по астрономии на тему: «Планеты гиганты» (стр. 4 из 8)

В отличие от Юпитера Сатурн излучает в километровом диапазоне длин волн. Заметив, что интенсивность излучения модулирована с периодом 10ч. 39,4 мин., предположили, что это и есть период осевого вращения радиационных поясов, или, другими словами, период вращения магнитного поля Сатурна. Но тогда это и период вращения Сатурна. В самом деле, магнитное поле Сатурна порождается электрическими токами в недрах планеты, - по-видимому, в слое, где под влиянием колоссальных давлений водород перешел в металлическое состояние. При вращении этого слоя с той угловой скоростью вращается и магнитное поле. Вследствие большой вязкости вещества внутренних частиц планеты все они вращаются с одинаковым периодом. Таким образом, период вращения магнитного поля - это в то же время период вращения большей части массы Сатурна (кроме атмосферы, которая вращается не как твердое тело).

Кольца

Кольцевые структуры, которые окружают Сатурн, состоят из множества небольших тел и пылевых масс. Кольца Сатурна были открыты в 1610г (их открытие принадлежит Галилею, первому человеку, взглянувшему на небо в телескоп). В 1857г Джеймс Клерк Максвелл доказал теоретически, что кольца должны состоять из множества несвязанных частиц, что позже и было подтверждено спектроскопическими наблюдениями А.А. Белопольского в 1895г - оказалось, что внутренние частицы движутся по орбите быстрее внешних.

Частицы вещества, находящиеся в диске вокруг формирующейся планеты, могут слипаться, образуя спутники; ближе к планете образованию спутников препятствуют приливные силы. Кольца лежат в экваториальной плоскости планеты, которая наклонена к орбите обращения вокруг Солнца под углом 27°. Общая ширина колец - 275 тысяч км, а толщина в некоторых местах не превышает нескольких десятков метров, достигая в максимуме 1,5км по последним данным, полученным с КА Кассини. Современные астрономы полагают, что возраст колец составляет всего лишь сто миллионов лет. Кольца можно легко увидеть даже в небольшой телескоп. По мере изменения относительного расположения Земли и Сатурна кольца предстают под разными углами, иногда полностью открываясь, а иногда (при наблюдении с ребра) почти исчезая из вида (период 29,5 лет). Кольца Сатурна имеют ряд зон различной яркости, разделенных темными промежутками. Наиболее заметные промежутки - щели Кассини и Энке. Полученные "Вояджерами" изображения колец показали, что они состоят из многих тысяч узких концентрических колечек, так что кольца кажутся прорезанными многочисленными желобками. В толщину они имеют только один километр и состоят из огромного количества частиц и каменных осколков, размер которых составляет, возможно, от микрона до сотни метров. В результате набора пыли и динамического взаимодействия со спутниками Сатурна произойдет потемнение колец и постепенное "проседание" их в сторону планеты-гиганта. В течение следующих нескольких сотен миллионов лет они могут потерять свой блеск.

Кольца Сатурна имеют гораздо большую сложность и протяженность, чем у других планет. Хорошо видимые с Земли, эти кольца были обозначены символами A, B и C (самое слабое внутреннее кольцо C называют также "Креповым кольцом". Открыто В. Бондом в 1850г. Название дано позже У. Ласселлом и связано с внешним видом кольца). Кольца A и B разделены щелью Кассини (открыл Дж. Кассини в 1675г). Кроме того, имеется узкий, но заметный промежуток у внешнего края кольца A, носящий название щели Энке, или промежутка Энке (открыта И. Энке в 1837г). Внутри щели Энке видно узкое волнообразное колечко. В 1990г был открыт маленький спутник Пан, орбита которого также лежит внутри щели. "Вояджер-1" обнаружил вещество и внутри кольца C, которое было названо кольцом D. Вне кольца A лежат узкие разреженные кольца, известные как кольца E, F и G.

Предполагается, что частицы колец состоят из смеси водяного льда и пыли и имеют размеры от нескольких микрон до сотни метров. Однако их состав неоднороден, что видно на полученных "Вояджером-1" изображениях, на которых имеются заметные изменения цвета. Эти изображения также показывают, что кольца состоят из тысяч узких близко расположенных "колечек". Многие детали наблюдаемых структур приписываются гравитационному воздействию спутников. Например, Пандора и Прометей играют как бы роль "пастухов" на границе кольца F, а щель Кассини расположена там, где мог бы обращаться спутник с периодом, составляющим половину периода Мимаса (этот факт можно считать примером явления резонанса). Кольца состоят из ледяных и (или) силикатных образований.

"Так узкое F-кольцо от "расплывания" своим гравитационным полем удерживает Пандора, а Прометей "следит" за состоянием внутреннего края этого же кольца. В 1980 и 1981 г. в окрестностях Сатурна пролетали американские исследовательские зонды Voyager 1 и 2, которые провели съемку колец Сатурна и его спутников. В частности, на основе этих снимков были рассчитаны орбиты Прометея и Пандоры. Однако наблюдения этих двух спутников в течение последних лет показали, что они находятся совсем не там, где должны были бы. Пандора "убежала" по своей орбите вперед почти на 20 градусов (это соответствует 160 тысячам км), а Прометей наоборот почти на столько же отстает от "графика".

Сравнивая информацию, переданную в 1981 году во время пролета около Сатурна американской межпланетной автоматической станцией "Вояджер", с информацией, переданной "Кассини", специалисты расположенной в Пасадине (штат Калифорния) Лаборатории реактивного движения, откуда осуществляется управление "Кассини", в частности, установили, что за это время внутреннее кольцо D Сатурна стало существенно менее ярким и один его фрагмент почему-то на 200 км приблизился к поверхности планеты-гиганта. Причем последние данные с космического зонда Cassini показали, что у колец Сатурна есть своя атмосфера, независимая от планетарной. Пролетая невдалеке от этих 1,5 километровых сгустков водяного льда, скальных пород и пыли, зонд зафиксировал окружающую их оболочку, состоящую в основном из молекулярного кислорода. По результатам наблюдений за спутником Сатурна Энцеладом и последним более детальные изображения кольца E к июлю 2006 года был сделан вывод, что его полярные гейзеры являются основным источником подпитки кольца E Сатурна. Новые изображения, сделанные зондом в плоскости кольца Е, выявили его двойную структуру. Плотность вещества минимальна в его центре и максимальна по краям кольца, на расстояниях 0,5 - 1 км от центра. Этот эффект можно объяснить тем, что частицы в кольце движутся по наклонным орбитам с небольшими углами. Подобное явление наблюдается в разреженном кольце Юпитера и в пылевых кольцах главного пояса астероидов.

В принципе, возможная хаотичность движения Пандоры предсказывалась еще в 1982г, и теперь она подтвердилась. Астрономы из Лаборатории реактивного движения NASA провели расчеты гравитационных взаимодействий Пандоры и Прометея и пришли к выводу, что такое их поведение объясняется главным образом взаимным притяжением. Примерно раз в 28 дней они пролетают мимо друг друга на относительно небольшом расстоянии. Так как орбиты и у Пандоры и у Прометея немного эллиптичные, то расстояние между ними и, следовательно, сила гравитационного взаимодействия во время сближений меняется. Эти возмущения не имеют периодического характера, и спрогнозировать их практически невозможно, но за 20 лет из-за них Прометей и Пандора оказались совсем не там, где их ожидали увидеть. Тем не менее, общими усилиями Прометея и Пандора удерживают F-кольцо мелких обломков в компактном состоянии. Пандора толкает их внутрь в направлении к Сатурну, а Прометей выталкивает их наружу. Тем не менее, F-кольцо со временем очень медленно расширяется, так же как и остальные кольца.