планета с пръстен
Планета с пръстен - Сатурн
Сатурн със своя пръстен е най-удивителната планета в Слънчевата система. Широк, напълно плосък пръстен обгражда екватора на планетата, подобно на шапка - нейната периферия. Разположен е косо спрямо кръга, в който Сатурн обикаля Слънцето за 29,5 години. Следователно, в зависимост от позицията на Сатурн по пътя му, пръстенът се обръща към нас първо от едната страна, след това от другата. На всеки 15 години той се намира ръба на нас и тогава не може да се види дори с най-мощните телескопи, което означава, че пръстенът е много тънък: дебелината му е не повече от 10 - 15 км.
Първите пръстени на Сатурн са открити през 17 век от Галилей, Хюйгенс. През 19 век английският физик Дж. Максуел (1831-1879), който изследва устойчивостта на движението на пръстените на Сатурн, както и българският астрофизик А.А. Белополски (1854-1934) доказва, че пръстените на Сатурн не могат да бъдат непрекъснати.
От Земята с най-добрите телескопи се виждат няколко пръстена, разделени с празнини. Но на снимките, предадени от AMS, се виждат много пръстени. Пръстените са много широки: те се простират над облачния слой на планетата на 60 000 км. Всеки се състои от частици и блокове, движещи се в своите орбити около Сатурн. Дебелината на пръстените е не повече от 1 км. Следователно, когато Земята по време на движението си около Слънцето се окаже в равнината на пръстените на Сатурн (това се случва след 14-15 години, така беше през 1994 г.), пръстените престават да се виждат: струва ни се, че изчезват. Възможно е веществото, от което са съставени пръстените, да не е било включено в състава на планетите и техните големи спътници по време на образуването на тези небесни тела.
Известният астроном Галилей открива през 1610 г., че Сатурн е заобиколен от нещо. Но неговият телескоп беше твърде слаб и затова Галилей не можеше да различи какво вижда близо до Сатурн. Само половин век по-късно холандският ученХюйгенс успя да види, че това всъщност е плосък пръстен, който обгражда планетата и не я докосва никъде.
Изследването на Сатурн с помощта на по-напреднали телескопи показа, че пръстенът се разпада на три части, съставляващи, така да се каже, три независими пръстена, вложени един в друг. Външният пръстен е отделен от средата с тъмна празнина - тясна черна цепка. Средният пръстен е по-ярък от външния. Отвътре към него се присъединява полупрозрачен, сякаш мъглив трети пръстен.
Какви са тези прекрасни пръстени? Може би това са наистина твърди гладки зони? Не, не е. Изключителни учени - английският физик Максуел (1831 - 1879) и българската математичка С. В. Ковалевская (1850 - 1891) доказаха със своите изчисления, че плътен и солиден пръстен с такъв размер не може да съществува: той би бил моментално разрушен под въздействието на разликите в силата на привличане на различните му части. Изключителният български астрофизик А. А. Белополски чрез внимателни наблюдения на Сатурн потвърди, че пръстенът наистина не е непрекъснат. Оказа се, че скоростта на движение в различните части на ринга е различна. Това означава, че пръстените са съставени от малки фрагменти, всеки от които се върти около Сатурн със същата скорост като спътник на планетата, подходящ за същото разстояние. Всеки такъв фрагмент е, така да се каже, независим спътник, който сам по себе си се върти около Сатурн.
Какви са тези отломки? Вероятно това са камъчета с различни размери: от няколко сантиметра до метър в диаметър, но е възможно в пръстените да има прах. В допълнение към пръстените около Сатурн се движат девет спътника. От тях един - Титан - е приблизително равен по размер на Меркурий и малко по-нисък от него по маса. Други сателити имат различни размери. Но всички те са много по-малки.Титан.
Сатурн в много отношения прилича на своя двойник - Юпитер. Много странни, според нас, характеристики на Юпитер са изразени още по-рязко в Сатурн. Например, той е още по-компресиран в полюсите и се състои от вещество, по-леко от водата. Сатурн, подобно на Юпитер, е заобиколен от непрекъсната облачна покривка, но този мъглив воал върху него е по-малко пъстър. Въпреки че на Сатурн има ивици и петна, те не се открояват толкова рязко, колкото на диска на Юпитер.
Атмосферата, в която се носят облаците, има същия състав като на Юпитер: съдържа метан и амоняк. Разстоянието на Сатурн от Слънцето е 1426 милиона км, а слънчевите лъчи там се нагряват 90 пъти по-слабо, отколкото на Земята, и 3,5 пъти по-слабо, отколкото на Юпитер. Ясно е, че студът там е много силен - достига 150 °. Един ден на Сатурн продължава 10 часа и 14 минути.
Към днешна дата е установено съществуването на 7 пръстена на Сатурн, три от които са видими от Земята и са открити от астрономите отдавна. Пръстените на Сатурн са изградени от множество ледени частици с размери от части от милиметър до няколко метра. Само това не е лед във формата, в която го познават остриетата на кънките на жителите на планетата Земя. По-скоро прилича на сняг, отколкото на лед. Да, обикновен воден сняг, освен това снегът е много рохкав, изобщо не се отличава с известната здравина на леда
Пръстенът на Сатурн е толкова широк, че ако е възможно, Нептун или Уран биха могли да се търкалят по него. Или и двете едновременно. Ширината на пръстена е 137 000 км. В същото време пръстенът е дебел само няколко десетки метра. Ако си представите Сатурн като футболна топка, пръстените на такава планета биха били много по-тънки от косъм. Пръстенът на Сатурн, поради голямата си ширина и високата отразяваща способност на съставните му частици, е много ярък. Светлината, идваща от пръстена, не позволява на астрономите да търсят близо до Сатурннеговите малки другари. Но приблизително веднъж на всеки 15 години Земята пресича равнината на пръстените на Сатурн и през този кратък период от време, когато пръстените са обърнати с ръба към Земята, те са почти невъзможни за виждане дори в най-големите телескопи. Астрономите се възползват от такива случаи, когато снимат Сатурн, изучавайки изображения, които нямат смущения от яркия пръстен. Така през 1966 г. са открити нови спътници. Снимките, направени с телескопа Хъбъл, четири нови сателита също бяха открити през 1995 г. Въпреки това, както се оказа по-късно, в този случай откритието най-вероятно е погрешно.
Вояджър 1 предостави по-отблизо структурата на пръстените. Много слотове, в допълнение към отдавна известния слот на Касини, накараха учените да изложат хипотеза за наличието на малки спътници, чиито орбити лежат вътре в тези слотове, и се смяташе, че такива сателити, така да се каже, събират всички частици по пътя си. Въпреки това Вояджър 2, който проведе систематично търсене на такива спътници, не откри нищо. Въпреки факта, че някои от астрономите все още предполагат намирането на подобно съвместно съществуване на сателита и празнината, многобройни изследвания доведоха до заключението, че сателитите са виновниците за образуването на много празнини, но само тези, чиито орбити лежат извън пръстените. Да, и механизмът за образуване на пукнатини е напълно различен
Както частиците, така и спътниците се въртят около Сатурн, подчинявайки се на законите на Кеплер, от които по-специално следва, че колкото по-далеч е тялото от центъра, около който се върти, толкова по-дълъг е периодът на неговата революция. Това означава, че вътре в пръстените периодът на въртене на частиците около Сатурн зависи само от разстоянието до планетата. За всеки спътник има такъв пръстен, за който по-дългият период на въртене на сателита е кратен на периода на въртенечастици в този пръстен. Да кажем, че орбиталният период на спътника е почти точно три пъти по-дълъг от периода на частиците. Този сателит на редовни интервали променя движението на всички такива частици и те в крайна сметка напускат орбитата си, образувайки тънък процеп, почти свободен от частици. Така зад всяка пукнатина стои влиянието на определен спътник, чиято „личност” лесно се установява. Астрономите казват, че спътникът пасе тази празнина. Тук думата "пасет" се използва като термин, а спътниците, които се грижат за пукнатините в пръстена на Сатурн, се наричат "овчари"
Има три основни пръстена, наречени A, B и C. Те се различават без особен проблем от Земята. По-слабите пръстени също имат имена - D, E, F. При по-внимателно разглеждане, както си спомняме, има много пръстени. Между пръстените има празнини, където няма частици. Този, който може да се види със среден телескоп от Земята (между пръстени A и B), се нарича прорез на Касини. В ясни нощи с добри телескопи можете да видите по-малки празнини.
Пръстените са останките от този предпланетен облак, който е родил всички тела на Слънчевата система. На тези разстояния от планетата, на които се върти голяма част от частиците на пръстена, появата на спътници е невъзможна поради гравитационното влияние на самата планета, което унищожава всички повече или по-малко големи тела. Частиците на пръстените многократно се сблъскват, свиват се и се слепват отново. Спомнете си, че те са толкова крехки, че са по-лоши в този най-рохкав сняг, който можете да си представите.
Състав и изследване на Сатурн
Сатурн е известен още от праисторически времена. Галилей го наблюдава за първи път през телескоп през 1610 г. Ранните наблюдения на Сатурн бяха усложнени от предположението, че Земята минава през равнината на пръстените на Сатурн.на всеки няколко години, когато Сатурн пресича своята орбита. Едва през 1659 г. Кристиан Хюйгенс извежда правилно геометрията на пръстените. Пръстените на Сатурн остават уникални в Слънчевата система до 1977 г., когато много слаби пръстени са открити около Уран и малко след това около Юпитер и Нептун.
Първият космически кораб, който лети до Сатурн, беше Pioneer 11 през 1979 г., а по-късно Voyager 1 и Voyager 2. Cassini, който сега е на път към Сатурн, ще пристигне там през 2004 г.
Дори с малък телескоп може да се види, че Сатурн е ясно сплескан; неговите екваториални и полярни диаметри се различават с почти 10% (120,536 km и 108,728 km). Това е резултат от бързо въртене и течно състояние. Други газови планети също са сплескани, но не толкова.
Сатурн има най-ниската плътност от всички планети, със специфично тегло от само 0,7, по-малко от това на водата.
Подобно на Юпитер, Сатурн е приблизително 75% водород и 25% хелий със следи от вода, метан, амоняк и скали, в съответствие със състава на първичната слънчева мъглявина, от която се е образувала слънчевата система.
По своята вътрешна структура Сатурн е подобен на Юпитер и се състои от скалисто ядро, слой течен метален водород и слой молекулярен водород. Има и следи от различни ледове.
Вътре в Сатурн има горещо ядро с температура 12 000 K и то излъчва повече енергия в космоса, отколкото получава от Слънцето. По-голямата част от допълнителната енергия се генерира от механизма на Келвин-Хелмхолц, както при Юпитер. Но това не е достатъчно, за да се обясни видимата яркост на Сатурн; трябва да има някакъв допълнителен механизъм в Сатурн.
Лентите, които са толкова изявени на Юпитер, са много по-слаби на Сатурн. Те са многопо-широк по-близо до екватора. Сатурн също има дълготрайни петна и други характеристики, общи с Юпитер.
Два големи пръстена (A и B) и един слаб пръстен (C) могат да се наблюдават от Земята. Разликата между пръстените A и B е известна като секцията на Касини. Изображенията на Вояджър показват четири допълнителни бледи пръстена. Пръстените на Сатурн, за разлика от пръстените на други планети, са много ярки (албедо 0,2 - 0,6).
Въпреки че пръстените изглеждат непрекъснати от Земята, те всъщност са съставени от безброй малки частици, всяка със собствена независима орбита. Разстоянието между тях варира от сантиметър до няколко метра.
Пръстените на Сатурн са необичайно тънки: въпреки че са с диаметър 250 000 km или повече, те са дебели само 1,5 km. Те се състоят главно от лед и скални частици, покрити с ледена кора.
Най-външният пръстен на Сатурн, наречен F-пръстен, е сложна структура, съставена от отделни малки пръстени, по протежение на които се виждат "възли". Тези възли са съставени от бучки материал, които изграждат пръстените.
Произходът на пръстените на Сатурн и други планети е неизвестен, те може да са възникнали от унищожаването на големи спътници. Пръстеновите системи не са стабилни, те трябва да бъдат възстановени чрез постоянно протичащи процеси.
Подобно на други планети от групата на Юпитер, Сатурн има значително магнитно поле.
Сатурн е лесно да се види в нощното небе с просто око. Въпреки че не е толкова ярък като Юпитер, той е лесен за идентифициране като планета, тъй като не „мига“ като звездите. Пръстени и големи луни могат да се наблюдават с малък телескоп.
Сатурн има 18 спътника със собствени имена. От тези спътници, чиито скорости на въртене са известни, всички с изключение на Фийби и Хиперон се въртят синхронно. Тридвойки спътници - Мимас - Теза, Енцелад - Диона и Титан - Хиперон - си взаимодействат гравитационно по такъв начин, че да поддържат стабилни връзки между своите орбити. В допълнение към тези 18 луни, най-малко дузина други са получили временни обозначения, но сега се смята, че е малко вероятно всички те да са реални и спътници на Сатурн.