Кольца Сатурна

В июле 1б10 г. Галилео Галилей опубликовал зашифрованное сообщение такого содержания: "Отдалённейшую из планет наблюдал тройною". "Отдалённейшей из планет" в то время считали Сатурн, а его кольца выгляде-ли в телескопе Галилея двумя туманными пятнами по краям планеты.

Предположение, что планета окружена кольцом, высказал в 1655 г. голландец Христиан Гюйгенс. Поначалу его гипотеза вызвала ожесточённую кри-тику со стороны ортодоксов. Кольца Сатурна постоянно будоражили воображение учёных своей уникальной формой. Их исследовали такие блестящие астрономы, механи-ки и математики, как Дж. Д. Кассини, П. С. Лаплас, Дж. К Максвелл, Ж А. Пуанкаре. Интересно, что факт разделения колец Сатурна на отдельные та-кие кольца предсказал ещё в 1755 г. немецкий философ Иммануил Кант, основываясь на своих остроумных теоретических рассуждениях.

Плоскость экватора Сатурна, его колец и спутниковой системы накло-нена к плоскости земной орбиты более чем на 26°. Это создаёт благопри-ятные возможности для наблюдения колец Сатурна. Чтобы понять, как меняются условия видимости колец для землян, можно проделать следу-ющий простой опыт: поставить на стол чайное блюдце, приподняв один его край (например, подложить под него кусочек сахара). Если опустить глаза на уровень стола и обойти вокруг него, то в течение одного обхо-да блюдце будет видно как с лицевой (вогнутой) стороны, так и со сторо-ны выпуклого дна и дважды - с реб-ра. В реальности примерно так всё и происходит. Сатурн почти в десять раз дальше от Солнца, чем Земля, поэтому мы всегда смотрим на него как бы со стороны Солнца. В течение од-ного орбитального оборота (около 30 лет) он обращает к нам то северный, то южный свой полюс. Соответ-ственно и кольца видны то "сверху", то "снизу", а иной раз исчезают сов-сем (когда они обращены к наблюда-телю ребром). Последний раз кольца "встали на ребро" летом 1995 г., и в последующие годы они будут видны "сверху" - из северной полусферы. С Земли хорошо различимы три кольца - А,ВиС - разной яркости. Внешний радиус колец Сатурна равен 137 тыс. километров. Довольно широ-кое деление Кассини разделяет коль-ца А и В чёрной полосой. Менее за-метно деление Энке вблизи внешнего края колец. Названы эти деления в честь их открывателей.

В XX в. вблизи Сатурна побывали три американских космических аппа-рата: "Пионер-11" (октябрь 1979г.), "Вояджер-1" (ноябрь 1980 г.) и "Вояджер-2" (август 1981 г.). Эти межпланетные станции передали на Землю тысячи фотографий колец Сатурна и его спутников с разрешением до нескольких километров. А просвечивание ко-лец радиосигналами дало возмож-ность изучать их тонкую структуру. Если "перепрыгнуть" через полто-ра миллиарда километров, отделяю-щих нас от Сатурна, и взглянуть на кольца с расстояния 100-200 тыс. километров, то окажется, что они расслаиваются на тысячи колечек. Среди них есть узкие потоки, отклоняющиеся от круговой орбиты. Края некоторых колец зазубриваются, а сами они колышутся под гравитацион-ным напором спутников, изгибаясь и образуя волны. Спиральные волны, эллиптичные кольца, странные переплетения узких колечек... все сюрпри-зы колец трудно перечислить.

Ну а если приблизиться к кольцам вплотную, то они окончательно потеряют для нас свою монолитность и превратятся в огромное количество отдельных "спутничков" Сатурна - частиц из обычного водяного льда са-мой разной величины: от мелких пылинок до глыб с поперечником 10- 15 м. Основная масса колец Сатурна заключена в частицах метровых раз-меров. Но это не цельные куски льда, а снежные комья, такие же рыхлые, как свежевыпавший земной снег (только там вряд ли есть узорчатые снежинки).

Эти снежные тела вращаются вокруг Сатурна со скоростью около 10 км/с. Их скорости так хорошо уравнены, что соседние частицы кажутся неподвижными по отношению друг к другу. На самом деле они очень медленно перемещаются в разных направлениях - со скоростью 1 - 2 мм/с. Примерно с такой скоростью ползают земные улитки. Время от времени можно наблюдать эффектное зрелище - столкновение двух крупных частиц. Вот две глыбы разме-ром с садовый домик начинают мед-ленно соприкасаться друг с другом, сдвигая с поверхности целые сугробы рыхлого снега. Им не повезло: они не выдержали взаимного давления при ударе и медленно развалились на ча-сти. Типичная для колец "катастрофа" При скорости миллиметр в секунду! Два больших остатка первоначальных тел продолжают движение, а сброшенные с них сугробы снега, комки и снежная пыль неспешно разлетаются в разные стороны, сверкая в лучах далекого Солнца. Через несколько дней "пострадавшие" частицы снова вырастут, поймав и поглотив огромное количество более мелких снежков в кольцах..

Сами кольца чрезвычайно тонки: около 10-20 м толщиной. По отношению ширины к толщине листок папиросной бумаги гораздо толще планетных колец. Если уменьшить кольца Сатурна до метрового размера, то их толщина составит тысячную долю миллиметра. В кольце В частицы расположены так густо, что, залетев в середину, мы потеряем из виду звёзды. Впрочем, тьмы здесь нет - кругом светятся отражённым, преломлённым и рассеянным солнечным светом тысячи снежных тел. Есть более прозрачные участки, например кольцо С или деление Кассини; суммарная площадь частиц в них не превышает нескольких процентов от площади поверхности кольца.

Если приподняться над плоскостью колец, то можно увидеть бес-конечное снежное поле. Внутри него возвышается гигантское полушарие Сатурна, освещённое Солнцем. Ос-новная часть системы сатурнианских колец имеет ширину 60 тыс. километ-ров (на этом поле уместятся сотни та-ких планет, как Земля). Но вот равно-мерная гладкость колец нарушается и они изгибаются волнами высотой в несколько сот метров. Это результат гравитационного влияния спутника. Когда Солнце стоит низко над плос-костью колец, лучи его падают на вер-хушки этих колоссальных "гор", а "долины" остаются в тени. Подобную картину запечатлели "Вояджеры" во время своего пролёта возле Сатурна. Именно так скользили солнечные лу-чи по поверхности колец в 1995 г., когда кольца Сатурна земляне видели с ребра.

В соответствии с законами Кепле-ра частицы на разных радиусах коль-ца движутся с различными скоростя-ми: чем ближе к планете, тем быстрее. В наиболее плотном кольце есть об-ласть, где частицы обращаются с пе-риодом 10,5 ч, т. е. с той же угловой скоростью, с какой вращается Са-турн. Это значит, что относительно поверхности планеты они остаются неподвижными. Подобным образом "висят" над Землёй геостационарные спутники, ретранслирующие теле- и радиосигналы наземных станций, -их период обращения равен 24 ч. Благодаря этой особенности вра-щения внутри кольца В наблюдают-ся "спицы" - вытянутые по радиусу облака мелкой пыли, которые действительно напоминают спицы колеса. Появление их связано с тем, что мел-кие снежные пылинки колец получа-ют небольшой электрический заряд под воздействием солнечного ветра. Естественно, они реагируют на маг-нитное поле Сатурна. В кольце В эти пылинки обладают относительно линий магнитного поля планеты самой малой скоростью, поэтому они могут образовывать "спицы" внушительных размеров - десятки тысяч километров в длину; иначе из-за кеплеровского движения они должны были бы распадаться.

Наверх

Назад На главную Подробнее