Кольца Сатурна
Кольца Сатурна — самая обширная система колец среди всех планет Солнечной системы . Они состоят из бесчисленного множества мелких частиц размером от микрометров до метров [ 1] , вращающихся вокруг Сатурна . Частицы кольца почти полностью состоят из водяного льда с небольшим количеством каменистого материала . До сих пор нет единого мнения относительно механизма их образования. Хотя теоретические модели указывали на то, что кольца, вероятно, сформировались в начале истории Солнечной системы, [2] более новые данные от Кассинипредположил, что они образовались относительно поздно. [3]
Хотя отражение от колец увеличивает яркость Сатурна , они не видны с Земли невооруженным глазом . В 1610 году, через год после того, как Галилео Галилей направил телескоп на небо, он стал первым человеком, наблюдавшим кольца Сатурна, хотя он не мог видеть их достаточно хорошо, чтобы понять их истинную природу. В 1655 году Христиан Гюйгенс был первым, кто описал их как диск, окружающий Сатурн. [4] Представление о том, что кольца Сатурна состоят из серии крошечных колец, восходит к Пьеру-Симону Лапласу , [4] хотя настоящих промежутков мало – правильнее думать о кольцах как о кольцевом диске .с концентрическими локальными максимумами и минимумами плотности и яркости. [2] На шкале сгустков внутри колец много пустого места.
Кольца имеют многочисленные промежутки, в которых резко падает плотность частиц: два открыты известными лунами, встроенными в них, и многие другие в местах известных дестабилизирующих орбитальных резонансов со спутниками Сатурна . Остальные пробелы остаются невыясненными. С другой стороны, стабилизирующие резонансы ответственны за долговечность нескольких колец, таких как Кольцо Титана и Кольцо G.
Далеко за основными кольцами находится кольцо Фебы , которое, как предполагается, происходит от Фебы и, таким образом, разделяет его ретроградное орбитальное движение. Он совпадает с плоскостью орбиты Сатурна. Осевой наклон Сатурна составляет 27 градусов, поэтому это кольцо наклонено под углом 27 градусов к более заметным кольцам, вращающимся над экватором Сатурна.
Галилео Галилей был первым, кто наблюдал кольца Сатурна в 1610 году с помощью своего телескопа, но не смог идентифицировать их как таковые. Он писал герцогу Тосканскому , что «Планета Сатурн не одна, а состоит из трех, которые почти соприкасаются друг с другом и никогда не двигаются и не изменяются по отношению друг к другу. Они расположены на линии, параллельной зодиаку , и средний (сам Сатурн) примерно в три раза больше боковых». [5] Он также описал кольца как «уши» Сатурна. В 1612 году Земля прошла сквозь плоскость колец, и они стали невидимы. Озадаченный, Галилей заметил: «Я не знаю, что сказать в случае столь удивительном, столь неожиданном и столь новом». [4]Он размышлял: «Неужели Сатурн проглотил своих детей?» - ссылаясь на миф о Титане Сатурне , пожирающем свое потомство, чтобы предотвратить пророчество о том, что они свергнут его. [5] [6] Он еще больше смутился, когда кольца снова стали видны в 1613 году. [4]
Ранние астрономы использовали анаграммы как форму схемы обязательств, чтобы претендовать на новые открытия, прежде чем их результаты были готовы к публикации. Галилей использовал smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras для Altissimum planetam tergeminum observavi («Я наблюдал, что самая далекая планета имеет тройную форму») для открытия колец Сатурна. [7] [8] [9]
Полный набор колец, изображенный, когда Сатурн затмил Солнце с точки зрения орбитального аппарата Кассини , удаленного на 1,2 миллиона километров, 19 июля 2013 года (яркость преувеличена). Земля выглядит как точка в положении «4 часа» между кольцами G и E.
" Вояджер-2 ", вид Сатурна , отбрасывающего тень на его кольца. Видны четыре спутника, две их тени и кольцевые спицы .
Деталь рисунка Сатурна Галилеем в письме Белисарио Винте (1610 г.).
Теория колец Гюйгенса в
Systema Saturnium (1659 г.).
Смоделированный вид Сатурна с Земли в течение одного года Сатурна.
Моделированное изображение с использованием цвета для представления данных о размере частиц, полученных с помощью радиозатмения . Затухание сигналов с длинами волн 0,94 , 3,6 и 13 см, посланных
Кассини через кольца на Землю, показывает обилие частиц, размеры которых равны или больше этих длин волн. Фиолетовый (B, внутреннее кольцо A) означает, что мало частиц размером < 5 см (все сигналы ослаблены одинаково). Зеленый и синий (C, внешнее кольцо A) означают, что часто встречаются частицы размером < 5 см и < 1 см соответственно. Белые области (кольцо B) слишком плотные для адекватной передачи сигнала. Другие данные показывают, что кольца от A до C имеют широкий диапазон размеров частиц, до m в поперечнике.
Темное подразделение Кассини отделяет широкое внутреннее кольцо B и внешнее кольцо A на этом изображении от ACS HST (22 марта 2004 г.). Менее заметное кольцо C находится прямо внутри кольца B.
Мозаика колец Сатурна, сделанная Кассини 12 августа 2009 года, на следующий день после равноденствия . Когда кольца направлены на Солнце, освещение отражается светом от Сатурна, за исключением более толстых или неплоских участков, таких как кольцо F.
Космический зонд " Кассини ", вид неосвещенной стороны колец Сатурна (9 мая 2007 г.).
Художественное представление 2007 года о агрегатах ледяных частиц, которые образуют «твердые» части колец Сатурна. Эти удлиненные скопления постоянно формируются и рассеиваются. Размер самых крупных частиц составляет несколько метров.
Мозаика в естественных цветах изображений узкоугольной камеры
Кассини неосвещенной стороны колец Сатурна D, C, B, A и F (слева направо), сделанных 9 мая 2007 г. (расстояния указаны до центра планеты). Освещенная сторона колец Сатурна с обозначенными основными подразделениями.
Наклонные (угол 4 градуса) изображения колец C, B и A Сатурна с помощью
Кассини (слева направо; кольцо F слабо видно на верхнем изображении в натуральную величину, если смотреть при достаточной яркости). Верхнее изображение: мозаичное изображение естественного цвета освещенной стороны колец, сделанное узкоугольной камерой
Кассини 12 декабря 2004 г. Нижнее изображение: смоделированный вид, созданный на основе радиозатменных наблюдений, проведенных 3 мая 2005 г. Цвет на нижнем изображении используется для представления информации о размерах кольцевых частиц (пояснение см. в подписи ко второму изображению статьи).
Изображение тусклого кольца D, сделанное
Кассини , с внутренним кольцом C внизу.
Вид на внешнее кольцо C; Зазор Максвелла с кольцом Максвелла на правой стороне находится выше и правее центра. Bond Gap находится над широкой светлой полосой вверху справа; разрыв Дауэса находится внутри темной полосы чуть ниже правого верхнего угла.
Цветной вид с высоким разрешением (около 3 км на пиксель) внутреннего центрального кольца B (от 98 600 до 105 500 км от центра Сатурна). Показанные структуры (от колец шириной 40 км в центре до полос шириной 300–500 км справа) остаются четко очерченными в масштабах ниже разрешения изображения.
Внешний край кольца B, видимый около равноденствия, где тени отбрасываются вертикальными структурами высотой до 2,5 км, вероятно, созданными невидимыми встроенными лунами. Подразделение Кассини находится на вершине.
Темные спицы отмечают освещенную солнцем сторону кольца B на изображениях Кассини с низким фазовым углом . Это видео с низким битрейтом. Версия этого видео в низком разрешении
Подразделение Кассини, снятое космическим аппаратом
Кассини . Пробел Гюйгенса находится на его правой границе; Зазор Лапласа направлен к центру. Также присутствует ряд других, более узких щелей. Луна на заднем плане — это Мимас .
Центральное кольцо Encke Gap кольца A совпадает с орбитой Пана , что означает, что его частицы колеблются по подковообразным орбитам .
Волны на краях щели Килера, вызванные орбитальным движением Дафниса (см. также растянутый крупный план в галерее ).
Вблизи равноденствия Сатурна Дафнис и его волны отбрасывают тени на кольцо А.
Пропеллерный лунолет Сантос-Дюмон с освещенной (вверху) и неосвещенной сторон колец
Расположение первых четырех спутников, обнаруженных в кольце A.
Отделение Рош (проходит через центр изображения) между кольцом А и узким кольцом F. Атлас можно увидеть внутри него. Также видны пробелы Энке и Киллер.
Маленькие спутники Пандора (слева) и Прометей (справа) вращаются по обе стороны от кольца F. Прометей действует как кольцевой пастух, и за ним следуют темные каналы, которые он вырезал во внутренних нитях кольца.
Мозаика из 107 изображений, показывающих 255 ° (около 70%) кольца F, как оно выглядело бы, если бы его выпрямили, показывая изогнутую первичную нить и спиральную вторичную нить. Радиальная ширина (сверху вниз) 1500 км.
Внешние кольца, освещенные Солнцем сзади
Арка Кольца Анте — яркое пятно — это Анте
Кольцо E с подсветкой, на фоне которого вырисовывается силуэт Энцелада . Южнополярные струи
Луны ярко извергаются под ней.
Крупный план южнополярных гейзеров Энцелада, источника кольца E.
Вид сбоку на систему Сатурна, показывающий Энцелад по отношению к кольцу E.
Усики E Ring от гейзеров Энцелада - сравнение изображений (a, c) с компьютерным моделированием.
Огромная протяженность кольца Фиби затмевает основные кольца. Врезка: 24-микронный снимок части кольца, сделанный Спитцером .
