Как появились кольца у Сатурна и у других планет-гигантов

Модель Ниццы

Чтобы лучше понять, откуда берутся кольца Сатурна и других планет, давайте обратим внимание на модель Ниццы. Он был разработан в городе обсерватории, расположенной в городе Ницца во Франции, от которого и получил свое название. Он решает эволюцию Солнечной системы с момента ее зарождения. Хотя есть некоторые трудные для объяснения отрывки, в целом он считается наиболее достоверным и полным на данный момент.

Итак, когда Солнечная система была еще молодой, около 4 миллиардов лет назад, планеты-гиганты находились на орбитах, отличных от их нынешних. Они были намного ближе к солнцу и друг к другу. Таким образом, расстояние от Солнца до Нептуна было всего около 17 а.е по сравнению с современными 30 а.е.

Сразу за планетами начинался древний пояс Койпера, где было множество планетезималей, состоящих из льда и камня. Крайняя граница этого пояса находилась на расстоянии 35 а.е от Солнца — примерно там, где сейчас находится Нептун.

Понятно, что планетезимали, находившиеся на внутреннем крае этого пояса, взаимодействовали с ближайшими планетами — гигантами — Ураном и Нептуном. В результате их сила тяжести обычно выбрасывала в планетную систему. Там в игру вступили и другие планеты, Сатурн и Юпитер. Произошли столкновения, планетезимали были разорваны и раздавлены, некоторые были выброшены на внутренние орбиты, а другие были полностью выброшены из Солнечной системы.

Все эти катаклизмы длились сотни миллионов лет, но в результате этого грандиозного «удара» планеты гиганты отошли от Солнца и заняли свое нынешнее положение. И по пути они получили свои кольца.

Меркурий: мир контрастов

Ртуть в естественном цвете (изображение «Mariner 10»)
В ближайшем к Солнцу объекте нашлось место для льда. Он находится в постоянно затененных кратерах. Солнечный свет не достигает их дна. Эксперты считают, что кометы могли быть запущены на планете. Меркурий только на втором месте по температуре: Венера — лидер. Его поверхность избита кратерами, более прочными, чем у других небесных тел. Точная дата его открытия неизвестна, но самые ранние упоминания встречаются в шумерских текстах.

Меркурий слишком горячий, в нем нет атмосферы, чтобы жизнь могла развиться в свою обычную форму. Однако эти открытия позволяют нам узнать, как эти элементы распространяются по Солнечной системе.

Исследование

Существование колец Юпитера было продемонстрировано после наблюдений планетарного пояса с помощью зонда Pioneer 11 в 1975 году. В 1979 году космический корабль «Вояджер-1» сделал изображение переэкспонированной системы колец. Более подробные изображения были сделаны в том же году аппаратом «Вояджер-2», который помог определить приблизительную структуру колец. Изображения более высокого качества, сделанные космическим кораблем «Галилео» с 1995 по 2003 год, значительно расширили существующие знания о кольцах Юпитера. Наземные наблюдения колец, проведенные обсерваторией Кека в 1997 и 2002 годах и телескопом Хаббл в 1999 году, показали богатую структуру бокового рассеяния видимого света. Изображения, переданные зондом New Horizons в феврале-марте 2007 г., позволили впервые изучить структуру главного кольца. В 2000 году зонд «Кассини» на пути к Сатурну провел различные наблюдения системы колец Юпитера.

Задняя половина Юпитера, снятая спутником Галилео
В будущем планируются новые миссии по изучению колец Юпитера.

Сколько колец у Сатурна

Планета с кольцами привлекает все больше внимания. Продолжая их изучать, ученые пришли к сенсационному открытию. Как оказалось, их не шесть, а намного больше. Общее количество не установлено, но астрономы предполагают, что это может быть до тысячи колец.

Как видно из фотографий, присланных «Вояджером-2», узкие кольца состоят из более тонких колец или, как их еще называют, ниток. Самое интересное, что не все они имеют правильную форму. Выяснилось, что одно из колец меняет толщину с 80 до 25 километров.

Юпитер и его знаменитое большое красное пятно

Яркая окраска Юпитера состоит из светлых и темных зон поясов, которые, в свою очередь, вызваны сильными и устойчивыми ветрами, дующими с востока на запад со скоростью 650 километров в час. Области с легкими облаками в верхних слоях атмосферы содержат замороженные и кристаллизованные частицы аммиака. Более темные облака содержат различные химические элементы. Эти климатические характеристики постоянно меняются и никогда не сохраняются надолго.

Помимо того, что на Юпитере очень часто идут дожди из настоящих алмазов, еще одной известной особенностью этого газового гиганта является огромное красное пятно. Эта точка представляет собой гигантский ураган против часовой стрелки. Размер этого урагана почти в три раза больше диаметра Земли. Скорость ветра в центре урагана достигает 450 километров в час. Гигантское красное пятно постоянно меняется в размере, иногда увеличивается и становится еще ярче, затем уменьшается и становится тусклее.

Почему расслаиваются кольца

Как вы можете объяснить эту кольцевую структуру? Высказывается несколько гипотез, но самая интересная состоит в том, что расслоение колец происходит за счет гравитационных сил, которые действуют со стороны спутников Сатурна, не только больших, но и малых, относительно недавно открытых с помощью 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 расчетам их должно быть два. Один находится снаружи кольца, другой — внутри. Их называют «пастухи». Считается, что спутники, воздействуя на частицы, отталкивают их.

Кольца Нептуна

Вокруг восьмой планеты 5 колец. Самый дальний начинается на расстоянии 63000 км от Нептуна. Считается, что первое кольцо было найдено в 1968 году, но подтвердить это удалось только в 1984 году. Затем планета прошла перед звездой, и кольца заблокировали часть света.

Дополнительные слабые кольца были замечены во время полета космического корабля «Вояджер-2» в 1989 году. Таким образом, они не знают, как появилась система, но они указывают на гравитационное влияние ближайших спутников. В состав входят частицы льда с силикатами или углеродным материалом. Стоит отметить, что эти кольца меняются, и в ближайшие сто лет дуга может исчезнуть.

Кольца у других планет

В 1977 году при изучении Урана были обнаружены кольца, что привело ученых в замешательство, так как ранее считалось, что такое явление есть только у Сатурна. Ученые начали задумываться, на каких планетах есть кольца. «Вояджер-1» обнаружил слабое кольцо возле Юпитера. Сегодня известно, что они есть на всех газовых планетах-гигантах Солнечной системы. Таких планет четыре: Сатурн, Юпитер, Нептун, Уран. Этот список пополнился астероидом Харикло и, по мнению многих ученых, они находятся на спутнике Сатурна — Реа.

Считается, что окружены также и другие планеты. Но у каких планет есть кольца, пока неизвестно. Расчеты некоторых астрономов подтверждают их существование вблизи карликовой планеты Плутон. Но на сегодняшний день это не подтверждено, как в случае со спутником Rhea.

Пятно

Еще в 1665 году Юпитер, кольца которого еще не были обнаружены, удивил наблюдателей странным большим пятном на своей поверхности. Он выглядел как огромный антициклон: сто лет назад его длина составляла более 40 тысяч километров. Сегодня это число уменьшилось вдвое. В нашей галактике этот ураган считается крупнейшим атмосферным явлением. На его поверхности может быть три планеты, подобные нашей. Ураган крутится с огромной скоростью — 435 км / ч, причем не в том направлении, как во всех остальных случаях.

Земля: единственная известная обитаемая планета

Земля
Небесное тело, в котором находилось человечество, занимает третье место по удаленности от Солнца. В прошлом Земля считалась центром всего мира. Обладает сильным магнитным полем, к тому же это самая плотная планета, на втором месте Меркурий. Это стало одним из ключевых факторов возникновения жизни.

Юпитер

Планета имеет самые внушительные размеры. Межпланетный аппарат «Вояджер-1» подтвердил наличие колец на пятой планете Юпитер в Солнечной системе. Галилео зонд е
и орбитальная обсерватория Хаббла получила больше информации о них.

Кольца Юпитера тонкие и тусклые. Ближайшее к планете — ореол — имеет радиус 92 000 км. Он самый массивный, его толщина достигает 12,5 тыс. Км. Далее следует тонкое главное и две так называемые «паутины», названные в честь спутников планеты, которые их образуют: Амальтея и Фивы. Общий радиус системы составляет 226 тыс. Км.

Кольца Урана

Эта система по сложности находится на полпути между кольцами Юпитера и Сатурна. В 1977 году Джеймсу Эллиоту удалось найти сразу 9 колец. В 1986 году пролет космического корабля «Вояджер-2» показал два новых кольца, а уже в 2003-2005 годах обзор космического телескопа Хаббл открыл еще два.

Интересно, что даже за два столетия до фактического открытия Уильям Гершель сообщил, что видел кольца по всей планете. Правда, современные ученые думают, что он лгал, так как они слишком слабы для наблюдения в приборах того времени.

Следовательно, Уран имеет систему из 13 колец, радиус которых составляет от 38 000 км до 98 000 км. В обзоре они выглядят невероятно темными, поэтому в основе композиции должен лежать водяной лед и органические материалы. Они простираются на несколько метров в ширину, а между частицами находятся объекты как сантиметрового, так и метрического размера.

Атмосфера Юпитера. Мечта или кошмар химика?

В состав атмосферы Юпитера входит 89,2% молекулярного водорода и 10,2% гелия. Остальные проценты представляют собой запасы аммиака, дейтерия, метана, этана, воды, частиц льда аммиака и частиц сульфида аммония. В общем: гремучая смесь, явно не пригодная для жизни человека.

Поскольку магнитное поле Юпитера в 20 000 раз сильнее магнитного поля Земли, газовый гигант, скорее всего, имеет очень плотное внутреннее ядро ​​неизвестного состава, покрытое толстым внешним слоем жидкого металлического водорода, богатого гелием. И все это «окутано» атмосферой, состоящей в основном из молекулярного водорода. Ну просто настоящий газовый гигант.

Венера: небесная красавица

Венера
это самый яркий объект на ночном небе после нашего спутника. Поверхность планеты недоступна для наблюдения из-за высокой облачности, по той же причине не удастся увидеть Солнце с ее поверхности. На Венере довольно большие кратеры, не менее двух километров в диаметре. Причина в той же плотной атмосфере, сквозь которую могут проходить только крупные предметы, а маленькие просто горят. На планете нет воды, но есть тысячи вулканов, среди которых, по последним наблюдениям, есть действующие.

Загадки Сатурна

Сатурн — планета, кольца которой представляют для человека множество загадок. Сравнительно недавно астрономы открыли так называемые лучи — радиальные образования, пронизывающие кольца на тысячи километров. Они вращаются вокруг планеты, как спицы колеса вокруг оси. Сразу возникает вопрос, что это такое. Они не могут быть составными кольцами, так как их частицы находятся на разном расстоянии и движутся с разной скоростью. Это привело бы к их быстрому уничтожению.

Изучив множество фотографий и проведя анализы, ученые определили, что лучи вместе с планетой совершают полный оборот вокруг оси Сатурна. Это позволило предположить, что они расположены на определенном расстоянии от колец и удерживаются ими за счет электростатических сил. Они совершают свое движение вместе с планетой под действием магнитного поля планеты и состоят, как кольца, из мелких частиц. В кольце F обнаружено переплетение колец из тонкой проволоки и утолщений. Это загадка Сатурна. Астрономы пока не могут объяснить, почему это происходит. Есть только одна гипотеза, что на них действуют электромагнитные силы.

Особенности отдельных колец

Несмотря на то, что кольцевая система состоит из относительно мелких частиц, ее размер впечатляет. Так, пояс А достигает ширины 14 600 км (диаметр Земли 12 742 км), В — 25 500 км, С — 17 500 км. Толщина щелей меньше: в самой широкой части достигает 440 км.

Плоскость колец наклонена на 27 ° по отношению к орбите гиганта. Следовательно, их наблюдение с Земли зависит от ее положения относительно Солнца. Учитывая, что год на Сатурне равен 29,5 земным годам, мы можем вычислить интервалы времени для видимости колец:

• Периодически, раз в 15 лет, кольца исчезают и поворачиваются боком к Земле. В этот период Галилей наблюдал за планетой.
• По прошествии этих 7 лет раскрытие информации увеличилось.
• В день солнцестояния пояс открывается больше. В ближайшие 7 лет раскрытие информации сократится до нуля.

С каждым годом совершенствуется оборудование, используемое для фотографирования и наблюдения за космосом. Возможно, вскоре это приведет к открытию новых фактов о Сатурне, его спутниках и системе поясов.