Сатурн: великолепие колец. У сатурна обнаружили новое, восьмое кольцо

В 2009 году астрономы открыли: кроме 25 ближних колец, у Сатурна имеется ещё одно едва различимое кольцо, расположенное гораздо дальше остальных. Его назвали кольцо Фебы (Phoebe ring), по названию спутника Феба. Предположительно, кольцо состоит из частиц этого спутника.

На иллюстрации схематично изображён гигантский размер кольца Фебы, по сравнению с самой планетой (несколько точек в центре).

Это кольцо вполне заслуженно входит в список самых странных объектов Вселенной, обнаруженных к настоящему времени.

Обруч из пыли вращается вокруг газового гиганта на расстоянии около 13 млн км, что почти в 50 раз дальше, чем другие кольца.

Кольцо Фебы обнаружено в 2009 году с помощью космической обсерватории «Спитцер», которая наблюдает космос в инфракрасном диапазоне и способна регистрировать частицы размером около 10 микрон. Именно из таких частиц частично состоит пылевой обруч Фебы (плотность на один кубометр изначально оценили в 10-20 частиц).

Спутник Феба, фото с аппарата «Кассини»

К сожалению, 15 мая 2009 года на телескопе «Спитцер» закончился запас хладагента, так что он не смог продолжить наблюдения.

Чтобы продолжить изучение кольца, в июне 2010 года астрономы направили в сторону Сатурна объектив другого инфракрасного телескопа Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), который находится на околоземной орбите. И с его помощью впервые удалось получить изображение кольца Фебы целиком. На фотографии оно видно как разреженное пылевое облако в горизонтальной плоскости.

10 июня 2015 года в журнале Nature опубликовано исследование , выполненное группой учёных из университета Мэриленда, университета Виргинии и Центра обработки и анализа инфракрасных изображений при Калифорнийском технологическом институте. В исследовании проанализированы данные, полученные с телескопа WISE.

Размер кольца и его дистанция от Сатурна оказались больше, чем предполагалось. В 2009 году частицы были зафиксированы на расстоянии от 128 до 207 радиусов Сатурна (R S = 60 330 км) от планеты. Полная вертикальная протяжённость кольца составляет 40 R S . Таким образом, кольцо Фебы более чем в десять раз больше, чем прежде считавшееся самым большим кольцо Е.

Полную радиальную протяжённость не было возможности измерить на снимках со «Спитцера», также как и характеристики пылевых частиц.

Снимки с WISE показывают, что кольцо Фебы ещё больше, чем предполагалось: оно простирается от отметки 100 R S аж до 270 R S (от 6 млн км до 16 млн км от планеты)! То есть на 30% больше, чем считалось ранее.

Учёные составили модель орбитальной динамики частиц, взлетевших с Фебы в результате столкновения с посторонними космическими телами, и сконструировали теоретические степенные профили распределения частиц по размеру. По их оценке, до 10% площади поперечного сечения кольца составляют крупные частицы с радиусом более 10 см, орбиты которых могли не снижаться внутрь кольца более 4,5 млрд лет.

Таким образом, кольцо Фебы значительно древнее, чем внутренние кольца Сатурна. Вероятно, оно сформировалось одновременно с Солнечной системой.

К сожалению, у телескопа WISE тоже закончился запас хладагента в 2010 году, и с тех пор никакой новой информации о кольце Фебы мы не получили. По словам учёных, сейчас в космосе нет ни одного аппарата, который мог бы помочь в изучении этого объекта.

Удивительные по красоте кольца первыми были открыты у Сатурна. Это сделали в XVII веке великие астрономы Гюйгенс и Галилей, которые увидели в свои телескопы вокруг гиганта широкое кольцо. В XIX веке астрофизик из России А. Белопольский и физик из Англии Дж. Максвелл сумели доказать, что кольцо, которое в телескопы казалось сплошным, таковым быть не может. Последующее изучение показало, что Сатурн - это действительно планета с кольцами.

Кольца Сатурна

Сначала кольца вызывали восхищение и удивление, но последующее их изучение показало, что они появились неспроста, а играют значительную роль в образовании планет и изучении Вселенной. Учёным удалось установить, что кольца состоят из огромного количества микроскопических частиц и огромных глыб льда и расположены по экватору. Они, по космическим меркам, тонкие, всего несколько километров, в то время как ширина составляет до сотни километров.

Планета с кольцами не переставала удивлять астрономов. Если первоначально считалось, что Сатурн имеет только четыре кольца, и они были обозначены латинскими буквами A, B, C, D, то в последующем было установлено пятое, удалённое на большее расстояние от планеты, чем остальные. Оно было обозначено буквой Е. Правда, до некоторого времени существование колец D и E у учёных вызывало сомнения.

После передачи данных американскими межпланетными станциями доскональному изучению подверглись материалы и фотографии колец. Шестое (F) было обнаружено станцией «Пионер-11». Снимки колец Е и D были присланы станцией «Вояджер-1», что развеяло сомнения учёных в их существовании.

Сколько колец у Сатурна

Планета с кольцами привлекала к себе всё больше внимания. Продолжая изучать их, учёные пришли к сенсационному открытию. Как оказалось, их не шесть, а гораздо больше. Общее число не установлено, но астрономы предполагают, что количество может составить тысячу колец.

Как видно по фотографиям, присланных «Вояжером-2», неширокие кольца состоят из более тонких колечек или, как их называют, прядей. Самое интересное, что не все они имеют правильную форму. Было установлено, что одно из колец меняет толщину от 80 до 25 километров.

Почему расслаиваются кольца

Как можно объяснить такую структуру колец? Гипотез высказывается несколько, но наиболее интересным считается, что расслоение колец происходит из-за сил гравитационного воздействия, оказываемых спутниками Сатурна, не только большими, но и малыми, которые были открыты сравнительно недавно при помощи космических аппаратов. Астрономы обратили внимание на небольшую, по сравнению с другими, ширину кольца F и предположили, что это как-то связано со спутниками планеты. По расчётам их должно быть два. Один находится на внешней стороне кольца, другой - на внутренней. Они получили название «пастухи». Считается, что спутники, воздействуя на частицы, загоняют их обратно.

Загадки Сатурна

Сатурн - планета, кольца которой ставят перед человеком немало загадок. Относительно недавно астрономами были обнаружены так называемые спицы - радиальные образования, пронизывающие кольца на тысячи километров. Они вращаются вокруг планеты, как спицы колеса вокруг оси. Сразу возникает вопрос о том, что это такое. Составляющими колец они не могут быть, так как их частицы находятся на разном расстоянии и движутся с различными скоростями. Это привело бы к быстрому их разрушению.

Изучив множество фотографий и проведя анализ, ученые установили, что спицы вместе с планетой совершают полный оборот вокруг оси Сатурна. Это дало возможность предположить, что они находятся на определённом расстоянии от колец и удерживаются ими при помощи электростатических сил. Движение своё вместе с планетой они совершают под воздействием магнитного поля планеты, а состоят, как и кольца, из мелких частиц. В кольце F были обнаружены переплетения тонких колец-нитей и утолщения. Это загадка Сатурна. Почему это происходит, пока объяснить астрономы не могут. Есть только предположение, что на них действуют электромагнитные силы.

Кольца у других планет

В 1977 году во время изучения Урана были обнаружены кольца, что привело учёных в некоторое смятение, так как до этого считалось, что только Сатурн обладает таким феноменом. Учёные стали задумываться о том, у каких планет есть кольца. Станцией «Вояджер-1» было обнаружено слабое кольцо у Юпитера. Сегодня хорошо известно, что у всех газовых планет-гигантов Солнечной системы они есть. Таких планет четыре - Сатурн, Юпитер, Нептун, Уран. Этот список пополнил астероид Харикло и, как считает ряд учёных, они есть у спутника Сатурна - Реи.

Предполагают, что и другие планеты окольцованы. Но у каких планет есть кольца, пока не известно. Расчёты некоторых астрономов подтверждают их существование у карликовой планеты Плутон. Но до настоящего времени это не подтверждено, как и в случае со спутником Реи.

Кольца Юпитера

Ещё одна гигантская газовая планета, имеющая кольца, - это Юпитер. Система их слабая, состоит из пыли и включает в себя четыре компонента: толстый тор из частиц - Гало, очень тонкий и плотный - Главное кольцо и два слабых и широких, называющихся паутинными кольцами. Как предполагают учёные, они образованы из пыли со спутников планеты. По предположению, существует ещё одно кольцо, но пока этому нет подтверждений.

Кольца Нептуна

Планета с кольцами в Солнечной системе - газовый гигант Нептун. Его структура обнаружена сравнительно недавно и мало изучена. Она состоит из пяти компонентов, образованных частицами льда, покрытых силикатами и ещё неизвестным материалом, основанным на углероде. Кольца носят названия Адамса, Леверье, Гало, Ласселл и Араго.

Интересный факт, что первое кольцо было обнаружено американским астронавтом Э. Гвианом. Но позже, проводя наблюдения, астрономы заметили, что оно не полное, напоминающее поршневые кольца. Планета в это времявходила в тень. Почему так получилось, осталось не выясненным. Самое удалённое кольцо имеет пять дуг. Их происхождение также не выяснено. Снимки с «Вояджера-2» позволили обнаружить более слабые кольца, которые имели массивную структуру.

Кольца Урана

У планеты обнаружена система из 13 колец, состоящих из водяного льда, органики, пыли и объектов, размер которых составляет от нескольких десятков сантиметров до 20 метров. Они чрезвычайно тёмные, непрозрачные и неширокие. Предположительно между основными составляющими системы есть слабые пылевые кольца и дуги. Считается, что система образовалась от столкновения спутников, которые ранее были у планеты.

Сатурн является одной из самых загадочных планет как для профессиональных астрономов, так и для любителей. Большая часть интереса к планете происходит от характерных колец вокруг Сатурна. Хотя их и не видно невооруженным глазом, кольца можно разглядеть даже с помощью слабого телескопа.

Состоящие в основном из льда кольца Сатурна удерживаются на орбите благодаря сложным гравитационным воздействиям газового гиганта и его спутников, некоторые из которых фактически находятся в пределах колец. Несмотря на то, что люди очень многое узнали о кольцах с тех пор, как они впервые были обнаружены 400 лет назад, эти знания постоянно дополняются (к примеру, самое удаленное от планеты кольцо было обнаружено только десять лет назад).

1. Галилео Галилей и Сатурн

Телескопы эпохи Ворождения

В 1610 году, известный астроном и "враг церкви" Галилео Галилей был первым человеком, который навел свой телескоп на Сатурн. Он отметил странные образования вокруг планеты. Но, поскольку его телескоп не был достаточно мощным, Галилей не понял, что это кольца.

2. Миллиарды кусков льда

Лед и камень

Кольца Сатурна состоят из миллиардов кусков льда и камня. Размеры этих обломков варьируются от крупицы соли до небольшой горы.

3. Только пять планет

Современный телескоп

Как известно, человек может увидеть пять планет невооруженным глазом: Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн. Чтобы увидеть кольца Сатурна, а не просто шар света, понадобится телескоп с, по крайней мере, 20-кратным увеличением.

4. Кольца названы в алфавитном порядке

Ближе всего к Сатурну находится кольцо D

Кольца названы в алфавитном порядке на основании их даты обнаружения. Ближе всего к планете находится кольцо D, а затем по мере удаления - кольца C, B, A, F, Janus / Epimetheus, G, Pallene и Е.

5. Остатки от комет и астероидов

93% от массы колец - лед

Кольца Сатурна, как считают большинство ученых, являются остатками от проходящих мимо комет и астероидов. Ученые пришли к такому выводу потому что около 93% от массы колец составляет лед.

6. Человек, давший определение кольцам Сатурна

Голландский астроном Христиан Гюйгенс

Первым человеком, который на самом деле увидел и дал определение кольцам Сатурна, был голландский астроном Христиан Гюйгенс в 1655 году. На то время он предположил, что у газового гиганта есть одно твердое, тонкое и плоское кольцо.

7. Спутник Сатурна Энцелада

Гейзеры ледяного кольца Е

Благодаря гейзерам, которыми изобилует поверхность спутника Сатурна Энцелада, образовалось ледяное кольцо Е. Ученые возлагают на этот спутник очень большие надежды, потому что на нем есть океаны, в которых может скрываться жизнь.

8. Скорость вращения

Скорость убывает с удалением

Каждое из колец вращается вокруг Сатурна с разной скоростью. Скорость вращения колец убывает с удалением от планеты.

9. Нептун и Уран

Кольца Сатурна не уникальны

Хотя кольца Сатурна являются наиболее известными в Солнечной системе, кольцами могут похвастаться еще три планеты. Речь идет о газовом гиганте (Юпитер) и ледяных гигантах (Нептун и Уран).

10. Возмущения в кольцах

Возмущения напоминают рябь

Кольца планеты могут выступать в качестве свидетельства того, как кометы и метеоры, пролетающие через Солнечную систему, притягиваются к Сатурну. В 1983 году астрономы обнаружили в кольцах возмущения, напоминающие рябь. Они считают, что это было вызвано тем, что обломки кометы столкнулись с кольцами.

11. Столкновение 1983 года

Орбиты колец C и D нарушены

Столкновение 1983 года с кометой массой от 100 миллиардов до 10 триллионов килограммов привело к тому, что были нарушены орбиты колец C и D. Считается, что кольца будут "выравниваться" в течение сотен лет.

12. Вертикальные "бугорки" на кольцах

Вертикальные образования до 3 км

Частицы внутри колец Сатурна иногда могут образовывать вертикальные образования. Это выглядит, как вертикальные "бугорки" на кольцах высотой около 3 км.

13. Второй после Юпитера

Скорость вращения Сатурн - 10 часов и 33 минуты

Не считая Юпитера, Сатурн является самой быстро вращающейся планетой в Солнечной системе - она совершает полный оборот вокруг своей оси всего за 10 часов и 33 минуты. Из-за такой скорости вращения Сатурн более выпуклый на экваторе (и сплющенный на полюсах), что еще больше которые еще больше подчеркивает его знаковые кольца.

14. Кольцо F

Мини-спутники планеты

Расположенное сразу за главной кольцевой системой Сатурна, узкое кольцо F (на самом деле, это три узких кольца), как представляется, имеет в своей структуре изгибы и сгустки. Это заставило ученых предположить, что внутри кольца могут находиться мини-спутники планеты.

15. Запуск 1997 года

Межпланетная станция Кассини

В 1997 году к Сатурну была запущена автоматическая межпланетная станция "Кассини". Перед тем, как выйти на орбиту вокруг планеты, космический аппарат пролетел между кольцами F и G.

16. Крошечные спутники Сатурна

Щели Килера и Энке

В двух щелях или делениях между кольцами, а именно в щелях Килера (ширина 35 км) и Энке (ширина 325 км) есть крошечные спутники Сатурна. Предполагается, что эти щели в кольцах образовались именно из-за прохождения спутников через кольца.

17. Ширина колец Сатурна огромна

Толщина колец Сатурна очень мала

Хотя ширина колец Сатурна огромна (80 тысяч километров), их толщина сравнительно очень мала. Как правило, она составляет около 10 метров и редко доходит до 1 километра.

18. Темные полосы, идущие поперек колец

Странные образования похожие на призраки

В кольцах Сатурна были обнаружен странные образования, похожие на призраки. Эти образования, выглядящие как светлые и темные полосы, идущие поперек колец, назвали "спицами". Было высказано множество теорий относительно их происхождения, но единого мнения нет.

19. Кольца спутника Сатурна

Спутник Сатурна Рея

У второго по величине спутника Сатурна Рея могут быть свои кольца. Их до сих пор не обнаружили, а существование колец предполагается на основании того, что зонд "Кассини" зафиксировал в окрестностях Реи торможение электронов магнитосферы Сатурна.

20. Мизерный вес колец

Видимость обманчива

Несмотря на видимый огромный размер, кольца на самом деле довольно "легкие". Более 90% массы всего вещества, находящегося на орбите Сатурна, приходится на самый большой из 62 спутников этой планеты, Титан.

21. Деление Кассини

Самый большой разрыв между кольцами

Деление Кассини - самый большой разрыв между кольцами (его ширина составляет 4700 км). Находится оно между основными кольцами В и А.

22. Пандора и Прометей

Спутники сдерживают рассеивание колец в космосе

Сила притяжения некоторых из спутников Сатурна - особенно Пандоры и Прометея – также влияет на кольца. Тем самым они сдерживают рассеивание колец в космосе.

23. Кольцо Фебы

Кольцо вращается в противоположном направлении

Астрономы недавно обнаружили новое, огромное кольцо вокруг Сатурна, получившее название "кольцо Фебы". Расположенное на расстоянии от 3,7 до 11,1 млн км от поверхности планеты, новое кольцо наклонено на 27 градусов по сравнению с остальными кольцами и вращается в противоположном направлении.

24. В кольце может поместиться миллиард планет таких, как Земля.

Новое кольцо сильно разреженно

Новое кольцо настолько разреженное, что через него можно пролететь, не заметив ни одного обломка, несмотря на то, что в кольце может поместиться миллиард планет таких как Земля. Его обнаружили случайно в 2009 году с помощью инфракрасного телескопа.

25. Многие из спутников Сатурна ледяные

Спутники образовались из отдаленных колец

Из-за недавних открытий, сделанных в 2014 году, ученые полагают, что по крайней мере некоторые из спутников Сатурна могли образоваться в пределах колец этой планеты. Поскольку многие из спутников Сатурна ледяные, а ледяные частицы являются основным компонентом колец, была выдвинута гипотеза о том, что спутники образовались из отдаленных колец, которые существовали ранее.