Planeta Saturn jest tym, z czego zbudowane są pierścienie. Pierścienie Saturna: dlaczego i z czego są wykonane? Pionowe „guzki” na pierścieniach

Saturn to jedna z najbardziej fascynujących planet zarówno dla astronomów zawodowych, jak i amatorów. Nas najbardziej interesuje ta planeta ze względu na jej charakterystyczne pierścienie. Chociaż nie można ich zobaczyć gołym okiem, każdy może zobaczyć te imponujące pierścienie nawet przez najsłabszy teleskop.

I chociaż widzimy ten układ formacji jako jeden masywny szeroki pierścień obracający się na orbicie planety, układ pierścieni Saturna składa się z wielu różnych pierścieni, które różnią się od siebie gęstością, grubością i szerokością.

Złożone głównie z lodu i pyłu, pierścienie Saturna są utrzymywane na orbicie dzięki złożonym wpływom grawitacyjnym gazowego olbrzyma i jego księżyców, z których część faktycznie znajduje się w pierścieniach.

Fakty dotyczące pierścieni Saturna stają się jeszcze bardziej żywe i realne, gdy towarzyszą im zdjęcia wykonane przez niezliczone teleskopy i statki kosmiczne przelatujące obok nich. Chociaż ludzkość wiele się dowiedziała o pierścieniach od czasu ich pierwszego odkrycia cztery wieki temu, naukowcy nadal je badają, aby poszerzać swoją wiedzę.

Zainspiruj się ich pięknem i majestatem, czytając 25 faktów na temat pierścieni Saturna i oglądając wiele niesamowitych zdjęć!

25. W 1610 roku słynny astronom i wróg kościoła Galileo Galilei jako pierwszy skierował swój teleskop na Saturna. W pobliżu planety widział dziwne, niewyraźne kształty. A ponieważ jego teleskop nie był wystarczająco mocny, nie zdawał sobie sprawy, że były to pierścienie Saturna.

24. Pierścienie Saturna składają się z miliardów cząstek lodu i gruzu, których rozmiary wahają się od jednego centymetra do dziesięciu metrów.

23. Gołym okiem możemy zobaczyć pięć planet: Merkury, Wenus, Mars, Jowisz i Saturn. Aby jednak zobaczyć pierścienie Saturna, potrzebny będzie teleskop o powiększeniu co najmniej 20x.

22. Nazwy pierścieni są uporządkowane alfabetycznie, według daty ich odkrycia. Pierścień najbliższy planety to pierścień D, po którym następują pierścienie C, B, A, F, Janus/Epimetheus, G, Pallene i E.

21. Uważa się, że pierścienie Saturna to pozostałości po przechodzących planetach (głównie), asteroidach lub rozpadających się księżycach - głównie dlatego, że 93% ich masy składa się z wody w postaci lodu z niewielkimi zanieczyszczeniami.

20. Pierwszym, który zobaczył i zidentyfikował pierścienie Saturna, był holenderski astronom Christiaan Huygens w 1655 roku. Następnie zasugerował, że gazowy gigant ma jeden twardy, cienki i płaski pierścień.

19. Źródłem materii pierścienia E – lodu – według naukowców jest szósty satelita Saturna, Enceladus, na powierzchni którego aktywne są gejzery, wyrzucające w przestrzeń kosmiczną ogromne strumienie wody. Satelita ten jest dla nas bardzo ważny, gdyż pod jego powierzchnią podobno kryje się ocean, w którym może istnieć życie.

18. Każdy pierścień okrąża Saturna z inną prędkością.

17. Pierścienie Saturna są najbardziej znane w Układzie Słonecznym, ale pierścienie mają także inny gazowy olbrzym, Jowisz oraz lodowi olbrzymy Neptun i Uran.

16. Pierścienie planet mogą służyć jako swego rodzaju zapis historyczny, będący dowodem przechodzenia przez nie komet i meteorytów na kursie kolizyjnym z planetą. Naukowcy badający pierścień C odkryli zmarszczki w jego warstwach, które, jak podejrzewają, są spowodowane odłamkami komet lub asteroid.

15. Kometa może pozostawić dziurę w pierścieniach, ale masywne ciało – ważące od 100 milionów do 10 miliardów ton – które zderzyło się z pierścieniami w 1983 r., spowodowało ich wahanie. Będą się zmieniać przez setki lat.

14. Cząsteczki w pierścieniach Saturna mogą czasami gromadzić się w pionowe gromady, tworząc formacje o wysokości ponad 3 kilometrów.

13. Saturn jest drugą najszybciej rotującą planetą po Jowiszu, wykonującą pełny obrót wokół własnej osi w ciągu 10 godzin 34 minut i 13 sekund. Ze względu na swoją prędkość planeta przybiera wypukły kształt na równiku (i bardziej spłaszczony na biegunach), co dodatkowo podkreśla jej pierścienie.

12. Wąski pierścień F (choć w rzeczywistości składają się z trzech wąskich pierścieni), położony tuż poza głównym układem pierścieni Saturna, wydaje się mieć zagięcia, załamania i skupiska. Naukowcy spekulują, że minisatelity mogą zostać uwięzione w strukturze, nadając pierścieniowi wygląd skręcony i spleciony.

11. Aby dostać się na orbitę Saturna, automatyczna sonda Cassini ostrożnie przeleciała pomiędzy pierścieniami F i G, zanim stała się sztucznym satelitą planety.

10. Luki w pierścieniu A – przerwa Keelera i przerwa Enckego – mają swoje własne maleńkie satelity: Daphnis wewnątrz szczeliny Keelera i Pan wewnątrz szczeliny Enckego.

9. Chociaż pierścienie Saturna rzucają cień na odległość 280 000 kilometrów w przestrzeń kosmiczną, zazwyczaj mają nie więcej niż 9 metrów grubości.

8. W pierścieniach Saturna odkryto formacje, które przebiegały przez pierścienie i wyglądały jak duchy, które naukowcy nazwali „szprychami”. Przeważający konsensus naukowy jest taki, że są to naładowane elektrycznie warstwy drobnych cząstek pyłu, które mogą tworzyć się i rozpraszać w ciągu zaledwie kilku godzin.

Chociaż naukowcy nie rozumieją, co powoduje ich powstawanie, teorie uwzględniają uderzenia meteorytów w pierścienie lub wrzucenie do pierścieni wiązek elektronów pochodzących z piorunów w atmosferze Saturna.

7. Drugi co do wielkości księżyc Saturna, Rhea, może mieć własny układ pierścieni. Pierścieni nigdy wcześniej nie odkryto wokół Księżyca i obecnie nie ma na to słabych dowodów, ale oznaki spowolnienia elektronów w pobliżu Rhei i obecność lodu na powierzchni Księżyca (pochodzącego z formacji lodowych z pierścieni, które wypadły z orbity) pozostawiają tę kwestię nierozwiązaną .

6. Pomimo pozornej wielkości pierścionki te są w rzeczywistości dość lekkie. Tytan, największy z 62 księżyców Saturna, stanowi ponad 90% całkowitej masy satelitów krążących wokół tej planety.

5. Podział Cassiniego to przerwa pierścieniowa utworzona pomiędzy głównymi pierścieniami B i A, przerwa w przestrzeni wynosi 4700 kilometrów.

4. Niektóre satelity Saturna - zwłaszcza Pandora i Prometeusz - utrzymują najbardziej zewnętrzne cząsteczki pierścieni, uniemożliwiając im oddalanie się od nich, czyli rozproszenie w przestrzeni. Takie satelity nazywane są satelitami „pasterskimi”, ponieważ zdają się „pasać” te cząstki.

3. Niedawno astronomowie odkryli nowy gigantyczny pierścień wokół Saturna. Pierścień ten, położony w odległości od 3,7 do 11,1 miliona kilometrów od powierzchni planety, jest nachylony pod kątem 27 stopni w stosunku do płaszczyzny pozostałych pierścieni. Ponadto jego obrót następuje w przeciwnym kierunku.

2. Nowy pierścień jest tak rzadki, że gdy już się w nim znajdzie, trudno go zauważyć, mimo że mógłby pomieścić miliard planet o wielkości porównywalnej z Ziemią. Pierścień odkryto dopiero niedawno, ponieważ jego zimne cząstki (około -193°C) można zobaczyć jedynie za pomocą teleskopu na podczerwień.

1. Według odkryć dokonanych w 2014 roku naukowcy uważają, że przynajmniej część księżyców Saturna mogła uformować się na granicach jego pierścieni.

Obrazy granicy pierścienia A pokazują, jak mógłby wyglądać proces formowania się małego satelity pod wpływem grawitacji. Ponieważ wiele księżyców Saturna jest oblodzonych, a cząstki lodu są głównymi składnikami pierścieni, przypuszcza się, że księżyce powstały w wyniku odległych pierścieni, które istniały w odległej przeszłości.

Pierścienie Saturna są najbardziej malowniczym zjawiskiem w Układzie Słonecznym.

Kto jako pierwszy zobaczył pierścienie Saturna?

Pierścienie Saturna po raz pierwszy dostrzegł włoski naukowiec Galileo Galilei w 1610 roku, kiedy skierował zbudowany przez siebie teleskop na Saturna. Swoje wrażenie wyraził w następujący sposób: „Saturn ma dwoje uszu”. Używając mocniejszego teleskopu, Holender Christian Huygens w 1655 roku zobaczył to, czego nie widział Galileusz. Obserwował wspaniałe pierścienie wokół Saturna, zawieszone w przestrzeni.

Pierścienie błyszczą, jakby zawieszone na bladożółto-brązowej planecie, w promieniach odległego Słońca. Podobnie jak Jowisz, Saturn jest gigantycznym gazowym światem pokrytym atmosferą wodorową i lodowatymi chmurami amoniaku i lodu wodnego. Powierzchnia planety to ciekły metal podobny do wodoru. Świecące pierścienie Saturna zbudowane są z zamarzniętej wody – lodu.

Powiązane materiały:

Gwiazdy i konstelacje

Z czego zbudowane są pierścienie Saturna?

Składają się z kawałków lodu różnej wielkości – od kostek, które zmieściłyby się w szklance napoju bezalkoholowego, po średniej wielkości góry lodowe. Oglądane z daleka kawałki lodu wydają się tworzyć kilka szerokich pierścieni krążących wokół Saturna z prędkością 72 000 kilometrów na godzinę. Przed Voyagerem 1 i Voyagerem 2, które badały Saturna, przelatując obok niego z bliskiej odległości, wielu naukowców uważało, że na orbicie Saturna znajdują się trzy lub cztery lodowe pierścienie.

Już pierwsze zdjęcia przesłane przez sondę kosmiczną okazały się rewelacją. Zamiast kilku pierścieni było ich kilka tysięcy. Gdzieniegdzie widać było głębokie szczeliny pomiędzy pierścieniami, jednak w większości pierścienie znajdowały się bardzo blisko siebie, jak rowki na płycie kompaktowej.

Kamery statku kosmicznego Voyager znajdowały się zbyt daleko od pierścieni, aby uzyskać wysokiej jakości obrazy poszczególnych kry lodowych. Ale ze zdjęć staje się jasne, że pierścienie są bardzo cienkie: widać przez nie gwiazdy. Kolejna niespodzianka. Przezroczyste połączenia między pierścieniami to kawałki lodu o średnicy od jednego do dziewięćdziesięciu kilometrów, zwane dziurami. Nie mylić z prawdziwymi księżycami Saturna. Uważa się, że siła przyciągania dziur wraz z grawitacją rzeczywistych satelitów Saturna determinuje orientację przestrzenną pierścieni.

Saturn, szósta planeta od Słońca. Pierścienie Saturna to układ płaskich koncentrycznych formacji lodu i pyłu znajdujących się w płaszczyźnie równikowej planety. Planeta ma siedem głównych pierścieni (A, B, C, D, E, F, G) i wiele małych pierścieni.

Odkrycie pierścieni Saturna

1610 - Galileo Galilei jako pierwszy zobaczył pierścienie Saturna za pomocą swojego teleskopu przy 20-krotnym powiększeniu, ale nie rozpoznał ich jako pierścieni.

1655 – Holenderski naukowiec Christian Huygens jako pierwszy rozpoznał pierścień w dziwnych występach towarzyszących Saturnowi. Ale dopiero 4 lata później, przekonawszy się, że ma rację, na kartach książki „Układ Saturna” stwierdził, że Saturn „jest otoczony cienkim, płaskim pierścieniem, nigdzie nie dotykającym, nachylonym w stronę ekliptyki”.

1675 - dyrektor Obserwatorium Paryskiego Giovanni Domenico Cassini odkrył wewnątrz pierścienia czarny pasek (później nazwano go „przedziałem Cassiniego”). Przecięła go na dwie części - zaczęto je nazywać pierścieniami A i B. Jako pierwszy zasugerował, że pierścienie składają się z pojedynczych cząstek.

Pochodzenie pierścieni

Teraz hipotezy zaczęły pojawiać się jedna po drugiej. Od kilku stuleci tajemnicze pierścienie Saturna niezmiennie przyciągają uwagę astronomów. Im bardziej zaawansowane stawały się teleskopy, tym bardziej złożona wydawała się struktura pierścieni. Obecnie, dzięki sondom międzyplanetarnym, które odwiedziły Saturna, wiemy o nich dużo. Oprócz głównych astronomowie policzyli już ponad 100 tysięcy pojedynczych pierścieni otaczających planetę. Różnią się składem chemicznym i kolorem. Pochodzenie pierścieni wciąż rodzi wiele pytań. Naukowcy nie przestają stawiać nowych hipotez wyjaśniających naturę pierścieni.

Hipotezy

W XIX wieku francuski astronom Edouard Albert Roche postawił hipotezę, że jeden z księżyców Saturna zbliżył się tak blisko planety, że został rozerwany przez siły pływowe, a jego szczątki utworzyły pierścienie otaczające obecnie Saturna. Żaden satelita, który przekroczył tak zwaną „granicę Roche’a”, nie może przetrwać; prędzej czy później rozpadnie się, tworząc kolejny pierścień, który następnie opadnie na planetę. Tak czy inaczej, pierścienie, zdaniem zwolenników tej hipotezy, są zjawiskiem przejściowym. Mamy szczęście, że żyjemy w czasach, gdy otoczonych jest przez nie kilka dużych planet.

Według innej hipotezy pierścienie mogły powstać po zderzeniu jednego z księżyców Saturna z dużym meteorytem. Wiele fragmentów, które po zderzeniu zaśmieciły otoczenie planety, stało się materiałem, z którego uformowały się pierścienie. Obliczenia wykazały, że ich wiek nie przekracza 100 milionów lat.

Z czego wykonane są pierścienie?

Wiemy teraz, że pierścienie Saturna składają się w 90–95% z lodu wodnego. Ale ciała niebieskie, które mogłyby służyć za materiał dla nich, przynajmniej w połowie składają się z różnych krzemianów i metali. Dlatego pierścienie Saturna również powinny zawierać co najmniej kilkadziesiąt procent tych materiałów. Tylko nowe hipotezy mogą rozwiązać tę sprzeczność.

Co by było, gdyby pierścienie Saturna, podobnie jak jego najbliższe satelity, powstały w wyniku tej samej katastrofy? Wersja ta została zaproponowana w 2010 roku przez amerykańskiego astrofizyka Robina Kanupa. Zasugerował, że w odległej przeszłości wokół Saturna krążył inny satelita tak duży jak Tytan. Jego rdzeń składał się z krzemianów i żelaza i był pokryty potężną skorupą lodową. Zbliżając się do planety na odległość równą granicy Roche'a, pod wpływem sił pływowych zrzucił tę lodową skorupę, a ona stopniowo rozpadając się na coraz mniejsze części, zaczęła krążyć w pobliżu Saturna, tworząc liczne pierścienie. Jeśli chodzi o żelazny rdzeń satelity, zapadł się on na Saturnie.

Według obliczeń pierścienie Saturna ważyły ​​kiedyś tysiące razy więcej niż obecnie. Jednak asteroidy i komety, które czasami w nie uderzały, wytrąciły część materiału. Można z niego uformować wewnętrzne satelity Saturna - na przykład Tetydę. Tymczasem krzemiany i metale zawarte w asteroidach uzupełniły materię pierścieni - w ten sposób pojawiło się 5-10% znalezionych tam zanieczyszczeń.

Kiedy powstały pierścienie?

Hipoteza ta, podobnie jak inne wymienione, ma jednak te same wady. Na przykład po zniszczeniu satelity pojawiają się szczątki różnej wielkości - od kostek lodu po góry lodowe rozciągające się na dziesiątki kilometrów. W rzeczywistości żadna z kry lodowych tworzących pierścienie nie jest dłuższa niż 10 metrów. Inną sprawą jest to, czy wraz z planetą pojawiły się pierścienie Saturna! Wtedy, z powodu silnego przeciwdziałania grawitacji, małe kawałki lodu nie byłyby w stanie zbić się nawet w bryły wielkości domu. Poza tym zniszczenie satelity to wciąż wypadek, a wszystkie planety-olbrzymy są otoczone pierścieniami, więc nie trudno uwierzyć w wypadek. Wielu astronomów uważa, że ​​pierścienie wokół planet powstały w tym samym czasie co one.

Zatem te pierścienie zbudowane są z materii, która przetrwała od początków Układu Słonecznego? W tym czasie wokół Słońca krążył ogromny dysk gazu i pyłu, z materiału, z którego jedna po drugiej rodziły się planety. Pozostałości przygotowań kosmicznych – wszystkie kawałki lodu i drobinki pyłu – wirowały teraz wśród nowo powstałych planet, ostatecznie przekształcając się w skupiska satelitów. Ale mogą powstać tylko w pewnej odległości od planety, w przeciwnym razie szybko się zapadną. Dlatego w pobliżu planet-olbrzymów przez pewien czas pozostawały fragmenty dysku gazowo-pyłowego, które następnie utworzyły oddzielne pierścienie.

Z powodu częstych zderzeń ze sobą, a także wpływu potężnych sił pływowych, wszystkie te ziarna i grudki nigdy nie utworzyły jednego satelity. Jeśli ta wersja jest poprawna, materiał pierścieni jest stale uzupełniany materią z powierzchni satelitów Saturna – w przeciwnym razie pierścienie mogłyby wyparować za kilkaset milionów lat.

Wykrywanie nowych pierścieni

Tymczasem astronomowie odkrywają coraz więcej pierścieni Saturna. Tak więc jakiś czas temu zauważono nieznany wcześniej ogromny pierścień. W zasadzie układy pierścieni planet olbrzymów są dość małe w porównaniu do samych planet. Według astronomów ich promień nie przekracza 5-10 promieni planety. Zatem promień największego znanego do niedawna pierścienia Saturna - pierścienia E - nie przekraczał 10 promieni Saturna (jego promień równikowy wynosi 60 tys. km).

Jak wykazały obserwacje, zewnętrzne pierścienie Saturna są stale zasilane pyłem unoszącym się z powierzchni jego satelitów po zderzeniach z mikrometeorytami. Właśnie z tego składa się pierścień, odkryty dopiero w 2009 roku. Jego promień wynosi od 100 do 200 promieni Saturna i powstał z pyłu wyrzuconego z powierzchni Phoebe, najdalszego i ciemnego satelity planety. Udało im się wykryć nowy pierścień dzięki emanującemu z niego promieniowaniu podczerwonemu. W przeciwieństwie do innych pierścieni Saturna, nie znajduje się on w płaszczyźnie równikowej planety, ale w płaszczyźnie orbity, po której krąży wokół Słońca. Kąt pomiędzy tymi dwiema płaszczyznami wynosi około 27°.

Gęstość tego pierścienia wynosi zaledwie 20 cząstek na kilometr sześcienny (!). Według astronom Anne Verbisker z Uniwersytetu Wirginii, która kierowała badaniami, „cząstki pierścienia są rozmieszczone tak daleko od siebie, że będąc w środku, nawet nie zauważyłbyś tego od razu”. Ponadto wielkość cząstek często nie przekracza kilku mikrometrów.

Wydaje się, że cząsteczki pyłu wylatujące z tego pierścienia osiadają na powierzchni innego satelity Saturna, Japetusa, skierowanego w jego stronę. To wyjaśnia dziwny wygląd tego księżyca. Jest wyraźnie podzielony na dwie połowy, jasną i ciemną. Zdaniem ekspertów wysokość warstwy pyłu pokrywającej jeden z jego boków waha się od 20 centymetrów do kilku metrów.

Jedno z najbardziej niesamowitych zjawisk Układu Słonecznego niewątpliwie należy uznać za pierścienie Saturna. Zaraz po ich odkryciu astronomowie mieli pierwsze pytanie: dlaczego są płaskie i cienkie? Szukali odpowiedzi przez prawie dwieście pięćdziesiąt lat i w końcu ją znaleźli, ale do tego czasu narosły dziesiątki nowych pytań, które wciąż się mnożyły w miarę badania planety i przestrzeni okołosłonecznej... Pierścienie widziane przez teleskop są niesamowite. Co oczywiście nasuwa pytanie: skąd wzięły się te pierścienie? A dlaczego tylko Saturn?

W mitologii rzymskiej Saturn jest bogiem rolnictwa. Związany z greckim bogiem Kronosem, który był synem Urana i Gai oraz ojcem Zeusa (Jowisza). Rdzeniem angielskiego słowa „sobota” jest Saturn.

Saturn jest drugą co do wielkości planetą Układu Słonecznego po Jowiszu. Podobnie jak Jowisz jest gazowym olbrzymem. Średnica Saturna wynosi 120 tysięcy kilometrów, czyli 10 razy więcej niż średnica Ziemi. Przy takich wymiarach gęstość Saturna jest 8 razy mniejsza niż gęstość Ziemi. Prowadzi to do niesamowitych właściwości tego giganta, które jednak są nieodłączne dla wszystkich gazowych gigantów. Mając masę 95 razy większą od masy Ziemi, ma 760 razy większą objętość! Atmosfera Saturna składa się z chmur amoniaku. Na powierzchni planety szaleją silne huragany (jeśli można to tak powiedzieć o gazowym olbrzymie). Według naszych standardów siła wiatru na równiku osiąga fantastyczną prędkość 1800 kilometrów na godzinę!

Saturn był znany od czasów prehistorycznych. Galileusz jako pierwszy zaobserwował go przez teleskop w 1610 roku; zapisał w swoim pamiętniku, że był bardzo zaskoczony swoim dziwnym wyglądem. Interpretację wczesnych obserwacji planety komplikuje fakt, że Ziemia co kilka lat przechodzi przez płaszczyznę pierścieni Saturna, radykalnie zmieniając wygląd zdjęć Saturna w niskiej rozdzielczości. Tak było aż do roku 1659, kiedy to Christiaan Huygens prawidłowo obliczył geometrię pierścieni. Pierścienie Saturna były jedynymi w Układzie Słonecznym aż do 1977 roku, kiedy odkryto bardzo słabe pierścienie wokół Urana (a nieco później wokół Jowisza i Neptuna).

Pierścienie planety zostały po raz pierwszy odkryte przez włoskiego astronoma Galileo Galilei. Początkowo sugerowano, że planeta jest otoczona chmurami gazu. Kilkadziesiąt lat później Huygens za pomocą bardziej zaawansowanych instrumentów ustalił, że jest to pierścień. Oczywiście ówczesny poziom rozwoju astronomii nie pozwolił nam na bardziej szczegółowe zbadanie budowy pierścienia. Rzeczywiście, w tamtym czasie pierścień wydawał się jednolity. Dopiero dwa wieki później stało się jasne, że pierścień w rzeczywistości składa się z milionów małych cząstek. Następnie okazało się, że wokół planety nie ma jednego, ale kilka pierścieni.

Wreszcie w ubiegłym stuleciu sondy kosmiczne Pioneer 2 (1979), Voyager 1 (1980) i Voyager 2 (1981) odwiedziły orbitę Saturna, co pomogło zbadać tajemnicze pierścienie z bliska.

Istnieją 3 główne pierścienie, nazwane A, B i C. Są one widoczne bez większych problemów z Ziemi. Są też słabsze pierścienie - D, E, F. Po bliższym przyjrzeniu się pierścieni jest ich bardzo dużo. Pomiędzy pierścieniami znajdują się szczeliny, w których nie ma cząstek. Jedna z przerw, które można zobaczyć za pomocą przeciętnego teleskopu z Ziemi (pomiędzy pierścieniami A i B), nazywana jest szczeliną Cassiniego. W pogodne noce widać nawet mniej widoczne pęknięcia. Wewnętrzne części pierścieni obracają się szybciej niż zewnętrzne.

Pierścień Saturna jest tak szeroki, że gdyby coś takiego było możliwe, mógłby toczyć się po nim Neptun lub Uran. Albo oba na raz. Szerokość pierścienia wynosi 137 000 km. Jednocześnie pierścień ma zaledwie kilkadziesiąt metrów grubości.

Wszystkie pierścienie składają się z pojedynczych kawałków lodu o różnej wielkości: od drobinek kurzu po kilkumetrową średnicę. Cząstki te poruszają się z niemal identycznymi prędkościami (ok. 10 km/s, ich prędkości są na tyle dobrze zrównoważone, że sąsiednie cząstki sprawiają wrażenie nieruchomych względem siebie), czasami zderzając się ze sobą. Pod wpływem satelitów pierścień lekko się ugina, przestaje być płaski: widoczne są cienie Słońca. Niemniej jednak cząstki poruszają się powoli w różnych kierunkach - z prędkością 1-2 mm/s.
Wygląd pierścieni zmienia się z roku na rok. Dzieje się tak na skutek nachylenia płaszczyzny pierścieni do płaszczyzny orbity planety. Płaszczyzna pierścieni jest nachylona do płaszczyzny orbity pod kątem 26°. Dlatego w ciągu roku widzimy je tak szeroko, jak to możliwe, po czym ich pozorna szerokość maleje, a po około 15 latach zamieniają się w słabo rozpoznawalną cechę.

Voyager 1 pozwolił nam przyjrzeć się bliżej budowie pierścieni. Liczne szczeliny oraz od dawna znana szczelina Cassiniego skłoniły naukowców do postawienia hipotezy o istnieniu małych satelitów, których orbity leżą wewnątrz tych szczelin, i sądzono, że takie satelity wydają się zbierać wszystkie cząstki na swojej drodze. Jednak Voyager 2, który przeprowadził systematyczne poszukiwania takich satelitów, niczego nie znalazł. Pomimo tego, że niektórzy astronomowie wciąż spodziewają się znalezienia takiego współistnienia satelity i przerwy, liczne badania doprowadziły do ​​wniosku, że winowajcami powstawania wielu szczelin są rzeczywiście satelity, ale tylko te, których orbity leżą poza pierścieniami. Mechanizm powstawania pęknięć jest zupełnie inny.

Zarówno cząstki, jak i satelity krążą wokół Saturna, zgodnie z prawami Keplera, z których w szczególności wynika, że ​​im dalej ciało znajduje się od środka, wokół którego się obraca, tym dłuższy jest jego okres obrotu. Oznacza to, że wewnątrz pierścieni okres obrotu cząstek wokół Saturna zależy jedynie od odległości od planety. Dla każdego satelity istnieje pierścień, dla którego większy okres obrotu satelity będzie wielokrotnością okresu obrotu cząstek znajdujących się w tym pierścieniu. Załóżmy, że okres orbitalny satelity jest prawie dokładnie trzy razy dłuższy niż okres orbitalny cząstek. Satelita ten zmienia ruch wszystkich takich cząstek w regularnych odstępach czasu, aż w końcu opuszczają one swoją orbitę, tworząc cienką szczelinę, prawie wolną od cząstek. Zatem za każdą luką kryje się wpływ pewnego satelity, którego „osobowość” można łatwo określić. Astronomowie twierdzą, że satelita dotyka tej luki. Tutaj użyto słowa „pasterz” jako określenia, a księżyce czuwające nad przerwami w pierścieniu Saturna nazywane są „pasterzami”.

Już pierwsze obrazy pierścieni przesłane przez Voyagera 1 wykazały niewielkie różnice w kolorach pierścieni, przerwę w pierścieniu C, obecność materii podczas rozszczepienia Cassiniego oraz zmiany w rozkładzie i jasności materii w pierścieniach C i B Najciekawszymi szczegółami na pierwszych zdjęciach były „szprychy”, czyli promieniste ciemne cechy, które przecinają części jasnego pierścienia B. Czasami „szprychy” obserwowano przez kilka godzin, chociaż wewnętrzna krawędź pierścienia u podstawy „szprychy” ” obraca się wokół planety z większą prędkością niż zewnętrzna krawędź u szczytu „szprychy”, a te formacje musiałyby się zapaść.

Później zrobiono zdjęcia „szprych”, gdy światło słoneczne rozpraszało się do przodu. Na tych zdjęciach obszary szprych są jasne, a nie ciemne jak na pierwszych zdjęciach zrobionych przy rozproszonym świetle. Sugerowało to, że obszary „szprychowe” zawierały bardzo drobne cząsteczki kurzu. Obszar, w którym obserwuje się „szprychy”, pokrywa się ze strefą pierścienia krążącego wokół Saturna z tą samą prędkością, co jego pole magnetyczne. To zdaniem niektórych naukowców może wyjaśniać stabilność szprych pomimo różnych prędkości ruchu cząstek. Naukowcy postawili hipotezę, że w wyniku interakcji między tymi cząsteczkami i siłami elektrostatycznymi cząstki mogą gromadzić się w określonych obszarach lub wznosić się ponad płaszczyznę pierścieni.

Jeśli pierścień jest naładowany, znajdujące się w nim cząsteczki powinny się odpychać, ale siły grawitacyjne utrzymują je w pierścieniu. W przypadku dużych cząstek siła odpychania jest większa niż siła odpychania i pozostają one w pierścieniu, w przypadku małych cząstek siła odpychania jest większa i wznoszą się one ponad płaszczyznę pierścienia. Postawiono hipotezę, że pole magnetyczne planety wpływa na małe naładowane cząstki powyżej pierścienia B, „układając je jak opiłki żelaza” lub powodując ich sklejanie. Inna hipoteza wyjaśnia istnienie szprych zjawiskami falowymi wokół pierścienia, które wpływają na małe cząstki na drodze fali. Mechanizm odpowiedzialny za ładunek pierścienia jest niejasny. Zaproponowano hipotezy, że dzieje się to pod wpływem atmosfery Saturna lub wysokoenergetycznego promieniowania ultrafioletowego ze Słońca.
Zdjęcia pokazały, że każdy z wcześniej zaobserwowanych sześciu pierścieni Saturna (D, C, B, A, F, E – w kolejności rosnącej odległości od planety) składa się z dużej liczby wąskich pierścieni. Uważano, że po całkowitym przetworzeniu obrazów można było naliczyć od 500 do 1000 wąskich słojów. Kilka wąskich pierścieni odkryto także w podziale Cassiniego, który wcześniej uważano za przestrzeń stosunkowo wolną od materii.

Od czasu do czasu można zobaczyć efektowne widowisko - zderzenie dwóch dużych cząstek. Tutaj dwa bloki wielkości domku ogrodowego zaczynają powoli stykać się ze sobą, unosząc z powierzchni całe zaspy luźnego śniegu. Mieli pecha: nie wytrzymali wzajemnego nacisku po uderzeniu i powoli się rozpadli. Typowa „katastrofa” dla pierścieni przy prędkości milimetra na sekundę! Dwie pozostałości pierwotnych ciał nadal się poruszają, a wyrzucone z nich zaspy, bryły i pył śnieżny powoli rozpraszają się w różnych kierunkach, mieniąc się w promieniach odległego Słońca. Po kilku dniach „uszkodzone” cząsteczki odrosną ponownie, zatrzymując i pochłaniając w pierścieniach ogromne ilości mniejszych śnieżek.
Pierścień C jest najmniej jasnym z trzech „klasycznych” pierścieni (A, B i C). Najwyraźniej substancja jest tam bardziej rozproszona. Najjaśniejszy jest pierścień B, w którym gęstość materii powinna być najwyższa. W pierścieniu B cząstki są rozmieszczone tak gęsto, że przelatując w połowie drogi, stracimy z oczu gwiazdy.
Oprócz klasycznych pierścieni obrazy przesłane przez Voyagera 1 przedstawiają najbliższy planecie pierścień D. Uważa się, że utworzył go materiał, który przedarł się przez barierę tworzącą wewnętrzną krawędź pierścienia C.

Sądząc po zdjęciach, pierścień F może mieć nieco eliptyczny kształt: niektóre części tego cienkiego pierścienia znajdują się bliżej planety niż inne. Pierścień ten wydaje się być utworzony przez dwie, może trzy luźno splecione „nici”. Naukowcom trudno jest wyjaśnić to zjawisko. Jedna z hipotez głosi, że ponieważ pierścień F składa się z cząstek pyłu, mogą one uzyskać ładunek elektryczny ze światła słonecznego lub cząstek pochodzących ze Słońca i stać się miniaturowymi elektromagnesami. W tym przypadku ich interakcja z polem magnetycznym Saturna może doprowadzić do splotu pierścieni. Wokół pierścienia F znaleziono grudki substancji. Jedna z nich była tak gęsta, że ​​początkowo brano ją za satelitę. Późniejsza analiza wykazała, że ​​jest to obszar koncentracji materii o charakterystycznej wielkości 100 – 200 km.

Pochodzenie pierścieni

Przez długi czas wierzono, że nieostrożny satelita zbliżył się do Saturna i został rozerwany na strzępy przez jego siły pływowe. Jednak dane Voyagera obaliły to popularne przekonanie. Obecnie ustalono, że pierścienie Saturna (i innych planet) są pozostałościami ogromnego obłoku okołoplanetarnego o długości wielu milionów kilometrów.
Satelity powstały z zewnętrznych obszarów tej chmury, a w wewnętrznych obszarach tworzenie satelitów zostało „zakończone”. Ponieważ prędkość wzajemnych zderzeń wzrasta w miarę zbliżania się do planety, w pobliżu każdej planety znajduje się obszar, w którym cząstki po osiągnięciu określonego rozmiaru zaczynają się rozpadać w wyniku wzajemnych zderzeń. Miliardy lat zderzeń - i 10-metrowe cząstki osiągnęły tak luźny stan, że rozpadają się przy najmniejszym uderzeniu z prędkością mm/s. Każda duża cząstka przechodzi pełny cykl od zniszczenia do odtworzenia w ciągu kilku dni lub tygodni.
Ta wzajemna konkurencja, która uniemożliwia powstawanie dużych satelitów, słabnie wraz z odległością od planety i w pewnej odległości część materii zamienia się w satelity, a część nadal jest w stanie rozdrobnionym - w postaci pierścieni. Nawiasem mówiąc, pierścienie wykonały już w ciągu swojego istnienia bilion obrotów - znacznie więcej niż satelity czy planety na swoich orbitach. Całkowita masa lodowych pierścieni Saturna jest porównywalna z masą jego satelity Mimas, którego promień wynosi 200 km.

Dlaczego pierścienie są płaskie? Ich spłaszczenie jest wynikiem konfrontacji dwóch głównych sił: grawitacyjnej i odśrodkowej. Przyciąganie grawitacyjne ma tendencję do ściskania układu ze wszystkich stron, a obrót zapobiega ściskaniu w poprzek osi obrotu, ale nie może zapobiec jego spłaszczeniu wzdłuż osi. Takie jest pochodzenie różnych dysków kosmicznych, w tym pierścieni planetarnych.

Ale dopiero wraz z Saturnem stały się one, można powiedzieć, swego rodzaju „wizytówką” tej planety. Ze względu na swoją jasność i piękno Saturn jest jedyną planetą przedstawioną z pierścieniami, chociaż w rzeczywistości ma również pierścienie, choć nie tak jasne i zauważalne jak Saturn.

Kto odkrył pierścienie Saturna

Pierścienie Saturna zostały po raz pierwszy dostrzeżone już w 1610 roku przez wielkiego astronoma, który wynalazł teleskop, który stał się prawdziwą sensacją naukową tamtych czasów. Ale Galileo Galilei nie potrafił wyjaśnić natury i pochodzenia pierścieni, od chwili ich odkrycia przez wieki pozostawały one dla ludzkości tajemnicą. Tak, jednak pozostały do ​​dziś, gdyż szczegółowe badania pierścieni Saturna podjęte przez NASA w latach 80. ubiegłego wieku przy pomocy statków kosmicznych Voyager 1 i Voyager 2 tylko pogłębiły tajemnice.

Z czego zbudowane są pierścienie Saturna?

Według naukowców pierścienie wokół Saturna składają się z licznych asteroid i zniszczonych satelitów, które uległy zniszczeniu przed dotarciem do powierzchni planety, uzupełniły niezliczone cząsteczki tych samych pierścieni.

Rozmiar cząstek pierścienia może być różny, od małych kamyków po ogromne bloki wielkości góry. Ponadto każdy pierścień obraca się wokół planety z własną prędkością. Nie ma jeszcze dokładnej odpowiedzi na pytanie, od czego zależy prędkość pierścieni Saturna.

Zdjęcie Pierścieni Saturna

Zwracamy uwagę na piękne zdjęcia pierścieni Saturna.

Skąd Saturn bierze swoje pierścienie?

Obecnie w nauce istnieją dwie teorie wyjaśniające pochodzenie pierścieni Saturna. Według pierwszego powstały one w wyniku zderzenia dużego meteorytu lub nieostrożnego satelity. Zniszczenie mogło być spowodowane potężnym wpływem grawitacyjnym Saturna, który dosłownie rozerwał pewien obiekt niebieski na małe kawałki.

Istnieje jednak inna teoria na ten temat, według której pierścienie są pozostałością po dużym obłoku okołoplanetarnym. Z zewnętrznej części tego obłoku powstały satelity Saturna (62), natomiast wewnętrzna część pozostała w postaci kosmicznego pyłu, z którego obecnie składają się słynne pierścienie.

Układ pierścieni Saturna

Pierścienie nazwano alfabetycznie w kolejności ich odkrycia. Same pierścienie są położone dość blisko siebie, z wyjątkiem tzw. dywizji Kasini, której odległość w przestrzeni wynosi 4700 km. Jest to największa szczelina oddzielająca pierścień A od pierścienia B.

Ciekawostka: pierścień F znajduje się pomiędzy dwoma satelitami Saturna: Prometeuszem i Pandorą, naukowcy uważają, że satelity te mogą zmieniać kształt pierścieni pod wpływem grawitacji.

Ile pierścieni ma Saturn?

Następnie spróbujmy odpowiedzieć na pytanie o liczbę pierścieni Saturna. Teraz astronomowie odkryli pierścienie D, C, B, A, F, G, E, mimo że najbardziej zewnętrzny pierścień E nie jest widoczny dla układów optycznych, zarejestrowano go za pomocą urządzeń reagujących na naładowane cząstki i pola elektryczne.

Pierścienie A, B i C można nazwać głównymi pierścieniami planety, są wyraźnie widoczne przez teleskop. Pierścień A to pierścień zewnętrzny, pierścień B to pierścień środkowy, a pierścień C to pierścień wewnętrzny. Pierścienie D, E i F są słabsze i trudniej je dostrzec przez teleskop, natomiast pierścień E jest całkowicie niemożliwy.

Ale to nie wszystko, bo pierścienie zwane bukami łacińskimi są bardzo dowolne, gdyż przy bardziej szczegółowym podejściu zobaczymy, że każdy z pierścieni Saturna rozpada się na mniejsze, a te na jeszcze mniejsze części. W rezultacie liczba pierścieni Saturna może zbliżać się do nieskończoności.

Kolor pierścieni Saturna

Zdjęcia pierścieni Saturna wykonane przez statki kosmiczne pokazują, że pierścienie te mają różne kolory.

Sami możecie to zobaczyć na zdjęciu. Ponieważ pierścienie świecą pod wpływem odbitego światła słonecznego, ich promieniowanie powinno mieć widmo słoneczne. Ale pod warunkiem, że pierścienie mają absolutny współczynnik odbicia. W rzeczywistości cząsteczki tworzące pierścienie składają się głównie z lodu wodnego z domieszką niektórych ciemniejszych zanieczyszczeń.

Wideo na temat: Pierścienie Saturna

I na zakończenie ciekawy film popularnonaukowy o pojawieniu się pierścieni Saturna.