В 2009 году космический телескоп «Спитцер» обнаружил слабое инфракрасное излучение от источника концентрической формы, расположенного далеко за пределам известных колец Сатурна. Ученые предположили, излучение может исходить от нового, ранее не известного кольца планеты, состоящего из более мелких частиц. Спустя 6 лет исследование, проведенное при помощи более мощного инфракрасного телескопа WISE, позволило подтвердить это допущение.

Система колец Сатурна состоит из 7 концентрических секторов, составленных льдами, пылью и обломками силикатных пород. Называть кольца было принято буквами латинского алфавита, однако имена им присваивались по мере открытия, в связи с чем порядок удаления от планеты казалось бы не соответствует логике: D, C, B, A, F, G и E. Крайнее кольцо E не только самое удаленное, но и самое широкое - оно простирается от 180 до 480 тысяч км от поверхности газового гиганта. Но даже оно, как оказывается, меркнет на фоне новооткрытого восьмого кольца.

Согласно первоначальным расчетам, в основу которых легли данные телескопа Spitzer, самое удаленное кольцо должно было находиться в интервале от 7,6 до 12,4 миллиона км (или от 127 до 207 радиусов (60"000 км) планеты) от поверхности Сатурна. Однако благодаря орбитальной обсерватории WISE эти и без того впечатляющие цифры пришлось поправить в большую сторону: от 6 до 16,2 миллионов км или 100 - 270 радиусов Сатурна.

Соотношение размера нового кольца с размерами планеты

Если Сатурн уменьшить до размеров баскетбольного мяча, то его дальнее кольцо будет находится за пределами баскетбольной площадки, приблизительно в 6-7 зрительском ряду.

Структура кольца Фебы отличается кардинальным образом. В отличии от семи ближних колец оно сложено из значительно более мелких крупиц, больше 80% из которых не превышают 10-20 мКм в диаметре. Частицы диаметром более 10 см составляют менее 10%. Кроме того, материал в нем куда более разряжен. Также ученые предполагают, что содержание космической пыли в данном секторе должно быть в несколько раз выше, на это по крайней мере указывает темный фон частиц и всего кольца в целом.

На данный момент наиболее вразумительной версией, объясняющей происхождение удаленного кольца является гипотеза, согласно которой большая часть материала была выбита метеоритами с поверхности спутника Феба, орбита которого находится приблизительно в 13 млн км.

Темные частицы кольца Фебы практически не отражают солнечный свет, поэтому и наблюдать его непосредственно практически невозможно. Но такие частицы неплохо нагреваются, благодаря чему и были обнаружены в инфракрасном диапазоне.

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.

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.

Х

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.

Но только у Сатурна они, можно сказать, стали своего рода «визитной карточкой» этой планеты. Благодаря яркости и красоте, именно Сатурн единственная планета, которая изображается с кольцами, хотя на самом деле, они есть и у , правда не такие яркие и заметные как у Сатурна.

Кто открыл кольца Сатурна

Первыми кольца Сатурна увидел в далеком 1610 году великий астроном , изобретший телескоп, ставший подлинной научной сенсацией тех времен. Но Галилео Галилей не мог объяснить природу и происхождение колец, с момента открытия, века они оставались загадкой для человечества. Да, впрочем, и остаются по сей день, так как детальное изучение колец Сатурна, предпринятое НАСА в 1980-х годах прошлого века с помощью космических аппаратов Вояджер-1 и Вояджер-2 только прибавило тайн.

Из чего состоят кольца Сатурна

Как считают ученые, кольца вокруг Сатурна состоят из многочисленных , астероидов и разрушенных спутников, будучи уничтоженными, прежде чем достигли поверхности планеты, они собой пополнили мириады частиц этих самых колец.

Размеры частиц кольца могут варьироваться от маленьких камушков, до огромных глыб, размером с гору. Также каждое кольцо вращается вокруг планеты со своей скоростью. От чего зависит скорость колец Сатурна, точного ответа пока нет.

Кольца Сатурна фото

Предлагаем вашему вниманию красивые фотографии колец Сатурна.

Откуда у Сатурна кольца

Сейчас в науке имеется две теории, объясняющие происхождение колец Сатурна. Согласно первой они образовались в результате крушения то ли большого метеорита, то ли неосторожного спутника. Разрушение могло быть вызвано мощными гравитационными воздействиями Сатурна, буквально разорвавшими некий небесный объект на мелкие кусочки.

Но есть и другая теория на этот счет, согласно ней, кольца являются остатками большого околопланетного облака. Из внешней части этого облака образовались спутники Сатурна (их 62 штуки) а внутренняя так и осталась в виде космической пыли, из которой теперь и состоят знаменитые кольца.

Система колец Сатурна

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.

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

Сколько колец у Сатурна

Далее попробуем ответить на вопрос о количестве колец Сатурна. Сейчас астрономами зафиксированы кольца D, C, B, A, F, G, E, притом, что самое внешнее кольцо E не видимо для оптических систем, оно регистрировалось с помощью устройств, реагирующих на заряженные частицы и электрические поля.

Кольца А, В и С можно назвать основными кольцами планеты, они хорошо видимы в телескоп. Кольцо А является условно внешним кольцом, кольцо В — средним и кольцо С – внутренним. Кольца D, E и F являются более слабыми и увидеть их в телескоп не так то просто, а кольцо E и вовсе невозможно.

Но это еще не все, ведь названые латинскими буками кольца весьма условны, так как при более детальном приближении мы увидим, что каждое из колец Сатурна распадается на более мелкие, а те на еще более мелкие части. В итоге количество колец Сатурна может стремиться к бесконечности.

Цвет колец Сатурна

Снимки колец Сатурна с космических аппаратов показывают, что кольца имеют разные цвета.

Вы сами можете видеть это на картинке. Так как кольца светятся за счет отраженного солнечного света, их излучение должно бы иметь солнечный спектр. Но это при условии, что кольца обладают абсолютной отражательной способностью. На самом деле, частицы, из которых состоят кольца, в свою очередь в основном состоят из водяного льда, с небольшими примесями более темного цвета.

Кольца Сатурна видео

И в завершение интересный научно-популярный фильм о появлении колец Сатурна.

В большой телескоп у Сатурна видны три кольца: внешнее средней яркости кольцо, среднее, самое яркое, и внутреннее полупрозрачное кольцо ("креповое"). В порядке удаления от Сатурна они обозначаются буквами латинского алфавита: С, В, А.

В особо благоприятный период 1966 года, когда кольца были повернуты к земному наблюдателю своей неосвещенной стороной и почти ребром (а это значит, что яркие кольца не мешали наблюдениям), было открыто очень слабое самое внешнее кольцо, Еще одно кольцо (тоже очень слабое) было замечено наземными наблюдателями во внутреннем пространстве между "креповым" кольцом С и самой планетой.

Космические посланцы подтвердили наличие у Сатурна этих крайне разреженных колец и уточнили: самое внешнее кольцо представлено тремя самостоятельными кольцами, разделенными промежутками. Внешний радиус самого внешнего из этих трех колец охватывает зону до 6 радиусов планеты, то есть достигает 360 тыс. км.

Итак, общая структура колец Сатурна представлена семью более или менее широкими кольцами, разделенными промежутками. Но свыше 99% отражаемого солнечного света дают лишь два кольца, которые хорошо наблюдаются с Земли: среднее, самое яркое, и отделенное от него щелью Кассини внешнее кольцо.

Очень интересные результаты были получены "Вояджерами". "Вояджер-1" показал, что видимые в телескопы широкие кольца Сатурна состоят из сотен узких колец. А "Вояджер-2", имевший более чувствительные телевизионные камеры, "увидел", что все узкие кольца разделяются на еще более узкие колечки, которые подобны бороздкам на граммофонной пластинке. Число таких колечек в пределах разрешения камер (около 100 м) достигает примерно 10 тыс. На самом же деле их может быть свыше100 тыс. Но почему частицы в кольцах заполняют не все пространство равномерно, а группируются в узкие колечки?

Советские ученые А. М. Фридман и В. Л. Поляченко объяснили это тем, что кольцо, равномерно заполненное частицами, обладает большей потенциальной энергией, чем кольцо, разделенное на отдельные колечки. А так как любая физическая система стремится принять положение, соответствующее минимуму потенциальной энергии, то эволюция колец и привела их к нынешнему состоянию.

Давно доказано, что кольца Сатурна состоят из миллиардов мелких частиц, каждая из которых обращается вокруг планеты наподобие крошечной луны. Ученых интересовали размеры этих мини-лун и их химический состав. Еще из наземных спектральных наблюдений было известно, что частицы колец, вероятно, ледяные. Бортовые приборы, установленные на космических аппаратах, подтвердили правильность такого вывода. При той весьма низкой температуре, какую имеют кольца (средняя -206°С), это действительно могут быть целиком ледяные частицы или же покрытые слоем льда (с каменной "косточкой" внутри). Они очень малы, и разглядеть их не удалось даже с помощью телевизионных камер космических аппаратов, пролетавших вблизи Сатурна. И все же космические эксперименты помогли достаточно надежно оценить физико-химические характеристики этих невидимых частиц.

Поперечники частиц измерялись методом радиозатмения космического аппарата кольцами Сатурна. Радиолуч КА последовательно пронизывал внешнее кольцо, щель Кассини, внутреннее, самое светлое кольцо и находящееся внутри него "креповое" кольцо. При прохождении радиоволн через то или иное кольцо происходило их рассеяние на частицах кольца. По характеру рассеяния радиоволн было установлено, что средний поперечник частиц различен - от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров. Самые мелкие из них сосредоточены в "креповом" кольце, самые крупные (размером с дом) - во внешнем. В кольцах встречаются и большие глыбы - до нескольких сотен метров в поперечнике. Сильное рассеяние, но не радиоволн, а видимого света, обнаружено у двух колец из числа самых внешних. Это свидетельствует о наличии в их составе значительных количеств мелкой пыли.

Исследователей интересовал также вопрос: состоят ли частицы колец целиком изо льда или только покрыты льдом? Раскрыть эту загадку помогла радиолокация. Как известно, каменистые частицы поглощают радиоволны, а частицы колец оказались хорошими отражателями радиоволн. Следовательно, кольца Сатурна в основном ледяные.

Эта огромная система колец, достигающая в диаметре удвоенного расстояния Земля-Луна, оказалась на удивление очень тонкой. Если судить по снимкам, переданным "Вояджером-2", толщина колец на некоторых участках составляет 150 м, а есть места, где она едва достигает 100 м. По-видимому, толщина колец изменяется от нескольких десятков до нескольких сотен метров и соизмерима с размерами самых крупных частиц.

Космическими аппаратами была также сделана попытка измерить массу колец. Скорее всего, она близка к одной десятимиллионной доле массы самого Сатурна, или к одной стотысячной массы Земли, или равна примерно одной тысячной массы Луны.

Завершая рассказ о кольцах Сатурна, хотелось бы еще раз коснуться проблемы их происхождения. Кольца могли образоваться в результате разрушения мощными приливными силами одного из близких спутников Сатурна.

Московский астроном М. С. Бобров уже давно высказывал идею, что кольца Сатурна - не спутник, разорванный притяжением планеты, а, наоборот, частицы протопланетного вещества, которым приливные силы воспрепятствовали сформироваться в единый спутник. Поэтому область колец Сатурна, возможно, почти единственное место в Солнечной системе, где сохранились остатки первичной, допланетной материи. Ее изучение могло бы пролить свет на историю происхождения планет.