Кольца Сатурна — уникальная достопримечательность Солнечной системы

Все знают про существование планеты Сатурн. И хотя многие не могут сказать толком, где она находится и каковы её основные характеристики, все могут назвать основную достопримечательность Сатурна – его кольца. Да, ни одна другая планета Солнечной системы не имеет такого шикарного украшения, делающего её похожей на сомбреро.

Наверняка вы задумывались, что это за странные образования, откуда они появились, из чего состоят. Пришло время узнать ответы на эти вопросы и рассказать про это своим детям.

Что представляют собой кольца Сатурна

Если посмотреть на Сатурн в телескоп, они выглядят, как сплошной диск. Мало того, они выглядят так же и на фотографиях с космических зондов, пролетавших вблизи. На самом деле, конечно, они не могут быть сплошными.

Кольца Сатурна представляют собой огромное количество мелких частиц, вращающихся вокруг планеты в её экваториальной плоскости. Размеры этих частиц разные – от микрометров до сантиметров. То есть, по сути, это пыль и мелкие камни, но не простые, а в основном ледяные. Встречаются там и более крупные камни, размером в несколько метров, и даже глыбы в десятки метров.

Кольцо Сатурна состоит из множества отдельных колец разной ширины. Они отличаются толщиной, составом. У каждого есть собственное обозначение. Самое крайнее обозначено буквой E.

Ширина колец огромна – внешний край последнего, обозначенного буквой E, находится на расстоянии 480 000 км от центра планеты, а только его ширина достигает 300 000 км. Но есть еще более широкие, хотя они настолько разреженные, что заметить их почти невозможно. Так, кольцо Феба, открытое в 2009 году, имеет диаметр 13 миллионов километров!

При этом толщина этих структур очень мала по сравнению с их шириной – от десятка метров до километра. Поэтому они довольно прозрачные – через них могут просвечивать звёзды.

В некоторых местах между отдельными кольцами есть пустые промежутки разной ширины. У них есть названия – деление Энке, щель Кассини и прочие. В этих промежутках количество частиц гораздо меньше.

Открытие колец Сатурна

Первым кольца Сатурна увидел Галилео Галилей в 1610 году, воспользовавшись своим 20-кратным телескопом. Но он не понял, что это такое – качество изображения его телескопов было далёким от идеального. Поэтому Галилей решил, что видит по бокам от планеты непонятные «придатки», и она «тройная». Он написал:

«Высочайшую планету тройную наблюдал».

В 1612 году Галилей был озадачен, не увидев у Сатурна ничего – в то время кольца были расположены ребром к Земле и были невидимы. Но потом они снова стали видны.

А вот первым человеком, увидевшим Сатурн во всей красе вполне отчётливо, стал нидерландский астроном Христиан Гюйгенс. Он наблюдал его в 50-кратный телескоп собственного изготовления и хорошо рассмотрел. Результаты наблюдений он опубликовал 5 марта 1656 года.

«Кольцом окружен тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклоненным».

Однако Гюйгенс не мог рассмотреть детали в свой маломощный телескоп. Поэтому он и решил, что странное образование всего одно, твёрдое и тонкое. В принципе, так оно и выглядит при увеличении 50 крат. Учитывая, что до этого никто еще не видел такого невероятного феномена, ничего удивительного в выводах Гюйгенса нет.

Дальше последовали более детальные исследования – Джованни Кассини в 1675 году обнаружил промежуток в кольце, названный потом в его честь щелью Кассини. В 1859 году Джеймс Максвелл высказал теорию, что эти структуры не могут быть сплошными, и должны состоять из множества мелких частиц. Через 10 лет эта версия подтвердилась спектрографическими наблюдениями.

Кольца Сатурна со времени открытия их Галилеем оказались очень необычным явлением, озадачившим многих учёных. В течении нескольких веков их природа оставалась непонятной. Много учёных приложили руку к установлению их истинной природы. Сейчас, когда они довольно детально изучены вблизи, с помощью космических зондов, мы знаем о них немало.

Происхождение колец Сатурна

Многим интересно, почему у Сатурна есть такое образование, а у других планет нет. На самом деле нечто подобное есть у всех планет – гигантов – у Юпитера, Урана и Нептуна. Но их колечки очень слабые и с Земли их нельзя увидеть. Их обнаружили лишь в непосредственной близости с помощью космических зондов.

Насчёт происхождения колец Сатурна существовало немало теорий, но наиболее новой и вероятной представляется одна. Согласно ей, они образовались из-за поглощения Сатурном своих крупных спутников. Когда планеты только сформировались, 4.5 миллиардов лет назад, у Сатурна было несколько крупных спутников, каждый из которых был больше Луны. Постепенно они приближались к планете, разрушались, а их тяжелые минеральные обломки падали на планету.

Но много их мелких частей, преимущественно из ледяной оболочки, оставались на орбите. Их начальные размеры составляли 1-50 км. Всё больше дробясь из-за многочисленных столкновений, они образовали ту мелкую ледяную пыль, которая собралась в виде диска вокруг планеты.

В 2006 году стало понятно, что внешнее кольцо Е образовалось благодаря спутнику Энцеладу, орбита которого проходит как раз там. На Энцеладе есть такое явление, как ледяные гейзеры, когда вода выбрасывается из его недр через трещины в коре. Эти гейзеры могут достигать высоты до 500 км, выбрасывая 250 кг водяного пара в секунду. Ледяная пыль образуется из этого пара и обозначает орбиту спутника.

Первоначальная масса колец Сатурна была в 1000 раз больше современной. Со временем планета поглотила большую часть вещества — оно непрерывно оседает в атмосфере. За миллиарды лет мимо пролетело немало астероидов и комет, которые тоже увлекли за собой немало вещества. А некоторые из них сами стали жертвой Сатурна, были захвачены им и раздроблены в мелкую пыль.

Любопытно, что спутник Сатурна Титан, по-видимому, относится как раз к тем первичным спутникам, которые и породили кольца. Титан — последний из них и единственный, который не разрушился. Все остальные исчезли, а их разрушенные ледяные оболочки образовали тот великолепный диск, которые мы видим сейчас. Хотя пару миллиардов лет назад он был гораздо более впечатляющим.

Сколько колец у Сатурна

Сейчас у Сатурна известно 7 более-менее широких колец. Самые большие обозначаются в таком порядке от планеты – D, C, B, A, F, G, и E. Это довольно крупные образования, которые видны в крупный телескоп с Земли. Лишь E невидимо с Земли, так как слишком разреженное и было обнаружено зондами.

Кольца С, B и A хорошо видны в любительские телескопы – именно в таком порядке они расположены от центра планеты. Между B и A расположена щель Кассини – большой промежуток, также хорошо заметный в любительские телескопы.

Но на самом деле никто не знает, сколько таких образований в действительности. Дело в том, что эти 7 крупных колец разбиты на неимоверное количество более тонких, как грампластинка, содержащая множество отдельных дорожек. Количество их огромно и подсчитать все практически невозможно. Особенно учитывая, что в ширину весь диск простирается на миллионы километров и не все его части видимы в оптическом диапазоне.

Так что мы можем выделить лишь 7 крупных колец, которые явно отличаются цветом или разделены промежутками, а сколько в них содержится более узких – неизвестно. Причём они при приближении сами делятся на еще более узкие. Ширина некоторых составляет всего 10 метров, а других – 1 км.

Обозначение колец Сатурна

Как вы уже заметили, кольца обозначаются буквами латинского алфавита, начиная с буквы A. Расположены они не по порядку. Самые заметные и крупные обозначены A, B, и C, если смотреть снаружи по направлению к планете. Их и открыли первыми.

Другие кольца были открыты позже, как ближе к планете, чем C, так и дальше A. Поэтому кольца, обозначенные другими буквами, расположены в разных местах. Так, D ближе к планете, а F – на окраине.

Размер, состав и масса колец Сатурна

Как уже говорилось, размер этих структур – понятие условное. Ведь не все они видны визуально. Так, кольцо Феба, обнаруженное в 2009 году, простирается на расстояние до 13 миллионов километров от центра планеты. Конечно, оно довольно разреженное. Возможно, что мелкие частицы можно обнаружить и на большем удалении.

В составе колец в основном пыль и водяной лёд. Размеры частиц составляют в основной массе от микрометров до нескольких сантиметров. Конечно, встречаются и более крупные глыбы, размером в несколько метров, и даже десятков метров, но их немного в общей массе.

В ходе миссии «Кассини» было сделано любопытное открытие – в самом внутреннем кольце D были обнаружены органические вещества – замёрзший аммиак, метан, и некоторые другие.

Несмотря на всю грандиозность, в кольцах сейчас не очень много вещества. Если его собрать, то получится кучка размером со спутник Сатурна Мимас, диаметр которого всего лишь около 400 км. Планета миллиарды лет поглощает окружающее её вещество, и его становится всё меньше.

Любопытно, что кольца вращаются вокруг планеты с разной скоростью – чем дальше от центра, тем медленнее. То есть их движение похоже не на вращение твёрдой грампластинки, а напоминает движение воды. Это и неудивительно, ведь они состоят из мириадов отдельных частиц.

Согласно данным зонда «Кассини», потери вещества из колец активнее всего идут в близких к планете областях. Сатурн поглощает из них примерно 40 тонн вещества в секунду. Уже через несколько миллионов лет кольца Сатурна будут напоминать юпитерианские – станут очень тонкими и незаметными.

В кольцах расположено несколько спутников, которые движутся по своей орбите вместе с самим диском. Самые крупные из них расчистили себе путь своей гравитацией.

Наблюдение колец Сатурна

Кольца расположены в экваториальной плоскости Сатурна, а он сам наклонён под углом около 27 градусов к эклиптике. Поэтому в разное время мы видим их под разным углом наклона. Иногда они становятся к Земле ребром и тогда вообще невидимы, так как очень тонкие. Так произошло в 1612 году, когда Галилей не смог их обнаружить.

Они исчезают, когда на Сатурне наступает равноденствие, затем в течении 7 лет они раскрываются всё шире, а потом 7 лет угол уменьшается до нуля. Затем процесс повторяется снова.

Наблюдать кольца Сатурна можно даже в небольшой телескоп с диметром объектива 60-70 мм. При обладании отличным зрением их можно обнаружить даже в бинокль, конечно, без деталей, как небольшие выступы сбоку от планеты.

В телескоп же можно увидеть гораздо больше деталей и кольца видны совершенно чётко. При их хорошем раскрытии можно без особого труда увидеть щель Кассини. Если использовать голубой фильтр, проявится больше деталей.

Лучше всего наблюдать кольца Сатурна, его поверхность и спутники во время противостояний, когда расстояние до этой планеты минимально. Ближайшие противостояния:

• 21 июля 2020 года.
• 2 августа 2021 года.
• 14 августа 2022 года.
• 27 августа 2023 года.

Если у вас есть хотя бы небольшой телескоп, обязательно направьте его на Сатурн. Вид его никого не оставляет равнодушным. Пользуйтесь моментом, что живёте в эпоху, когда он всё еще выглядит впечатляюще, ведь продлится это всего каких-то несколько миллионов лет).