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.
Астроном Эрик Мамайек из Рочестерского университета и его напарник из Лейденской обсерватории в Голландии обнаружили, что система колец у одной из экзопланет, которая проходит транзитом через солнцеподобную звезду J1407, имеет совершенно невообразимые с точки зрения нашей Солнечной системы пропорции. Она намного больше и намного тяжелее системы колец Сатурна. А вообще, эти кольца являются первыми, которые были обнаружены за пределами нашей системы, а произошло это в 2012 году.
Коллега Эрика, Меттью Кенфорти, он как раз из Лейденской обсерватории, провёл анализ и установил, что обнаруженная кольцевая система состоит из более чем тридцати колец, каждое из которых имеет десятки миллионов километров в диаметре. Кроме того, были найдены в кольцах промежутки, которые указывают на то, что здесь, возможно, могли сформироваться спутники (экзолуны).
“Детали, которые мы видим по кривым блеска, просто невероятны. Транзитное затмение звезды длилось в течение нескольких недель, но мы смогли увидеть изменения на отрезках времени всего в десятки минут. Это объясняется изменениями микроструктур в кольцах. Сама звезда находится очень близко, чтобы наблюдать кольца при прямых наблюдениях, но мы смогли создать подробную модель, основанную на внезапных изменениях яркости звёздного света через систему колец местной экзопланеты. Если бы мы могли заменить кольца Сатурна кольцами экзопланеты J1407b (1SWASP J1407 b), их легко можно было бы наблюдать ночью, и они были бы во много раз больше, чем полная Луна”, – говорит Кенворти.
“Эта планета является намного более крупной, чем Юпитер или Сатурн, а её система колец примерно в 200 раз больше, чем сатурнианская. Можно сказать, что мы наблюдаем супер Сатурн”, – вторит коллеге Мамайек.
Астрономы проанализировали данные о звезде, полученные проектом SuperWASP. Этот обзор разрабатывался для обнаружения газовых гигантов транзитным методом (когда экзопланета проходит по диску своей звезды, если это событие можно увидеть с Земли). В 2012 году Мамайек и его коллеги из Университета Рочестера сообщили об открытии молодой звезды J1407, а также необычных затмений. Тогда было предложено, что эти затмения вызваны присутствием формирующимся протоспутниковым диском вокруг молодой гигантской планеты или коричневого карлика. Затем, Кенворти провёл свежие исследования с применением адаптивной оптики и доплеровской спектроскопии, чтобы оценить массу кольцевидного объекта. После этого и удалось прийти к заключению, что учёные наблюдают в системе J1407 гигантскую экзопланету (которую ещё не удалось найти) с гигантской системой колец, которая как раз и ответственна за повторное понижение блеска звезды. Проанализировав кривую блеска, удалось установить, что диаметр колец составляет почти 120 миллионов километров, что более чем в 200 раз превышает диаметр системы Сатурна, а масса вещества, которое содержат кольца J1407b, равняется примерно массе всей Земли.
Вот, что сообщает Мамайек о том, сколько вещества содержится в этих дисках и кольцах: “Если бы мы взяли и взорвали на кусочки четыре главных галилейских спутника Юпитера и разбросали бы их материал в кольца на орбите планеты, то это кольцо было бы таким непрозрачным, что для отдалённого наблюдателя, который смотрел бы на Солнце во время прохождения этих колец по его диску, происходило бы сильное многодневной затмение. В случае с J1407 мы наблюдаем, что кольца блокируют целых 95 процентов всего света этой молодой звезды в течение многих дней. Таким образом, в этих кольцах содержится много материала, из которых могут сформироваться спутники.
В изученных данных астрономы обнаружили по крайней мере один промежуток в кольцевой структуре. Одно очевидное объяснение этому – формирование спутника в этом участке, который забрал весь строительный материал и сделал промежуток в кольцах. Его масса может лежать в пределах масс Земли или Марса, а его орбитальный период вокруг J1407b составляет около двух лет. Учёные предполагают, что в последующие несколько миллионов лет кольца из-за формирования новых спутников станут менее плотными и в конечном счёте исчезнут.
“Научное сообщество, занятое проблемами планетарной астрономии, в течение многих десятилетий выдвигало различные теории о том какие кольцевые системы имели Юпитер и Сатурн на ранних стадиях своей жизни, которые затем сформировались в спутники. Однако, пока мы не обнаружили эту кольцевую структуру в 2012 году, никто никогда раньше не наблюдал подобных явлений”.
Учёные оценивают, что орбитальный период экзопланеты J1407b с системой колец составляет примерно десятилетие. Массу точную определить также сложно, но наиболее вероятный диапазон составляет примерно 10-40 масс Юпитера. Учёные всячески поощряют астрономов-любителей также наблюдать за этой звездой и фиксировать события её затмения экзопланетой. О результатах таких наблюдений можно сообщать в Ассоциацию наблюдателей за переменными звёздами (American Association of Variable Star Observers (AAVSO)).
Изображение
Система колец вокруг экзопланеты 1SWASP J1407 b, взгляд художника.
Ах, астрономия! Сколько странных открытий и сюрпризов она дарит неокрепшему детскому разуму! Помню, как я гордилась собой, когда во втором классе на школьной викторине самой первой смогла дать ответ на вопрос: «У каких планет есть кольца ». Тогда, в нежные девять лет, я и не представляла, что величественный Сатурн – не единственный обитатель Солнечной системы, имеющий такое необычное «украшение».
Что такое кольца
На самом деле, то, что мы называем «Кольцом», было бы правильнее назвать «цепью» или потоком. Несмотря на то, что с Земли или даже в мощный телескоп кольца Сатурна или Юпитера выглядят цельными, состоят они, на самом деле, из миллиардов отдельных фрагментов . В зависимости от состава самой планеты и окружающего космоса, этими «ингредиентами» может быть:
- космическая пыль (обычно она составляет 80 – 90% всей массы колец );
- смёрзшийся до состояния льда газ ;
- обломки астероидов .
Причём такие «камешки» могут быть как крошечными, длиной в несколько метров, так и гигантскими, достигающими нескольких сотен километров. И, конечно, они не соприкасаются друг с другом , а свободно летят на огромной скорости вокруг планеты. Между крупными астероидами расстояние, как правило, колеблется от нескольких десятков до нескольких тысяч километров. А пространство между ними заполнено также быстро двигающейся мелкой пылью и льдом.
У каких планет есть кольца
В Солнечной Системе кольца имеет половина всех «официально признанных» планет:
- Сатурн ;
- Нептун ;
- Уран (правда, его кольца удалось увидеть лишь в 1977 году, настолько они тусклые);
- Юпитер – его кольца были открыты зондом Вояджер-1 , с Земли их невидно, так десятки более крупных спутников затмевают неяркое свечение колец;
- Считается также, что кольца должны быть у Плутона .
А в 2012 году астрономы нашли экзопланету за пределами Солнечной Системы, вокруг которой вращается 37 крупных колец, а те, в свою очередь, состоят из тысяч более мелких. Ширина всех их - десятки миллионов километров!
Но лично меня в детстве поразило то, что кольца есть у нескольких естественных спутников , вращающихся вокруг планет-гигантов, и даже у астероидов. Например, Рея , спутник Сатурна, имеет целых три таких «украшения»! Есть кольцо и астероида Харикло – правда, астероид этот очень крупный, но всё равно поразительно!
Размеры колец
Ширина кольца вокруг планеты огромна (например, у Сатурна она равна 480 000 километров ); а вот толщина колеблется от нескольких десятков метров до нескольких километров. Причём движутся кольца у всех планет строго над экватором. Все астероиды, которые оказывались вдали от экватора, рано или поздно притягивались планетой, пока от пылевого роя не осталось только тонкое колечко.
Искусственные кольца у планет
Человек отличается удивительной способностью портить любое место, где он появляется. И космос – не исключение. За 50 лет мы оставили на орбите столько мусора, что из внешнего космоса все эти блестящие металлические обломки должны смотреться, как самое настоящее кольцо !
Сатурн - крупное небесное тело, расположенное на шестом месте от Солнца. Известна эта планета с кольцами еще с древних времен. Сатурн является одной из планет-гигантов, составляющих Солнечную систему.
Общие сведения
Планета, имеющая кольца, удалена от Солнца на 1,43 миллиарда километров. Это расстояние почти в 9,5 раза больше, чем от нашей планеты до делает оборот вокруг нашего светила за 29,4 земных года.
Сатурн - планета уникальная. Он тяжелее Земли в 95 раз. При этом в диаметре она больше всего в 9 раз. Плотность равна 0.69 г/куб. см - это ниже, чем у воды. Если предположить, что в космосе раскинулся бескрайний океан, Сириус бы в нем мог плавать! Все другие планеты системы плотнее воды - какие-то - незначительно, какие-то - намного. Такая низкая плотность и при этом очень быстрое вращение вокруг своей оси сжимают планету больше, чем какую-либо другую. Его радиус на экваторе почти на 11% больше, чем на полюсах. Такое сильное сжатие нельзя не заметить в телескоп - планета видна сплюснутой, а не круглой.
Планета с кольцами не имеет твердой поверхности. То, что с Земли кажется поверхностью, на самом деле является облаками. Верхний слой - замерзший аммиак, ниже находятся гидросульфидаммониевые облака. Чем глубже погружаться в тем становится горячее, а плотность - выше. Примерно на середине радиуса водород становится металлическим.
Кольца
Раньше считалось, что Сатурн - единственная планета Солнечной системы, которая имеет кольца. Однако на сегодняшний день известно, что это утверждение неверно. Все четыре газовых гиганта имеют кольца. Но не зря именно Сатурн известен нам как планета с кольцами. Дело в том, что именно у нее самые значительные, уникальные и заметные кольца, у других планет их видно не всегда и не в любой телескоп.
Как и предполагал еще Гюйгенс в 1659 году, эти самые кольца - вовсе не одно твердое тело, это миллиарды миллиардов очень мелких частиц, вращающихся по окружности.
Всего вокруг Сатурна вращается четыре кольца - три основных и одно едва заметное. Все кольца отражают света больше, чем сама планета. Центральное кольцо - самое яркое и широкое, его отделяет от внешнего кольца щель Кассини, составляющая почти 4 тыс. километров. В этой щели расположены полупрозрачные кольца. Внешнее кольцо разделено полосой Энке. Внутреннее же кольцо - почти дымка, настолько оно прозрачно.
В реальности эти кольца очень тонкие. Их толщина - менее тысячи метров, хотя диаметр - более 250 километров. Кажется, что эти кольца очень мощные и громоздкие, но было высчитано, что если собрать все вещество, их составляющее, в одну «кучу», диаметр этого тела будет не больше 100 км.
Изображения, которые нам передают зонды, дают понять, что кольца состоят из множества мелких колечек, напоминающих дорожки грампластинок. Большая часть частиц, которые составляют кольца, не превышают нескольких сантиметров. Немногие из них больше нескольких метров. И уж единицы - 1-2 километра. Вероятнее всего, все они состоят изо льда или же вещества, похожего на камень, но покрытого льдом.
Ученые не уверены в происхождении колец. Есть версия, что они возникли одновременно с самой планетой. В любом случае материя, составляющая кольца, постоянно замещается, пополняясь, возможно, за счет разрушения мелких спутников.
Спутники
К концу февраля 2010 года было известно о 62 Большая их часть вращается вокруг своей оси с той же скоростью, что и вокруг планеты, поэтому они всегда повернуты к ней одной стороной.
Самый крупный спутник Сатурна - Титан. В данный момент имеется версия, что сейчас на Титане условия схожи с теми, которые были 4 миллиарда лет назад на Земле, когда жизнь едва зарождалась.
Между спутниками и кольцами наблюдается полная согласованность. Некоторые из них, по наблюдениям ученых, являются «пастухами» для колец, удерживая их на своих местах.
Исследования
Планета с кольцами заинтересовала людей еще в 1609 году, когда Галилей начал наблюдения за ней. С тех пор исследования планеты велись со многих телескопов, а в 1997 году был запущен исследовательский аппарат. В июле 2004 года он вышел на орбиту планеты. Кроме этого, зонд «Гюйгенс» спустился на Титан для изучения его поверхности.
Планета, окруженная кольцами, не имеет твердой поверхности. Ее плотность ниже, чем у всех тел в Солнечной системе. Состоит планета из самых легких элементов системы Менделеева - гелия и водорода.
Облака Сатурна образуют почти Это было обнаружено еще в 1980 году пролетающим мимо «Вояджером». Такое явление не наблюдалось ни в одном другом месте Солнечной системы. Более того, эту форму облака на северном полюсе планеты сохраняли 20 лет.
Сатурна может похвастать которого никогда не видели ученые в других местах. Уникальность их не только в том, что само сияние голубое, а на облака отражается красный цвет, но и в том, что сияние покрывает весь полюс, хотя на Юпитере и Земле всего лишь окружают магнитные полюса. Снимки кольцевых сияний Сатурна дают возможность заподозрить, что заряженные Солнцем частицы подвергаются воздействию других магнитных сил, природа которых на данный момент не исследована.
Спутника Сатурна.
Не исключается возможность наличия в прошлом короткоживущих (по астрономическим меркам) колец у других планет, в том числе у Земли . Падение Фобоса через несколько десятков миллионов лет может привести к образованию колец у Марса .
История
Более 300 лет Сатурн считался единственной планетой, окружённой кольцами. Лишь в 1977 году, при наблюдении покрытия Ураном звезды, у планеты были обнаружены кольца . Слабые и тонкие кольца Юпитера были открыты в 1979 году космическим аппаратом «Вояджер-1 ». Через 10 лет, в 1989 году, «Вояджер-2 » обнаружил кольца Нептуна .
Кольцами может обладать также спутник Сатурна Рея. Данные, переданные в ноябре 2005 и в августе 2007 года аппаратом «Кассини - Гюйгенс », показали, что при заходе в «тень» Реи, поток регистрируемых от Сатурна электронов несколько раз аномально уменьшался, что может свидетельствовать о наличии у Реи трёх колец .
См. также
Напишите отзыв о статье "Кольца планет"
Примечания
Литература
- Н.Н. Горькавый , А.М. Фридман. // УФН . - 1990. - Т. 160 , № 2 .
- Холшевников, Константин Владиславович . Соросовский журнал. Проверено 29 декабря 2010. .
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий Кольца планет
– И с цыганками его сюда привести? – спросил Николай смеясь. – Ну, ну!…В это время неслышными шагами, с деловым, озабоченным и вместе христиански кротким видом, никогда не покидавшим ее, вошла в комнату Анна Михайловна. Несмотря на то, что каждый день Анна Михайловна заставала графа в халате, всякий раз он конфузился при ней и просил извинения за свой костюм.
– Ничего, граф, голубчик, – сказала она, кротко закрывая глаза. – А к Безухому я съезжу, – сказала она. – Пьер приехал, и теперь мы всё достанем, граф, из его оранжерей. Мне и нужно было видеть его. Он мне прислал письмо от Бориса. Слава Богу, Боря теперь при штабе.
Граф обрадовался, что Анна Михайловна брала одну часть его поручений, и велел ей заложить маленькую карету.
– Вы Безухову скажите, чтоб он приезжал. Я его запишу. Что он с женой? – спросил он.
Анна Михайловна завела глаза, и на лице ее выразилась глубокая скорбь…
– Ах, мой друг, он очень несчастлив, – сказала она. – Ежели правда, что мы слышали, это ужасно. И думали ли мы, когда так радовались его счастию! И такая высокая, небесная душа, этот молодой Безухов! Да, я от души жалею его и постараюсь дать ему утешение, которое от меня будет зависеть.
– Да что ж такое? – спросили оба Ростова, старший и младший.
Анна Михайловна глубоко вздохнула: – Долохов, Марьи Ивановны сын, – сказала она таинственным шопотом, – говорят, совсем компрометировал ее. Он его вывел, пригласил к себе в дом в Петербурге, и вот… Она сюда приехала, и этот сорви голова за ней, – сказала Анна Михайловна, желая выразить свое сочувствие Пьеру, но в невольных интонациях и полуулыбкою выказывая сочувствие сорви голове, как она назвала Долохова. – Говорят, сам Пьер совсем убит своим горем.
– Ну, всё таки скажите ему, чтоб он приезжал в клуб, – всё рассеется. Пир горой будет.
На другой день, 3 го марта, во 2 м часу по полудни, 250 человек членов Английского клуба и 50 человек гостей ожидали к обеду дорогого гостя и героя Австрийского похода, князя Багратиона. В первое время по получении известия об Аустерлицком сражении Москва пришла в недоумение. В то время русские так привыкли к победам, что, получив известие о поражении, одни просто не верили, другие искали объяснений такому странному событию в каких нибудь необыкновенных причинах. В Английском клубе, где собиралось всё, что было знатного, имеющего верные сведения и вес, в декабре месяце, когда стали приходить известия, ничего не говорили про войну и про последнее сражение, как будто все сговорились молчать о нем. Люди, дававшие направление разговорам, как то: граф Ростопчин, князь Юрий Владимирович Долгорукий, Валуев, гр. Марков, кн. Вяземский, не показывались в клубе, а собирались по домам, в своих интимных кружках, и москвичи, говорившие с чужих голосов (к которым принадлежал и Илья Андреич Ростов), оставались на короткое время без определенного суждения о деле войны и без руководителей. Москвичи чувствовали, что что то нехорошо и что обсуждать эти дурные вести трудно, и потому лучше молчать. Но через несколько времени, как присяжные выходят из совещательной комнаты, появились и тузы, дававшие мнение в клубе, и всё заговорило ясно и определенно. Были найдены причины тому неимоверному, неслыханному и невозможному событию, что русские были побиты, и все стало ясно, и во всех углах Москвы заговорили одно и то же. Причины эти были: измена австрийцев, дурное продовольствие войска, измена поляка Пшебышевского и француза Ланжерона, неспособность Кутузова, и (потихоньку говорили) молодость и неопытность государя, вверившегося дурным и ничтожным людям. Но войска, русские войска, говорили все, были необыкновенны и делали чудеса храбрости. Солдаты, офицеры, генералы – были герои. Но героем из героев был князь Багратион, прославившийся своим Шенграбенским делом и отступлением от Аустерлица, где он один провел свою колонну нерасстроенною и целый день отбивал вдвое сильнейшего неприятеля. Тому, что Багратион выбран был героем в Москве, содействовало и то, что он не имел связей в Москве, и был чужой. В лице его отдавалась должная честь боевому, простому, без связей и интриг, русскому солдату, еще связанному воспоминаниями Итальянского похода с именем Суворова. Кроме того в воздаянии ему таких почестей лучше всего показывалось нерасположение и неодобрение Кутузову.
