Нептун имеет пять колец, существование которых было доказано космическим аппаратом НАСА «Вояджер-2», пролетевшим мимо самой удаленной планеты Солнечной системы в 1989 году.
Кольца шестой планеты
На прошлой неделе космический аппарат «Кассини» запустил последнюю часть своей научной программы: «Погружение между кольцами Сатурна». Первые 20 кольцевых погружений пройдут вблизи газового гиганта, за кольцом F, а после гравитационного маневра аппарат будет выведен на орбиту вблизи планеты. В середине сентября 2017 года «Кассини» войдет в плотные слои атмосферы и завершит свою многолетнюю миссию. В честь запуска этой рискованной, но очень интересной программы исследования мы составили путеводитель по кольцам Сатурна, чтобы помочь вам понять, что будет изучать космический аппарат.
Всем известно, что Сатурн, шестая планета от Солнца и вторая после Юпитера, имеет самую великолепную (читай: самую сложную и большую) систему колец во всей Солнечной системе. Конечно, у других планет, таких как Юпитер и Нептун, тоже есть кольца — и физики предсказывают, что Марс будет иметь кольца примерно через 20-40 миллионов лет. Но все эти кольца не идут ни в какое сравнение с кольцами Сатурна. Только главная система колец (C, B, A) имеет ширину 60 000 километров, что составляет радиус планеты. Вместе с более слабыми кольцами она простирается на 12 миллионов километров. О более крупных и отдаленных кольцах Сатурна мы поговорим чуть позже.
Сначала несколько слов о назначении колец Сатурна. Наиболее важные системы были названы латинскими буквами в порядке их открытия. Поэтому, начиная с верхних слоев атмосферы, кольца расположены следующим образом. На вопрос о том, сколько колец у Сатурна, ответить нелегко — это зависит от того, как на них смотреть. Например, с помощью наземного телескопа вы, скорее всего, увидите лишь несколько колец, в то время как «Кассини» может легко рассмотреть щели внутри больших колец и насчитать десятки образований. Около 30 из них имеют собственные имена.
Существуют различные теории о происхождении и возрасте колец. Некоторые утверждают, что возраст колец составляет всего 100 миллионов лет — около двух процентов от возраста Солнечной системы. Другие утверждают, что кольца могут быть такими же древними, как и сам Сатурн. Одна из популярных теорий гласит, что кольца когда-то были относительно крупным спутником, орбита которого проходила очень близко к планете. Это привело к тому, что он был разрушен гравитацией Сатурна. Общая масса материала в кольцах планеты оценивается в 3×10 19 килограммов, что в тысячу раз меньше массы земной луны. Кольца состоят в основном изо льда, но состав других компонентов, особенно тех, которые придают им оранжево-розовый цвет, пока неизвестен.
D-кольцо
Начнем с ближайшего к Сатурну кольца — D. Хотя оно довольно тусклое и не является частью главной системы колец, его близость к гиганту создает на нем необычные узоры. Внутренний край кольца находится на расстоянии около семи тысяч километров от облаков планеты: в масштабах Земли он был бы лишь вдвое выше, чем МКС — 800 километров над поверхностью. Ширина кольца составляет 7 500 километров. Во время своего сближения в 1980 году «Вояджер-1» заметил внутри него несколько отдельных колец, которые при ближайшем рассмотрении оказались волнами. Следует отметить, что толщина колец невелика, особенно по сравнению с их шириной — во многих случаях не более нескольких метров. Высота волн колебалась от двух до двадцати метров. Физики подозревают, что источником волн является гравитационное возмущение, например, от пролетающей кометы — подобное возмущение позже наблюдалось в кольцах Юпитера после падения кометы Шумейкер-Леви 9.
C-кольцо
Внутренняя область кольца С. Справа от центра находится разлом Коломбо.
Сразу за кольцом D следует яркое кольцо С, ширина которого составляет 17,5 тыс. км. Он был открыт еще в 1850 году американскими астрономами Уильямом и Джорджем Бондами. Как и D, он также наблюдал гравитационные волны. Кольцо С содержит 1/3000 часть общей массы фрагментарного материала колец Сатурна. Внутренние структуры включают разлом Коломбо, внутри которого находится небольшое кольцо, находящееся в орбитальном резонансе с Титаном (крупнейшим спутником Сатурна). Ширина разлома составляет около 150 километров. В дополнение к этому кольцу есть три меньших «щели» — Максвелла, Бонда и Дэвиса.
Нептун имеет пять колец, существование которых было доказано космическим аппаратом НАСА «Вояджер-2», пролетевшим мимо самой удаленной планеты Солнечной системы в 1989 году.
Явление колец у небесных тел
Кольца образованы пылью и льдом. Считается, что они представляют собой остатки материала, образовавшегося при формировании планет и спутников, удерживаемые вместе гравитацией небесного тела и вращающиеся вокруг него в экваториальной плоскости. Вы будете удивлены, обнаружив такие «украшения» не только возле Сатурна, но и на других газовых и ледяных гигантах.
Кроме того, кольца есть у карликовой планеты Яумеа, астероидов Хирон и Харилко, и, возможно, у Реи (луны Сатурна). Вполне вероятно, что Земля когда-то имела кольца, и что Марс однажды будет иметь кольца (его спутник Фобос разрушается на орбите). Давайте рассмотрим кольца наших гигантов поближе.
Кольца Сатурна
Поскольку это самое очевидное, давайте начнем с шестой планеты от Солнца. Впервые эти кольца наблюдал в 1610 году Галилео Галилей с помощью собственного телескопа, который увеличил изображение в 20 раз. Но астроном не понимал, что он видит, и думал, что это спутники или неизвестные планетарные компоненты.
Впервые кольца были обнаружены Христианом Гюйгенсом (с помощью телескопа, увеличенного в 50 раз) в 1656 году. Темная пустота была открыта в 1675 году Джованни Кассини, который и дал ей название. К Сатурну было отправлено несколько миссий, но самой заметной из них стал космический зонд «Кассини».
Запущенный в 1997 году и достигший планеты в 2004 году, зонд не только открыл много новой информации о Сатурне, но и несколько раз пролетел между кольцами, передав высококачественные фотографии и подробные сведения об их составе.
Кольца состоят из частиц размером от микрометров до десятков метров (редкие образцы). В составе были обнаружены водяной лед и небольшое количество кварцевой пыли.
Кольца Юпитера
Впервые о возможных кольцах было сообщено в 1960 году. Оно было основано на изучении комет, которые могли возникнуть из колец Юпитера. Впервые они были замечены в 1979 году, когда космический зонд «Вояджер-1» пролетел мимо планеты. Миссия Galileo в 1990-х годах дала подробную картину.
Считается, что эта система образовалась в результате вулканической активности на спутниках, таких как Ио. Важно отметить, что это слабые кольца, состоящие в основном из пыли. Имеется одно основное кольцо и два внешних кольца. Они заполнены материалом со спутников Адрастея и Метида. Частицы невероятно малы. Главное кольцо имеет ширину 6 500 километров и простирается на 129 000 километров от планеты.
Кольца состоят в основном из пыли и водяного льда. Размер частиц обычно составляет от микрометров до нескольких сантиметров. Конечно, есть и более крупные блоки размером в несколько метров или даже десятков метров, но они малы с точки зрения общей массы.
Сатурн
Все знают о кольцах Сатурна. В основном они состоят из фрагментов водяного льда и горных пород, размер которых варьируется от долей миллиметра до сотен метров.
© NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Сатурн имеет семь основных колец, называемых A, B, C, D, E, F и G, и слабое, чрезвычайно тонкое внешнее кольцо, вращающееся вокруг его луны Фивы (плотность которого оценивается в 10-20 частиц на кубический метр).
Кольца Урана были впервые обнаружены в 1977 году, но их трудно наблюдать и изучать, потому что они очень, очень темные.
Считается, что они состоят из массивных скоплений пыли, некоторые из которых достигают 20 метров в ширину.
Нептун
Нептун имеет пять колец, существование которых было доказано космическим аппаратом НАСА «Вояджер-2», пролетевшим мимо самой удаленной планеты Солнечной системы в 1989 году.
Кольца газового гиганта состоят из мелких камней и пыли, их также трудно увидеть, поскольку они чрезвычайно темные.
Ученые считают, что кольца газовых гигантов образовались в результате разрушения их спутников или что они представляют собой материал, оставшийся после формирования газовых гигантов и их спутников.
Толщина этих структур очень мала по сравнению с их шириной и составляет от десятых долей метра до километра. Поэтому они довольно прозрачны — сквозь них могут просвечивать звезды.
Юпитер
Планета имеет очень внушительные размеры. Космический зонд «Вояджер-1» подтвердил наличие колец у Юпитера, пятой планеты нашей Солнечной системы. Космический зонд Galileo и орбитальная обсерватория Hubble получили дополнительную информацию о них.
Кольца Юпитера тонкие и слабые. Ближайший к планете ореол имеет радиус 92 000 км. Он является самым массивным, его толщина достигает 12,5 тысяч километров. За ней следует тонкая главная звезда и два так называемых «паука», названных в честь формирующихся спутников планеты — Амальтея и Фивы. Общий радиус системы составляет 226 тысяч километров.
Эта голубая «ледяная» планета занимает седьмое место по удаленности от Солнца. Уран имеет более мощную кольцевую систему, чем Нептун и Юпитер. Он состоит из 9 узких главных колец, 2 пылевых колец и 2 внешних колец. Ближайшее к планете кольцо — это кольцо z(zeta) с радиусом 37 000 км. Кроме того, m(mu) находится на расстоянии 103 тысяч километров от Урана. Самое яркое образование — e(epsilon). Его яркость обусловлена плотным слоем ледяных частиц, которые отражают большую часть света в системе.
Она содержит самые слабые элементы в системе, за исключением льда и пыли — чрезвычайно темного вещества, поглощающего свет. Считается, что это органические составляющие, излучаемые магнитосферой планеты. Все элементы системы уранового кольца происходят от столкновения небольших спутников и разрушения астероидов, проникших в атмосферу планеты.
По мнению астрономов, твердые планеты, включая Землю, образовывали кольца в прошлом. Такая судьба ожидает Марс через десятки миллионов лет, когда спутник Фобос упадет на его поверхность под действием приливного взаимодействия.
