Кольца Сатурна

Кольца Сатурна, главные обозначены

Волны в кольцах Сатурна. Цвета неестественные

Кольца Сатурна с расстояния 1,8 млн км под углом 30 градусов. Фото межпланетной станции «Кассини», 2006 год

Кольца Сатурна — система плоских концентрических образований изо льда и пыли, располагающаяся в экваториальной плоскости Сатурна.

Природа колец

Плоскость обращения системы колец совпадает с плоскостью экватора Сатурна. Размер частиц материала в кольцах — от микрометров до сантиметров и (реже) десятков метров. Состав главных колец: водяной лёд (около 99 %) с примесями силикатной пыли. Толщина колец чрезвычайно мала по сравнению с их шириной (от 7 до 80 тысяч километров над экватором Сатурна) и составляет от одного километра до десяти метров. Общая масса обломочного материала в системе колец оценивается в 3×10¹⁹ килограммов.

Происхождение колец

Существует несколько гипотез:

• все планеты образуются из пыли и мелких осколков, но, возможно, гравитационной силы Сатурна недостаточно для того, чтобы вещество из своих колец использовать для строительства своей планеты, но вполне достаточно, чтобы не отпускать их от себя.
• по другой теории, Сатурн столкнулся с другим довольно большим телом, в результате чего оно было уничтожено и развалилось на мелкие кусочки, а потом со временем равномерно распространилось по орбите.
• Согласно новой модели, виной всему 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.

Состав

Основные элементы структуры колец Сатурна

Название	Расстояние до центра Сатурна, км	Ширина, км
Кольцо D	67 000—74 500	7500
Кольцо C	74 500—92 000	17500
Щель Коломбо	77 800	100
Щель Максвелла	87 500	270
Щель Бонда	88 690—88 720	30
Щель Дейвса	90 200—90 220	20
Кольцо B	92 000—117 500	25 500
Деление Кассини	117 500—122 200	4700
Щель Гюйгенса	117 680	285—440
Щель Гершеля	118 183—118 285	102
Щель Рассела	118 597—118 630	33
Щель Джефриса	118 931—118 969	38
Щель Койпера	119 403—119 406	3
Щель Лапласа	119 848—120 086	238
Щель Бесселя	120 236—120 246	10
Щель Барнарда	120 305—120 318	13
Кольцо A	122 200—136 800	14600
Щель Энке	133 570	325
Щель Килера	136 530	35
Деление Роша	136 800—139 380	2580
R/2004 S1	137 630	300
R/2004 S2	138 900	300
Кольцо F	140 210	30—500
Кольцо G	165 800—173 800	8000
Кольцо E	180 000—480 000	300 000
Кольцо Феба	~4,000,000 – >13,000,000	?

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.

Интересные факты

30 июня 2004 г. 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. Высказаны гипотезы о влиянии электростатических либо гравитационных сил на формирование спиц.

Страница из книги Х.Гюйгенса 1659 года, на верхнем рисунке показаны изменения вида Сатурна и его колец с Земли на протяжении года на Сатурне.

В 2009 году было открыто ещё одно кольцо — кольцо Феба диаметром более 13 миллионов километров.

Также ученые предполагают наличие системы колец у спутника Сатурна Реи — кольца Реи.

Наблюдения колец с Земли

Поскольку плоскость колец совпадает с плоскостью экватора Сатурна, а он, в свою очередь, сильно наклонён к плоскости орбиты Сатурна — почти на 27 градусов, вид колец с Земли сильно зависит от расположения Сатурна на орбите вокруг Солнца и в значительно меньшей степени — от положения Земли на своей орбите (из-за того, что орбита Сатурна наклонена к плоскости эклиптики на 2,5 градуса). Год на Сатурне длится 29,5 земных лет, на протяжении этого периода:

• примерно в равноденствие на Сатурне его кольца при наблюдении с Земли исчезают совсем — они становятся видны «с ребра», затем примерно 7 лет раскрытие колец увеличивается, и становится всё больше видна их плоскость с одной стороны;
• вблизи солнцестояния на Сатурне раскрытие его колец достигает максимума, и следующие 7 лет раскрытие колец Сатурна уменьшается;
• вблизи следующего равноденствия на Сатурне его кольца исчезают, после чего раскрытие колец примерно 7 лет увеличивается, становится всё больше видна вторая сторона плоскости колец;
• вблизи следующего солнцестояния на Сатурне раскрытие колец достигает максимума, потом примерно 7 лет уменьшается, и кольца исчезают.

В каждый следующий год на Сатурне для земных наблюдателей с его кольцами происходит то же самое. На 2012 год последние максимальные раскрытия были в 1988 и 2002 гг., исчезновения — в 1995 и 2009 гг. До 2016 года раскрытие колец будет увеличиваться, будет виден северный полюс Сатурна и обращённая к нему сторона его колец.

См. также

• Спутники Сатурна

Ссылки

• Медиафайлы по теме Кольца Сатурна на Викискладе
• теория формирования колец Сатурна  (неопр.). Архивировано 23 августа 2011 года.
• Холшевников, Константин Владиславович Почему у планет земной группы нет колец?  (неопр.) Соросовский журнал. Дата обращения: 29 декабря 2010. Архивировано 23 августа 2011 года.