Кільця Сатурна – система плоских концентричних утворень з льоду та пилу, що знаходиться в екваторіальній площині Сатурна. Кільцева система Сатурна є найвідомішою у Сонячній системі.

Історія відкриття кілець Сатурна

У 1610 році Галілео Галілей був першим, хто побачив кільця Сатурна, він спостерігав їх у свій телескоп із 20-кратним збільшенням, але не ідентифікував їх як кільця. Він подумав, що ці кільця були гігантськими супутниками планети, що знаходилися по різні боки від неї. Однак подальші спостереження, що проводилися вченим протягом кількох наступних років, показали, що ці кільця змінювали свою форму і навіть зникали повністю, у міру того, як змінювався їхній нахил по відношенню до Землі.

У 1655 році Християн Гюйгенс став першою людиною, яка припустила, що Сатурн оточений кільцем. Він спорудив телескоп-рефрактор із 50-кратним збільшенням, набагато більшим, ніж телескоп Галілея, в який він спостерігав Сатурн. Астроном Крістіан Гюйгенс припустив, що ці дивні тіла були твердими, нахиленими кільцями.

У 1660 році інший астроном припустив, що ці кільця складалися з невеликих супутників – здогад, який не міг отримати підтвердження протягом майже 200 наступних років.

У 1675 році Джованні Доменіко Кассіні визначив, що кільце Сатурна складається з двох частин, розділених темним проміжком, який пізніше був названий розподілом (або щілиною) Кассіні.

У 1837 році Йоганн Франц Енке помітив проміжок у кільці A, який назвали поділом Енке.

У 1838 році Йоганн Готфрід Галле виявив кільце всередині кільця B, проте його відкриття не було прийнято всерйоз, і отримало визнання лише після перевідкриття цього кільця в 1850 У.К. Бондом, Д. Ф. Бондом та У. Р. Дейвсом, його стали називати кільцем C, або креповим кільцем.

У 1859 році Джеймс Клерк Максвелл показав, що кільця не можуть бути цілісними твердими, бо тоді вони виявилися б нестабільними і були б розірвані на частини. Він припустив, що кільця складаються з багатьох дрібних частинок. У своїй єдиній астрономічній роботі, опублікованій 1885 року, Софія Ковалевська показала, що кільця не можуть бути ні рідкими, ні газоподібними. Припущення Максвелла було доведено в 1895 завдяки ефекту Доплера спектроскопічними спостереженнями кілець, виконаними Аристархом Білопольським в Пулково і Джеймсом Едуардом Кілером в обсерваторії Аллегені.

Складне зображення кілець Сатурна D, C, B, A та F (зліва направо) у натуральних кольорах за знімками апарату Кассіні на неосвітленому боці Сатурна, 9 травня 2007 року.

Система кілець розділена кілька частин. Ці кільця отримали свої назви за абеткою відповідно до дат їх відкриття. Таким чином, головні кільця, якщо рухатися від периферії системи до центру, називаються відповідно A, B і С. Щілина шириною 4700 кілометрів, відома як Щілина Кассіні, розділяє між собою кільця A і B.

Кільце A (зовнішнє з класичних) має дуже різкий край, що важко пояснити в рамках старих уявлень про динаміку кілець. Крім того, за кілька тисяч кілометрів від зовнішнього краю кільця A знаходиться одне з найдивовижніших кілець Сатурна — кільце F. Воно дуже вузьке, причому іноді вдається спостерігати його звитим з кількох кілець-«шнурів». Дослідження динаміки цих кілець та близьких до них невеликих супутників показало, що саме супутники підтримують різку межу кілець F та А (а можливо визначають і інші їх особливості).Своїм гравітаційним впливом супутники фокусують рух окремих частинок в кільцях, не допускаючи їх випадання із загального ансамблю.

Кільця Сатурна складаються з мільярдів частинок, розміри яких коливаються від кількох міліметрів до десятка кілометрів. Ці кільця, що складаються переважно з водяного льоду, також втягують у свою систему кам'янисті метеороїди, що рухаються крізь космічний простір. Самі кільця містять значну кількість щілин та структур. Деякі з них створені численними невеликими супутниками Сатурна, тоді як природа інших із них досі продовжує ставити в глухий кут астрономів.

Два крихітні місяці обертаються в проміжках (щілини Енке та Кілера) між кілець і тримають проміжки відкритими. Інші частки (від десятків до сотень метрів) занадто малі, щоб їх побачити, але вони створюють гвинтові об'єкти в кільцях, які дозволяють нам їх бачити.

Походження кілець Сатурна

Згідно з новою моделлю, було кілька послідовних поглинань Сатурном його супутників, які мільярди років тому зверталися навколо молодого газового гіганта. Розрахунки Кануп показують, що після формування Сатурна, приблизно 4,5 мільярда років тому, на зорі Сонячної системи, навколо нього оберталося кілька великих супутників, кожен з яких був у півтора рази більший за Місяць. Поступово через гравітаційний вплив ці супутники один за одним «звалювалися» в надра Сатурна. З «первинних» супутників на сьогоднішній день залишився лише Титан. У процесі сходу зі своїх орбіт та входження до спіральної траєкторії ці супутники руйнувалися. При цьому легка крижана складова залишалася в космосі, тоді як важкі мінеральні компоненти небесних тіл поглиналися планетою.Згодом лід захоплювався гравітацією наступного супутника Сатурна, і цикл знову повторювався. Коли відбулося захоплення Сатурном останнього зі своїх «первинних» супутників, який став гігантською крижаною кулею з твердим мінеральним ядром, навколо планети утворилася «хмара» з льоду. Фрагменти цієї «хмари» мали від 1 до 50 кілометрів у діаметрі та сформували первинне кільце Сатурна. За масою це кільце перевищувало сучасну систему кілець в 1 тисячу разів, проте протягом наступних 4,5 мільярда років зіткнення утворюючих кільце крижаних брил призвели до подрібнення льоду до розмірів градин. При цьому більша частина речовини була поглинена планетою, а також втрачена при взаємодії з астероїдами та кометами, багато з яких також стали жертвами гравітації Сатурна.

Виявлення кілець у планети Сатурна стало справжнім шоком для вчених. Вперше Галілео Галілей помітив їх у 1610 році, але й проліт Вояджерів у 1980-х роках. залишив багато загадок.

Система кілець Сатурна має в своєму розпорядженні мільярди частинок. Їх розміри можуть досягати порошин, а інші нагадують скелі. Деякі з них відповідають за формування зазорів між кільцями, інші настільки малі, що не проглядаються окремо, а вплітаються в загальну дугу. Нижче наведено список з параметрами і можна дізнатися, як називаються кільця Сатурна.

Основні елементи структури кілець Сатурна

Вважають, що кільця Сатурна – залишки від комет та знищених супутників. Кожне виконує оберт навколо планети на своїй швидкості. Варто зазначити, що кільцеві системи присутні також у Юпітера, Урана та Нептуна. Але за масштабністю та видовищністю Сатурн стоїть на першому місці. Разом його кільця в товщині охоплюють 282 000 км.

Позначення

Як імена використовується англійський алфавіт. Ви легко зрозумієте, як називаються кільця Сатурна, адже іменовані в порядку виявлення та розташовані близько. Виділяється лише пропуск Кассіні – 4700 км. Головними виступають С, В та А. Зазор Кассіні поділяє В та А. Також є слабкі кільця. Найбільш наближене – D. F – вузьке, розташоване біля А. До слабких зараховують G та E.

Щоб потрапити на орбітальну точку Сатурна, Кассіні довелося пройти між F та G. Щоб убезпечити апарат, його встановили на автономне керування та відключили всі камери та прилади. Але прохід дозволив видобути величезну кількість інформації про кільця та їхній вигляд зсередини.

Виявлення

Людство тисячоліттями стежило за нічним небом, але лише в 1619 Галілео Галілею вперше вдалося помітити цю планетарну особливість. Але йому здалося, що поруч із планетою знаходиться ще дві планети, які позбавлені руху. Він просто описав Сатурн як "планета з вухами". При огляді 1612 року зауважив, що «вуха» зникли і з'явилися 1613-го.

• розташування: довкола екватора Сатурна.
• товщина від 10 м до 1 км.
• діаметр: 280 360 км.
• склад: мільйони частинок, серед яких 99.9% льоду із домішками мінералів.
• Виявлення: у 1610 році Галілео Галілеєм.
• структура: 13 невеликих кілець, відокремлених зазорами.
• інше: кільця не видно через кожні 14 років, бо повернуті до нас.

У 1655 році Християн Гюйгенс використав потужнішу апаратуру і розглянув кільця в їхній справжній природі. Виявилося, що у 1612 році «вуха» зникли, бо повернулися вістрям до Землі. Але 1613-го кут зору змінився, і вони знову з'явилися. Зараз ми знаємо, що це повторюється раз на 14 років.

У 1675 році Джованні Кассіні зазначив, що кільце не виступає суцільним, а представлено кількома дугами, відокремленими зазорами. Найбільший назвали пробілом Кассіні. В 1859 Джеймс Максвелл розрахував, що кільця не можуть виступати суцільними, тому що рвуться гравітаційними силами. Він висловив припущення, що ми зіткнулися з мільйонами дрібних частинок, розташованих на орбіті навколо планети. Це підтвердили у 1895 році у спектроскопічному огляді.

Розмір та склад

Скільки кілець у Сатурна? Спостереження у сучасних приладах показують, що навколо планети зосереджено приблизно 13 концентричних кілець. Більшість названа за літерами алфавіту в порядку виявлення (розрив Кассіні відокремлює А і В). Частина системи, що спостерігається в телескоп, починається з D (66 900 км від Сатурна) і рухається до F (140 180 км). Це дистанція 73280 км. Але пилові частинки можна зафіксувати і на віддаленості 13 000 000 км.

Видима частина спостерігається на віддаленості в 280-360 км, де ширина кілець досягає всього 10 м і 1 км. Незважаючи на масштабність кільцевої площі кільця позбавлені примітної густини. Якби зібрати весь матеріал разом, то отримали б приблизний об'єм Мімаса (діаметр – 396 км)

З чого складаються кільця Сатурна? Аналіз кілець показує, що вони на 99.9% наповнені льодом та невеликою кількістю мінералів. За розміром здатні бути схожими на гальку або скелі з параметрами будинку.Знімки, здобуті зондами, продемонстрували, що всередині кілець можна знайти складні візерунки, що нагадують павутину. Швидше за все, тут проглядається гравітаційний вплив планети та супутників. Деякі місяці-пастухи обертаються навколо кілець і утворюють зазори. Наприклад, F-кільце існує за рахунок активності Пандори та Прометея.

Походження

Є кілька теорій походження кілець. У 19 столітті Едуард Рош припустив, що це залишковий матеріал від великого планетарного супутника, розірваного на частини гравітацією. За допомогою математичних розрахунків він визначив критичну віддаленість гіпотетичного місяця. Тепер це використовують як "межу Роша" і його можна застосувати до будь-якого небесного тіла.

Також є думка про те, що кільця представлені матерією, що залишилася від початкового матеріалу планетарного формування. У результаті уламки за межею Роша злилися і створили місяця, а решта пішла на формування кілець. Або ж був великий супутник, знищений ударом/зіткненням.

До 80-х років. вся інформація про кільцеву систему надходила виключно із земних телескопів. Але польоти Вояджерів 1 та 2 надіслали перші знімки. А у 2005 році до планети прибула місія Кассіні-Гюйгенс, де апарат кілька разів занурювався у зазори та у 2017 році поринув у планетарну атмосферу.

Точний вік кілець Сатурна залишається загадкою, але є думка, що кільцям може бути вже 4 млрд. років

Всі знають про існування планети Сатурн. І хоча багато хто не може сказати до ладу, де вона знаходиться і які її основні характеристики, всі можуть назвати основну пам'ятку Сатурна – його кільця.Так, жодна інша планета Сонячної системи не має такого розкішного прикраси, що робить її схожою на сомбреро.

Напевно, ви замислювалися, що це за дивні освіти, звідки вони з'явилися, з чого складаються. Настав час дізнатися відповіді на ці запитання та розповісти про це своїм дітям.

Що є кільцями Сатурна

Якщо подивитися на Сатурн у телескоп, вони виглядають як суцільний диск. Мало того, вони виглядають так само і на фотографіях із космічних зондів, що пролітали поблизу. Насправді вони не можуть бути суцільними.

Кільця Сатурна є величезною кількістю дрібних частинок, що обертаються навколо планети в її екваторіальній площині. Розміри цих часток різні – від мікрометрів до сантиметрів. Тобто, по суті, це пил і дрібне каміння, але не просте, а переважно крижане. Зустрічаються там і більші камені, розміром кілька метрів, і навіть брили в десятки метрів.

Поблизу кільця Сатурна виглядали приблизно так.

Кільце Сатурна складається з безлічі окремих кілець різної ширини. Вони відрізняються товщиною, складом. Кожен має власне позначення. Найкраще позначено буквою E.

Ширина кілець величезна – зовнішній край останнього, позначеного літерою E, перебуває з відривом 480 000 км від центру планети, лише його ширина сягає 300 000 км. Але є ще ширші, хоч вони настільки розріджені, що помітити їх майже неможливо. Так, кільце Феба, відкрите у 2009 році, має діаметр 13 мільйонів кілометрів!

При цьому товщина цих структур дуже мала порівняно з їх шириною – від десятка метрів до кілометра. Тому вони досить прозорі через них можуть просвічувати зірки.

У деяких місцях між окремими кільцями є порожні проміжки різної ширини.Вони мають назви – розподіл Енке, щілину Кассіні та інші. У цих проміжках кількість часток набагато менша.

Відкриття кілець Сатурна

Першим кільця Сатурна побачив Галілео Галілей у 1610 році, скориставшись своїм 20-кратним телескопом. Але він не зрозумів, що це таке – якість зображення його телескопів була далекою від ідеального. Тому Галілей вирішив, що бачить з боків планети незрозумілі «придатки», і вона «потрійна». Він написав:

«Найвищу планету потрійну спостерігав».

У 1612 році Галілей був спантеличений, не побачивши у Сатурна нічого – на той час кільця були розташовані рубом до Землі і були невидимі. Але потім вони знову помітні.

Галілео Галілей, першовідкривач кілець Сатурна.

А ось першою людиною, яка побачила Сатурн у всій красі цілком виразно, став нідерландський астроном Християн Гюйгенс. Він спостерігав його у 50-кратний телескоп власного виготовлення та добре розглянув. Результати спостережень опублікував 5 березня 1656 року.

«Кільцем оточений тонким, плоским, що ніде не торкається, до екліптики нахиленим».

Проте Гюйгенс було розглянути деталі у свій малопотужний телескоп. Тому він і вирішив, що дивна освіта лише одна, тверда і тонка. В принципі, так воно і виглядає зі збільшенням 50 крат. З огляду на те, що до цього ніхто ще не бачив такого неймовірного феномену, нічого дивного у висновках Гюйгенса немає.

Далі були більш детальні дослідження – Джованні Кассіні в 1675 році виявив проміжок у кільці, названий потім на його честь щілиною Кассіні. В 1859 Джеймс Максвелл висловив теорію, що ці структури не можуть бути суцільними, і повинні складатися з безлічі дрібних частинок. За 10 років ця версія підтвердилася спектрографічними спостереженнями.

Кільця Сатурна з часу відкриття їх Галілеєм виявилися дуже незвичайним явищем, що спантеличило багатьох учених. Протягом кількох століть їхня природа залишалася незрозумілою. Багато вчених доклали руку до встановлення їхньої справжньої природи. Зараз, коли вони досить детально вивчені поблизу, за допомогою космічних зондів ми знаємо про них чимало.

Походження кілець Сатурна

Багатьом цікаво, чому Сатурн має таку освіту, а інші планети не мають. Насправді, щось подібне є у всіх планет – гігантів – у Юпітера, Урана і Нептуна. Але їхні кільця дуже слабкі і з Землі їх не можна побачити. Їх виявили лише у безпосередній близькості за допомогою космічних зондів.

Щодо походження кілець Сатурна існувало чимало теорій, але найбільш новою і ймовірною є одна. Відповідно до неї, вони утворилися через поглинання Сатурном своїх великих супутників. Коли планети тільки сформувалися, 4.5 мільярдів років тому, Сатурн мав кілька великих супутників, кожен з яких був більшим за Місяць. Поступово вони наближалися до планети, руйнувалися, які важкі мінеральні уламки падали на планету.

Але багато їхніх дрібних частин, переважно з крижаної оболонки, залишалися на орбіті. Їхні початкові розміри становили 1-50 км. Все більше дроблячись через численні зіткнення, вони утворили той дрібний крижаний пил, який зібрався у вигляді диска навколо планети.

Кольза з'явилися після руйнування кількох великих супутників.

У 2006 році стало зрозуміло, що зовнішнє кільце Е утворилося завдяки супутнику Енцеладу, орбіта якого проходить саме там. На Енцелад є таке явище, як крижані гейзери, коли вода викидається з його надр через тріщини в корі.Ці гейзери можуть досягати висоти до 500 км, викидаючи 250 кг водяної пари на секунду.

Початкова маса кілець Сатурна була в 1000 разів більшою за сучасну. З часом планета поглинула велику частину речовини — вона безперервно осідає в атмосфері. Сатурна, були захоплені ним і роздроблені дрібний пил.

Цікаво, що супутник Сатурна Титан, мабуть, відноситься саме до тих первинних супутників, які й породили кільця. які ми бачимо зараз. Хоча пару мільярдів років тому він був набагато вражаючим.

Скільки кілець у Сатурна

Зараз у Сатурна відомі 7 більш-менш широких кілець. невидимо із Землі, оскільки надто розріджене і було виявлено зондами.

Кільця С, B і A добре видно в аматорські телескопи – саме в такому порядку вони розташовані від центру планети.

Область поблизу планети.

Віддалена від планети область.

Але насправді ніхто не знає, скільки таких утворень насправді. Справа в тому, що ці 7 великих кілець розбиті на неймовірну кількість тонших, як грамплатівка, що містить безліч окремих доріжок.Кількість їх величезна та підрахувати все практично неможливо. Особливо враховуючи, що завширшки весь диск тягнеться на мільйони кілометрів і не всі його частини видно в оптичному діапазоні.

Так що ми можемо виділити лише 7 великих кілець, які явно відрізняються кольором або розділені проміжками, а скільки в них міститься вужчих – невідомо. Причому вони при наближенні самі діляться ще вужчі. Ширина деяких складає лише 10 метрів, а інших – 1 км.

Позначення кілець Сатурна

Як ви вже помітили, кільця позначаються літерами латинського алфавіту, починаючи з літери A. Розташовані не по порядку. Найбільш помітні і великі позначені A, B, і C, якщо дивитися зовні до планети. Їх і відкрили першими.

Розташування кілець Сатурна.

Інші кільця були відкриті пізніше як ближче до планети, ніж C, так і далі A. Тому кільця, позначені іншими літерами, розташовані в різних місцях. Так, D ближче до планети, а F – на околиці.

Розмір, склад та маса кілець Сатурна

Як мовилося раніше, розмір цих структур – поняття умовне. Адже не всі вони помітні візуально. Так, кільце Феба, виявлене в 2009 році, тягнеться на відстань до 13 мільйонів кілометрів від центру планети. Звичайно, воно досить розріджене. Можливо, що дрібні частинки можна виявити і на більшій відстані.

У складі кілець в основному пил та водяний лід. Розміри частинок становлять переважно від мікрометрів до кількох сантиметрів. Звичайно, зустрічаються і більші брили, розміром кілька метрів, і навіть десятків метрів, але їх трохи в загальній масі.

У ході місії «Кассіні» було зроблено цікаве відкриття – у самому внутрішньому кільці D було виявлено органічні речовини – замерзлий аміак, метан та деякі інші.

Кільця Сатурна та супутник Титан. Фото зонда "Кассіні".

Незважаючи на всю грандіозність, у кільцях зараз не дуже багато речовини. Якщо його зібрати, то вийде купка розміром із супутник Сатурна Мімас, діаметр якого лише близько 400 км. Планета мільярди років поглинає оточуючу її речовину, і її стає дедалі менше.

Цікаво, що кільця обертаються навколо планети з різною швидкістю – що далі від центру, то повільніше. Тобто їхній рух схожий не на обертання твердої грамплатівки, а нагадує рух води. Це й не дивно, адже вони складаються із міріадів окремих частинок.

За даними зонда «Кассіні», втрати речовини з кілець найактивніше йдуть у близьких до планети областях. Сатурн поглинає їх приблизно 40 тонн речовини в секунду. Вже за кілька мільйонів років кільця Сатурна нагадуватимуть юпітеріанські – стануть дуже тонкими та непомітними.

У кільцях розташовано кілька супутників, які рухаються своєю орбітою разом із самим диском. Найбільші їх розчистили собі шлях своєю гравітацією.

Деякі супутники Сатурна розташовані всередині кілець.

Спостереження кілець Сатурна

Кільця розташовані в екваторіальній площині Сатурна, а сам він нахилений під кутом близько 27 градусів до екліптики. Тому в різні часи ми бачимо їх під різним кутом нахилу. Іноді вони стають до Землі рубом і тоді взагалі невидимі, бо дуже тонкі. Так сталося 1612 року, коли Галілей не зміг їх виявити.

Вони зникають, коли на Сатурні настає рівнодення, потім протягом 7 років вони розкриваються все ширше, а потім 7 років кут зменшується до нуля. Потім процес знову повторюється.

Спостерігати кільця Сатурна можна навіть у невеликий телескоп із діаметром об'єктива 60-70 мм.При володінні відмінним зором їх можна знайти навіть у бінокль, звичайно, без деталей, як невеликі виступи збоку від планети.

У телескоп можна побачити набагато більше деталей і кільця видно чітко. При їх хорошому розкритті можна без особливих труднощів побачити щілину Кассіні. Якщо використовувати блакитний фільтр, виявиться більше деталей.

Так виглядає Сатурн та його кільця у аматорський телескоп Sky-Watcher BK909.

Найкраще спостерігати кільця Сатурна, його поверхню та супутники під час протистоянь, коли відстань до цієї планети мінімальна. Найближчі протистояння:

• 21 липня 2020 року.
• 2 серпня 2021 року.
• 14 серпня 2022 року.
• 27 серпня 2023 року.

Якщо ви маєте хоча б невеликий телескоп, обов'язково направте його на Сатурн. Вигляд його нікого не залишає байдужим. Користуйтеся моментом, що живете в епоху, коли він все ще виглядає вражаюче, адже триватиме це всього кілька мільйонів років).