4.7.5. кільця Сатурна

Схема будови кілець

Ширина кілець дорівнює 400 тис. Км, однак в товщину вони складають всього кілька десятків метрів. Крізь кільця можна побачити зірки, хоча світло їх при цьому помітно слабшає. Всі кільця складаються з окремих шматків льоду різних розмірів: від пилинок до декількох метрів в поперечнику. Ці частинки рухаються з практичних однаковими швидкостями (близько 10 км / с), іноді стикаючись один з одним. Під дією супутників кільце трохи вигинається, перестаючи бути плоским: видно тіні від Сонця.

Зовнішній вигляд кілець змінюється від року до року. Це обумовлено нахилом площини кілець до площини орбіти планети

Площина кілець нахилена до площини орбіти на 29 °. Тому протягом року ми бачимо їх максимально широкими, після чого їх видима ширина зменшується, і, приблизно через 15 років, вони перетворюються в слабо помітну рису.

У 1610 році Галілео Галілей вперше побачив в телескоп кільця Сатурна, але не зрозумів, що це таке, тому записав, що Сатурн складається з частин. через півстоліття християн Гюйгенс повідомив про наявність у Сатурна кільця, а 1675 року Кассіні виявив між кільцями щілину.

Кільця Сатурна постійно розбурхували уяву дослідників своєю унікальною формою. Кант першим передбачив існування тонкої структури кілець Сатурна. Користуючись своєю моделлю протопланетної хмари, він уявляв собі кільце у вигляді плоского диска з зіштовхуються частинок, що обертаються диференційно навколо планети за законом Кеплера. Саме диференціальне обертання, згідно Канту, є причиною розшарування диска на серію тонких кілець. пізніше Симон Лаплас довів нестійкість твердого широкого кільця. В середині минулого століття астрономи виявили десять кілець навколо Сатурна. Видатний внесок у дослідження стійкості кілець Сатурна вніс Джеймс Максвелл , Який отримав премію Адамса за працю, в якому він показав, що такі вузькі кільця також нестійкі і будуть падати на планету. І хоча висновок Maксвелла про падіння гіпотетичного суцільного льодового кільця на планету був неправильним (таке кільце набагато раніше має розвалитися на шматки), наслідок з нього - метеорні будова колін Сатурна - виявилося вірним. Так, до кінця XIX століття гіпотеза метеорного будови кілець Сатурна, висловлена ​​вперше Жаном Кассіні, отримала теоретичне, а в 1893 році - і наглядове підтвердження.

Протягом XX століття йшло поступове накопичення нових даних про планетних кільцях: отримані оцінки розмірів і концентрації частинок в кільцях Сатурна, спектральним аналізом встановлено, що кільця - крижані, відкрито загадкове явище азимутальної змінності яскравості кілець Сатурна. Розмірений темп наукової діяльності змінився бурхливим підйомом загального інтересу до планетних кілець в кінці сімдесятих років, коли 10 березня 1977 році кількома дослідницькими групами незалежно було відкрито вузькі і далеко віддалені один від одного вугільно-чорні кільця урану . Відкриття було зроблено абсолютно випадково, коли, готуючи апаратуру для дослідження параметрів атмосфери Урана методом покриття зірки і заздалегідь налаштувавши прилади, дослідники виявили короткі затемнення при підході зірки до планети і при її видаленні. Через два року - 4 березня 1979 року - американський міжпланетний апарат «Вояджер-1» виявив прозорі кам'яні кільця і ​​навколо Юпітера . Десятьма роками пізніше були відкриті кільця Нептуна.

Планетні кільця виявилися обов'язковим елементом і закономірним явищем в супутникових системах планет-гігантів. Велика кількість експериментального матеріалу не могло не викликати інтенсивного розвитку теоретичних моделей. Це не просто інтерес до нових астрономічним об'єктам. Дедалі більшого поширення набуває думка, що планетні кільця - ключ до розуміння космогонії всієї Сонячної системи. Вважається, що кільця, в яких окремо обертаються окремі частинки, є найдавнішими представниками Сонячної системи. Дослідження таких дискових систем має принципову важливість для космогонії, так як на протостадіі це найпоширеніший тип динамічної системи (протопланетное хмара, протоспутніковие диски, протокольца планет). До цього ж класу об'єктів потрібно віднести і протопланетні хмари навколо інших зірок, аккреційному диски в системах подвійних зірок, галактичні і протогалактіческіх диски. Таким чином, планетні кільця надають унікальну можливість отримати найважливішу інформацію про колективні та інших процесах, що відбувалися на стадії утворення планет і Сонячної системи.

Перелічимо основні проблеми фізики планетних кілець.

• Чому існують планетні кільця? Класичні моделі формування кілець припускали, що кільця - це область приливної руйнування великих тел. Але після польотів "Вояджер" стало ясно, що для руйнування частинок спостережуваних розмірів (10 м) приливні сили занадто слабкі. Питання про причини існування кілець виявився прямо пов'язаний з механічними характеристиками типовою частинки.
• Що викликало розшарування кілець Сатурна? Видимий ієрархічна структура кілець Сатурна складена за принципом «матрьошки»: широкі ~ 1000 км кільця складаються з системи більш вузьких ~ 100 км кілець і т.д. До сих пір не існує теорії, що пояснює наявність тонких кілець.
• Як утворилися і чому не руйнуються кільця Урана? Найбільш популярна гіпотеза про те, що вузькі, еліптичні кільця Урана сформувалися і зберігають стабільність завдяки двом спутнікам- «пастухів» по ​​краях кожного кільця. Однак «Вояджер-2» в 1986 року не виявив між кільцями Урана таких необхідних для цієї гіпотези супутників «пастухів». При цьому дані «Вояджера-2» підтвердили альтернативну гіпотезу про резонансну природі кілець Урана.

Для того, щоб дати фізично цільну картину існуючих планетних кілець, доводиться звертатися до самих різних методів і областям науки: до небесної механіки та фізики льоду і снігу, до теорії удару і кінетичної теорії газів, до теорії нестійкостей та фізики плазми. Це питання все ще чекає своїх дослідників.

Дивіться також: Математика , Аннглійскій мову , хімія , Біологія , фізика , Географія , Астрономія .
А також: online підготовка до ЄДІ на College.ru, бібліотека ЕОРов і навчальні програми на Multiring.ru.