-за гравитационного воздействия падали в недра Сатурна. В процессе схода со своих орбит по спиральной траектории они разрушались. При этом лёгкая ледяная составляющая оставалась в космосе, тогда как тяжёлые минеральные компоненты поглощались планетой. Впоследствии лёд захватывался гравитацией следующего спутника Сатурна, и цикл повторялся. Когда произошел захват Сатурном последнего из своих изначальных спутников, ставшего гигантским ледяным шаром с твердым минеральным ядром, вокруг планеты образовалось «облако» изо льда, фрагменты которого имели от 1 до 50 километров в диаметре и сформировали первичное кольцо Сатурна. По массе оно превышало современную систему колец в 1000 раз, однако в течение последующих 4,5 миллиарда лет соударения образующих его 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 были разрушены гравитацией Сатурна.
По другой теории, согласно расчётам группы японских и французских учёных, кольца сформировались при разрушении крупных небесных тел из пояса Койпера, сближение с которыми часто имело место во время Поздней тяжёлой бомбардировки 4 млрд лет назад.
Свойства Колец Сатурна
Плоскость обращения системы колец совпадает с плоскостью экватора Сатурна, то есть наклонена относительно плоскости орбиты вокруг Солнца на 26,7°. Кольца представляют собой кеплеровский диск, то есть их частицы совершают дифферанцианальное врещение, из-за чего постоянно сталкиваются между собой. Эти столкновения становятся источником тепловой энергии и являются причиной расщепления на более тонкие колечки. Помимо данного фактора, несимметричность гравитации Сатурна, его магнитное поле и взаимодействие с его спутниками также вызывают колебания орбит частиц, составляющих кольца, их отклонения от круговой формы и прецессию.
Кольца состоят из водяного льда с примесями силикатной пыли. Размер частиц материала в них — от сантиметров до десятков метров; бо́льшую часть массы составляют частицы размером порядка метра. В некоторых частях колец мелкие частицы состоят из снега Толщина колец чрезвычайно мала по сравнению с их шириной, при этом собственно вещество занимает всего порядка 3 % объёма (всё остальное — пустое пространство). Общая масса обломочного материала в системе колец оценивается в 3×1019 килограммов.