Кольца Сатурна; уникальная достопримечательность Солнечной системы

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.

Общие сведения о Сатурне

Расположен на расстоянии почти 1,5 млрд. км от Солнца. В своих размерах уступает только Юпитеру.

Демонстрация планет по размеру: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Земля, Венера, Марс, Меркурий

Сатурн – газовый гигант, поэтому не имеет твердой поверхности, верхняя мантия полностью состоит из газов, как и остальные газовые планеты – Юпитер, Уран, Нептун. Полное вращение вокруг себя Сатурн проходит почти за 11 земных часов.

Планета имеет тускло-желтый цвет из-за наличия облаков аммиака в атмосфере. Увидеть кольца можно через 15-ти миллиметровый телескоп. Чтобы с Земли добраться до планеты, необходимо лететь без перерыва около 7 лет.

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.

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.

Система колец

Кольца были названы по алфавиту в порядке их обнаружения. Сами кольца расположены достаточно близко друг к другу, исключение составляет лишь так званое деление Касини, имеющее разрыв в пространстве на 4700 км. Это самый большой разрыв, отделяющий кольцо А от кольца В.

Далее идут несколько других колец, сменяющихся небольшими разрывами между собой.

Интересный факт: кольцо F находится между двумя спутниками Сатурна: Прометеем и Пандорой, ученые полагают, что эти спутниками своими гравитационными воздействиями могут изменять форму колец.

Орбита и вращение

За время полного оборота вокруг Солнца планета находится от него на среднем расстоянии, равном 1,43 млрд км. Для сравнения, Земля располагается в 9,5 раз ближе к звезде. Из-за такой внушительной дистанции планета совершает полный оборот за 10 756 дней.

Газовый гигант обладает третьим по величине эксцентриситетом в Солнечной системе, уступая лишь Марсу и Меркурию. Этот параметр показывает, как сильно орбита отклоняется от формы окружности. Фактически, это разница между максимальным и минимальным расстоянием до Солнца. У Сатурна эксцентриситет равен примерно 154 000 000 км, что в 400 раз больше расстояния между Землей и Луной.

Ось вращения планеты находится под наклоном на 26,73 градуса. Благодаря этому на планете возможна смена сезонов. Однако поскольку Сатурн находится на большом расстоянии от Солнца, разница между временами года здесь не так заметна.

Планета вращается вокруг оси довольно быстро, уступая по скорости лишь Юпитеру. Сутки на Сатурне длятся 10 ч 45 мин. Из-за высокой скорости форма планеты является не круглой, а сферической, с заметным утолщением на экваторе.

Атмосфера и поверхность планеты разбиты на видимые широты, которые тоже вращаются, но с разными скоростями. Это объясняется тем, что верхний слой Сатурна состоит из газов, а не из твердых веществ.

Сколько колец у планеты Сатурн

Так сколько же колец у Сатурна? Астрономы в настоящее время зафиксировали элементы с буквенными наименованиями D, C, A, B, F, E, G. Кольца A, B, C выступают относительно планеты в качестве основных, и их не составит труда рассмотреть с использованием хорошего телескопа. Остальные элементы считаются более слабыми, поэтому изучить их более детально весьма проблематично. Но все эти части условны, ведь в случае детального изучения можно обнаружить, что каждое из них разделяется на малые части, а те дробятся ещё больше. В итоге становится сложно ответить на вопрос, сколько колец у Сатурна, т. к. оно постоянно стремится к бесконечности.

Таким образом, рассмотренные элементы представляют для научного мира колоссальный интерес и продолжают изучаться. Рассмотреть их можно с помощью виртуального телескопа, специальной карты звёздного неба или изображений, сделанных различными устройствами.

Сатурн: факты о планете с кольцами

Сатурн – шестая от Солнца планета и вторая по величине планета в Солнечной системе. Это самая удалённая от Земли планета, видимая невооружённым глазом, но наиболее выдающиеся особенности планеты – её кольца – лучше наблюдать в телескоп. Хотя у других газовых гигантов Солнечной системы – Юпитера, Урана и Нептуна – также есть кольца, кольца Сатурна особенно заметны, что дало ему прозвище “окольцованная планета”.

Физические характеристики Сатурна

Сатурн – газовый гигант, состоящий в основном из водорода и гелия. Объём Сатурна в 760 раз, а масса в 95 раз больше аналогичных земных параметров. Планета с кольцами – наименее плотная из всех планет и единственная менее плотная, чем вода. Если бы существовала достаточно большая ванна, чтобы вместить Сатурн, то планета плавала бы на поверхности.

Жёлтые и золотые полосы, наблюдаемые в атмосфере Сатурна, объясняются наличием сверхбыстрых ветров в верхних слоях атмосферы, которые могут достигать скоростей до 1800 км/ч в районе экватора. Сатурн совершает один оборот вокруг своей оси примерно за 10,5 часов. Из-за такого быстрого вращения Сатурн имеет немного сплюснутую форму (планета более вытянута на экваторе). Диаметр вдоль экватора равен 120 000 километров, а от полюса до полюса – 109 000 километров.

Кольца Сатурна

Галилео Галилей первым увидел кольца Сатурна в 1610 году. Сорок пять лет спустя, в 1655 году, голландский астроном Христиан Гюйгенс, у которого был более мощный телескоп, предположил, что у Сатурна имеется тонкое плоское кольцо.

По мере того, как учёные применяли более совершенные инструменты, они продолжали узнавать больше о структуре и составе колец. На самом деле Сатурн имеет множество колец, состоящих из миллиардов частиц льда и камня, размером от крупинки сахара до целого дома. Считается, что частицы являются обломками комет, астероидов или разрушенных спутников. Исследование 2016 года также показало, что в прошлом кольца могли быть карликовыми планетами.

По ширине кольца превышают 7000 диаметров планеты. Главные кольца обычно имеют толщину всего около 9 метров, но космический зонд “Кассини-Гюйгенс” обнаружил вертикальные образования в некоторых из колец с частицами, скапливающимися в неровностях и гребнях высотой более 3 километров.

Кольца Сатурна. Авторы и права: NASA / Cassini.

Кольца названы в алфавитном порядке в порядке их обнаружения. Главные кольца, известны как C, B и A. Самым внутренним является чрезвычайно слабое кольцо D, а самое внешнее на сегодняшний день, обнаруженное в 2009 году, настолько велико, что в него может поместиться миллиард Земель. Разрыв шириной около 4700 километров, разделяет кольца B и A.

В кольцах Сатурна были замечены таинственные спицы , которые, кажется, формируются и пропадают всего за несколько часов. Учёные предположили, что эти спицы могут состоять из электрически заряженных слоёв частиц размером с пылинку, созданных небольшими метеорами, ударяющими по кольцам.

Кольцо F также имеет любопытный плетёный вид. Кольцо состоит из нескольких более узких колец, и изгибы в них могут создавать иллюзию того, что они заплетены. Удары астероидов и комет также изменили внешний вид колец.

В конце своей миссии зонд “Кассини” подошёл к кольцам ближе, чем любой другой космический аппарат. Зонд собрал данные, которые всё ещё анализируются, но он уже дал представление о цветах некоторых спутников Сатурна. В промежутках между кольцами зонд обнаружил необычно сложные химические вещества и провёл новые измерения магнитного поля планеты.

Спутники Сатурна

У Сатурна не менее 62 спутников. Самый большой, Титан, немного больше Меркурия и является вторым по величине спутником в Солнечной системе после спутника Юпитера Ганимеда (наша Луна – пятая по величине).

Некоторые луны имеют экстремальные черты. Пан и Атлас имеют форму летающих тарелок; У Япета одна сторона яркая, как снег, а другая тёмная, как уголь. Энцелад демонстрирует свидетельства “ледяного вулканизма”: скрытый океан извергает воду и другие химические вещества из 101 гейзера, обнаруженного на южном полюсе этого спутника. Некоторые из этих спутников, такие как Прометей и Пандора, называются спутниками-пастухами, потому что они взаимодействуя с материалом колец, удерживая сами кольца на своих орбитах.

Атлас – малый, внутренний спутник Сатурна. Авторы и права: Carolyn Porco / NASA.

Хотя учёные обнаружили много спутников, у Сатурна имеются и другие небольшие спутники, которые постоянно создаются и разрушаются.

Влияние Сатурна на Солнечную систему

Как самая массивная планета в Солнечной системе после Юпитера, притяжение Сатурна повлияло на судьбу нашей Солнечной системы. Возможно, это помогло выбросить Нептун и Уран наружу. Наряду с Юпитером он мог также бросить шквал обломков на внутренние планеты в начале истории системы.

Учёные всё ещё изучают, как формируются газовые гиганты, и запускают модели раннего формирования Солнечной системы, чтобы понять роль, которую Юпитер, Сатурн и другие планеты играют в нашей Солнечной системе. Исследование 2017 года предполагает, что Сатурн в большей степени, чем Юпитер, уводит опасные астероиды от Земли.

Исследование и разведка

Первым космическим аппаратом, достигшим Сатурна, был “Пионер 11” в 1979 году, который пролетел в пределах 22 000 километров от окольцованной планеты. Изображения с космического зонда позволили астрономам обнаружить два внешних кольца планеты, а также присутствие сильного магнитного поля. Космический зонд “Вояджер” помог астрономам обнаружить, что кольца планеты состоят из более тонких структур. Аппарат также отправил обратно данные, которые позволили открыть ещё три спутника Сатурна.

Космический зонд “Кассини”, орбитальный аппарат Сатурна, был самым большим межпланетным космическим кораблём из когда-либо построенных. Двухэтажный зонд весил 6 тонн (5,4 метрических тонны). Он помог идентифицировать гейзеры на ледяном спутнике Энцеладе и нёс зонд Гюйгенс, который прошёл через атмосферу Титана и успешно достиг его поверхности.

Космический корабль “Кассини” впервые пролетел через гейзеры спутника Сатурна Энцелада в ноябре 2009 года. Авторы и права: NASA / JPL / Space Science Institute.

После десяти лет наблюдений “Кассини” обеспечил учёных невероятными данными о планете с кольцами и её спутниках, а также фотографию, воссоздающую исходное изображение “Бледно-голубая точка”, на котором Земля запечатлена с орбиты Сатурна. Миссия завершилась в сентябре 2017 год, когда “Кассини” сгорел в атмосфере Сатурна, чтобы избежать небольшого шанса столкновения зонда со спутником и заражения последнего земными бактериями.

Хотя на данный момент никаких миссий к Сатурну не запланировано, учёные предложили миссии по исследованию ледяных спутников Энцелада или Титана. В этих исследованиях могут участвовать подводные лодки или модифицированные вездеходы.