Эврика!
научно-популярный сайт
  Главная Идеи Поиски Решения Карта сайта Контакты  
Идеи
Поиск по сайту
искать:
расширенный поиск

Уникальные кольца Сатурна

15 марта 1610 года знаменитый итальянский астроном Галилео Галилей выпустил книгу «Звездный вестник», в которой описывал свои первые открытия, сделанные с помощью телескопа. Среди них было открытие гор на Луне, спутников Юпитера, множества звезд в Млечном Пути. Но в «Звездном вестнике» упоминалось еще об одном необыкновенном открытии, в котором автор, однако, не был уверен, а потому решил опубликовать его в зашифрованном виде, в форме анаграммы (фразы, в которой переставлены буквы).

Многие пытались разгадать смысл анаграммы Галилея, но безуспешно. В анаграмме, как оказалось, содержалась такая фраза: «Высочайшую планету тройную наблюдал». «Высочайшей» (то есть самой далекой) планетой считался тогда Сатурн. Галилею казалось, что Сатурн — тройная планета, потому что он ясно видел по бокам от нее два придатка, которые показались ему дисками, лишь втрое меньше самой планеты. Но спустя несколько лет эти «придатки» исчезли, и Галилей решил, что это были блики от линз телескопа.

Лишь почти через полвека, в 1656 году, известный голландский астроном Христиан Гюйгенс разгадал истинную фигуру «придатков» Сатурна. Так было открыто кольцо Сатурна — единственное в своем роде образование. Никакая другая планета солнечной системы не имеет ничего подобного. Что же это такое?

Прежде всего несколько слов о масштабах кольца. Планета Сатурн по диаметру в 9 раз превышает Землю — ее диаметр равен 120 тысячам километров. Ближний край кольца отстоит от поверхности планеты на 30 тысяч километров, дальний — на 80 тысяч километров. Таким образом, если бы оно было сплошное, по нему мог бы свободно катиться земной шар.

Гюйгенс был совершенно прав, утверждая, что кольцо Сатурна очень тонкое и наклонено к эклиптике (плоскости земной орбиты). Поэтому раз в 15 лет оно поворачивается к Земле ребром и тогда становится невидимым. Наступает это и тогда, когда оно обращается ребром к Солнцу или когда Солнце освещает его с другой стороны. Так как все эти события происходят в течение одного года, такой год весьма неблагоприятен для наблюдений кольца Сатурна. Вот почему его и «потерял из виду» Галилей.

Спустя 20 лет после наблюдений Гюйгенса французский астроном Ж. Кассини обнаружил, что кольцо разделено темной щелью на два концентрических круга: внешний, или кольцо А, шириной 17 тысяч километров, и внутренний, или кольцо В, шириной 27 тысяч километров. Щель Кассини имеет ширину 5 тысяч километров и хорошо заметна даже в небольшой телескоп.

Значительно позже, уже в 1850 году, было открыто третье, самое внутреннее, полупрозрачное кольцо С, которое получило название «крепового» из-за того, что оно было гораздо темнее других. Таким образом, у Сатурна оказалось целых три кольца, лежавших в одной плоскости, точно совпадавшей с плоскостью экватора планеты.

Какова же их природа? Уже первые наблюдения показали, что они могли быть не твердыми и сплошными, так как сквозь них просвечивали звезды. Не могли кольца быть также ни жидкими, ни газообразными — теоретические исследования английского ученого Дж. Максвелла показали, что они были бы неустойчивы и вскоре распались. В 1885 году большое исследование колец Сатурна выполнила наша замечательная соотечественница С. Ковалевская. Она, как и Максвелл, пришла к выводу, что кольца Сатурна могут состоять только из роя небольших твердых тел, обращающихся вокруг планеты. Скорость вращения колец убывает с удалением от центра масс Сатурна точно в соответствии с третьим законом Кеплера. Иначе говоря, каждый обломок (из которых состоят кольца) движется так, словно он «независимый» спутник планеты.

Как показал тщательный теоретический анализ результатов фотометрических наблюдений колец, выполненный советским астрономом М. Бобровым, размеры его частиц измеряются сантиметрами, дециметрами, в редких случаях метрами.

Толщина колец была измерена сравнительно недавно — в 1966 году, когда они вновь повернулись к Земле ребром. Обработка наблюдений показала, что их толщина не превосходит 3 километров.

Как же образовались кольца Сатурна? Еще в 1850 году французский механик Э. Рош доказал, что внутри некоторой сферы, окружающей планету, существование крупного спутника невозможно, так как приливные силы планеты будут буквально разрывать его на части. Для системы Сатурна радиус этой сферы (предел Роша) отстоит примерно на 150 тысяч километров от центра массы планеты. Вспомним, что внешний край колец находится в 140 тысячах километров от этого центра (то есть кольца лежат внутри предела Роша), а уже в 157 тысячах километров вокруг планеты движется ближайший «настоящий» ее спутник Янус, открытый французским астрономом О. Дольфусом в 1966 году. Всего же у Сатурна 10 спутников. Можно полагать, что кольца Сатурна — остатки несформировавшегося одиннадцатого спутника. Приливные силы помешали частицам кольца соединиться в единое тело.

Почему же только один Сатурн обладает кольцом? Ответить на этот вопрос труднее всего. Возможно, что дело тут в крайне низкой средней плотности Сатурна (меньше плотности воды) и в его сильном сжатии у полюсов, наибольшем среди планет,— эти факторы вместе с массой определяют гравитационное поле планеты и его влияние на движение вокруг нее мелких частиц. Однако не исключено, что образование колец именно у Сатурна — дело случая. Будущие исследователи помогут прояснить этот вопрос.

СССР, 1974 г.

Реклама:
 
 
© 1975 ЦК ВЛКСМ Изд. «Молодая гвардия»
© 2009 «Эврика!»