У планет-гигантов Юпитера, Сатурна и Урана есть кольца. Впервые кольцо Сатурна было открыто голландским ученым Гюйгенсом в 1656 году, хотя еще раньше Галилей, рассматривая Сатурн в свой слабый телескоп, обнаружил, что эта планета чем-то окружена. Изучение Сатурна показало, что кольцо с поверхностью планеты нигде не соприкасается, состоит из нескольких колец, вложенных, друг в друга и разделенных промежутками.
Кольца не являются сплошными, а состоят из отдельных частиц, крупных и мелких, которые как спутники вращаются вокруг планеты, в совокупности образуя кольца. Внутренние кольца обращаются вокруг планеты с большей скоростью, чем внешние. Ученые вычислили эти скорости, и оказалось, что гак вращались бы спутники Сатурна, т.е. в полном соответствии с законами Кеплера, ось Сатурна наклонена.к плоскости его орбиты, поэтому в телескоп наблюдается изменение вида кольца. Галилею эти кольца показались какими-то загадочными “ушами”.
Наличие кольца у Юпитера предсказал в 1960 году ученый С. К. Всехсвятский, а в 1979 году его сфотографировали американские станции “Вояджер”. Кольцо Юпитера очень тонкое, состоит из мелких камней и пыли. Оно обращено к Земле ребром и поэтому с Земли не видно. Уран имеет очень тонкие кольца, которые в телескоп не наблюдаются. С помощью “Вояджера” обнаружили 11 четких колец и несколько нечетких, так называемых диффузных. Исследования спутников и колец далеких планет в будущем продолжатся и наверняка принесут много интересного.
Великий астроном Кеплер считал, что комет так же много, как рыб в воде. Не станем оспаривать этот тезис. Ведь есть же далеко за пределами нашей Солнечной системы кометное облако Оорта, где «хвостатые звезды» собрались в «косяк». Согласно одной из гипотез, оттуда они иногда «заплывают» в наши края и мы можем их наблюдать на небосводе. Как…
Многие из вас видели на ночном небе мерцающие звезды. Причина мерцания звезд — неоднородность воздуха и его движение. Мерцание звезд усиливается к горизонту. Уже это одно указывает, что на данное явление влияет атмосфера. Посмотрите на рисунок, и вы увидите, что чем длиннее путь луча, тем меньше угол между лучом и плоскостью горизонта. Мерцание звезд объясняется…
По территории нескодьких американских штатов — Юта, Аризона, Невада и Калифорния — течет река Колорадо. Она уникальна тем, что движется по дну созданного ею самой несколько миллионов лет назад гигантского каньона, равного которому нет на всей планете. Наиболее яркое представление о грандиозности этого чуда природы можно получить во время полета по туристскому маршруту из аэропорта…
На географических картах озера окрашены то в голубой, то в сиреневый цвет. Голубой цвет означает, что озеро пресное, а сиреневый, — что оно соленое. Соленость воды в озерах различна. Одни озера так насыщены солями, что в них невозможно утонуть, и их называют минеральными. В других вода только чуть солоноватая на вкус. Концентрация растворенных веществ зависит…
Мир, в котором мы живем, огромен, необозрим. Пространству нет ни начала, ни конца, оно беспредельно. Если представить себе ракетный корабль с неисчерпаемыми запасами энергии, то можно легко вообразить, что ты летишь в любой конец Вселенной, к какой-то самой далекой звезде. И что же дальше? А дальше — такое же беспредельное пространство. Астрономия — наука об…
Римский император Юлий Цезарь в 46 году до н.э. провел реформу календаря. Разработку нового календаря осуществила группа александрийских астрономов во главе с Созигеном. В основу календаря, позже получившего название юлианского, положен солнечный год, продолжительность которого была принята равной 365,25 суток. Но в календарном году может быть лишь целое число суток. Поэтому условились считать в течение…
Созвездие Рака — одно из самых малозаметных зодиакальных созвездий. История его очень интересна. Существует несколько довольно экзотических объяснений происхождения названия этого созвездия. Так, например, всерьез утверждалось, что египтяне поместили в эту область неба Рака как символ разрушения и смерти, потому что это животное питается падалью. Рак движется хвостом вперед. Около двух тысяч лет назад в…
Михаил Васильевич Ломоносов — великий русский ученый-энкциклопедист. Круг его интересов и исследований в естествознании охватил самые различные области наук — физика, химия, география, геология, астрономия. Умение анализировать явления в их взаимосвязи и широта интересов привели его к ряду важных выводов и достижений в области астрономии. Изучая явления атмосферного электричества, он выдвинул идею об электрической природе…
Нам часто приходится наблюдать, как в ясный солнечный день тень от облака, подгоняемого ветром, пробегает по Земле и достигает того места, где мы находимся. Облако скрывает Солнце. Во время солнечного затмения Луна проходит между Землей и Солнцем и скрывает его от нас. Наша планета Земля вращается в течение суток вокруг своей оси, одновременно движется вокруг…
Наше Солнце — это обычная звезда, а все звезды рождаются, живут и умирают. Любая звезда рано или поздно гаснет. К сожалению, и наше Солнце не будет светить вечно. Когда-то ученые полагали, что Солнце медленно остывает или “сгорает”. Однако теперь мы знаем, что если бы это происходило на самом деле, то его энергии хватило бы в…
На прошлой неделе космический аппарат «Кассини» приступил к выполнению финальной части своей научной программы: «ныркам» между кольцами Сатурна. Первые 20 погружений в плоскость колец будут происходить вдали от газового гиганта, за F-кольцом, затем, после гравитационного маневра, аппарат перейдет к орбитам, вплотную приближающимся к планете. К середине сентября 2017 года «Кассини» войдет в плотные слои атмосферы и закончит свою многолетнюю миссию. По случаю старта этой опасной, но очень интересной программы исследований мы подготовили путеводитель по кольцам Сатурна, который поможет вам разобраться в том, что же будет изучать аппарат.
Всем известно, что Сатурн, шестая планета от Солнца и вторая по размерам после Юпитера, обладает самой роскошной (читайте: развитой и массивной) системой колец во всей Солнечной системе. Конечно, кольца есть и у других планет, например, у Юпитера и Нептуна, - а физики предсказывают, что через каких-то 20–40 миллионов лет они и у Марса. Но все эти кольца не идут ни в какое сравнение с сатурнианскими. Одна только основная система колец (C, B, A) имеет ширину 60 тысяч километров - это эквивалентно радиусу планеты. Вместе с более тусклыми кольцами она простирается больше чем на 12 миллионов километров. О самых больших и самых удаленных кольцах Сатурна мы поговорим подробнее чуть позже.
Для начала немного о том, как называют кольца Сатурна. Основные системы были названы латинскими буквами в порядке их открытия. Именно поэтому, считая от верхних слоев атмосферы, кольца располагаются так: D, C, B, A, F, G, E. Кроме того, есть кольца, названные в честь спутников планеты: Януса-Эпитметея и Фебы. Ответить на вопрос о том, сколько всего колец у Сатурна, непросто - это зависит от того, как на них смотреть. К примеру, в наземный телескоп вы, скорее всего, увидите пару колец, а «Кассини» легко различит щели внутри больших колец и насчитает десятки образований. Собственное название имеют около 30 из них.
Существуют разные теории о происхождении и возрасте колец. Одни из них предполагают, что возраст колец составляет всего 100 миллионов лет - около двух процентов возраста Солнечной системы. В других вариантах кольца могут быть ровесниками самого Сатурна. Одна из распространенных теорий говорит о том, что кольца когда-то были сравнительно крупным спутником, орбита которого приблизилась слишком близко к планете. Это привело к его разрушению гравитацией Сатурна. Общая масса материала в кольцах планеты оценивается в 3×10 19 килограмм, в тысячу раз меньше, чем масса земной Луны. В основном кольца состоят изо льда, но состав других компонентов, в частности, придающих им оранжево-розовый оттенок, до сих пор неизвестен.
D-кольцо
D-кольцо (тусклое)
Начнем с ближайшего к Сатурну кольца - D. Несмотря на то, что оно довольно тусклое и не относится к основной системе колец, его близость к гиганту создает на нем необычные узоры. Внутренняя кромка кольца отстоит от облаков планеты примерно на семь тысяч километров: в масштабах Земли оно бы располагалось всего в два раза выше, чем МКС, - в 800 километрах над поверхностью. Ширина кольца - 7,5 тысячи километров. При подлете к нему в 1980 году «Вояджер-1» заметил в нем несколько отдельных колец, которые при более близком рассмотрении оказались волнами . Стоит заметить, что толщина колец невелика, особенно по сравнению с шириной - во многих случаях она не превосходит нескольких метров. Высота волн составляла от двух до двадцати метров. Физики утверждают, что источник волн - гравитационное возмущение , например, от пролетевшей кометы - подобное наблюдалось позднее в кольцах Юпитера после падения кометы Шумейкера-Леви 9.
C-кольцо
Внутренняя область C-кольца. Чуть правее центра проходит Щель Коломбо.
Сразу после D-кольца располагается яркое кольцо C, шириной 17,5 тысяч километров. Оно было открыто еще в 1850 году американскими астрономами Уильямом и Джорджем Бондами. Как и на D, на нем также наблюдались волны от гравитационных воздействий. В C-кольце сосредоточена 1/3000 всей массы осколочного материала колец Сатурна. Среди внутренних структур можно выделить Щель Коломбо, внутри которой есть небольшое кольцо, находящееся в орбитальном резонансе с Титаном (крупнейший спутник Сатурна). Ширина щели - около 150 километров. Помимо нее в кольце есть еще три меньших «разрыва» - Максвелла, Бонда и Дейвиса
B-кольцо
Внешний край B-кольца
Следующим идет самое яркое и самое массивное из всех колец Сатурна - B. По суммарной массе оно сопоставимо с Мимасом (седьмой по величине спутник планеты), а толщина объекта насчитывает от пяти до пятнадцати метров. Ширина B-кольца достигает 25,5 тысячи километров, около трети диаметра Сатурна. Внутри него, кстати, располагается самый близкий к гиганту спутник, так до сих пор и не получивший тривиального названия, - S/2009 S 1 .
Самой примечательной особенностью B-кольца являются вертикальные образования на его внешней кромке. Они имеют в высоту свыше 2,5 километра - «Кассини» заметил их по длинным теням, которые те отбрасывали во время сатурнианского равноденствия.
Щель Кассини
Справа - внешняя область кольца B. Черная щель в центре - щель Гюйгенса с ярким кольцом Гюйгенса внутри, являющаяся частью деления Кассини. Левая часть снимка также относится к делению
Между кольцами B и A располагается одна из самых выразительных структур системы - Щель (или Деление) Кассини. Она доступна для наблюдения с Земли в любительские телескопы классом выше среднего. Ее ширина составляет 4,5 тысячи километра - сопоставимо с шириной D-кольца. Открыт объект был еще в XVII веке французским астрономом итальянского происхождения Джованни Доминико Кассини. Наблюдения с помощью «Вояджера-1» показали, что внутри щели есть материал, напоминающий собой материал кольца C, а также «настоящие» Щели (например, 300-километровая Щель Гюйгенса).
A-кольцо
Щель Энке в A-кольце
На расстоянии свыше 60 тысяч километров от поверхности Сатурна находится кольцо A - внешнее из основной системы колец. Оно тусклее кольца B, и в 7 раз легче его. Ширина объекта составляет 14,6 тысячи километра, толщина - 10–30 метров. Считается, что это одно из самых молодых колец Сатурна - на это неравномерное распределение температуры в нем.
Внутри кольца A располагается несколько сравнительно крупных спутников: 20-километровый Пан, 7-километровая Дафнис и 32-километровый Атлас. Их гравитационное влияние формирует края объекта. Как и внутри других колец, в нем есть крупные щели, например - 325-километровая щель Энке.
F-кольцо
F-кольцо и Прометей
На расстоянии в 2,6 тысячи километра от внешнего края A-кольца и 140 тысяч километров от центра Сатурна находится самое изменчивое кольцо Сатурна - F. При ширине всего в 30–500 километров оно привлекает к себе внимание астрономов как необычная динамическая система. F-кольцо гравитационно удерживается лунами-«пастухами»: Прометеем и Пандорой. По одной из теорий, оно при частичном разрушении двух столкнувшихся друг с другом спутников, которые и стали затем «пастухами». Кроме того, внутри этого кольца был обнаружен еще один небольшой спутник, вносящий дополнительные сложности в динамику объекта.
Кольцо Януса-Эпиметея
Кольцо Януса-Эпиметея отмечено крестом
За кольцом F следует очень тусклый объект - кольцо Януса-Эпиметея. Оно примечательно во многом тем, что было благодаря «Кассини». Именно сквозь кольцо Януса-Эпиметея аппарат недавно пролетел, исследуя состав и размер частиц в нем. Кстати, следующее «погружение» запланировано на 11 декабря 2016 года.
Сперва вызывали только восхищение их красотой. Но потом стало ясно, что они играют важную роль в образовании планет и могут помочь раскрыть загадки происхождения нашей . Своим необычным видом выделяется . Он окружен удивительным и необычайно красивым образованием – , состоящими из множества мелких ледяных частиц и ледяных глыб размером до нескольких десятков метров, обращающихся вокруг основного тела планеты. На протяжении длительного времени кольца Сатурна считались уникальным образованием в семье планет. Однако в 1976 г. с помощью наземных наблюдений несколько колец было обнаружено и вокруг седьмой планеты Солнечной системы Урана. А спустя некоторое время космическая станция "Вояджер-1" зарегистрировала наличие слабого кольца и у планеты . Его толщина около 1 км. А образовано оно частицами, поперечник которых заключен в пределах от микрометра до нескольких метров. Что же касается колец Сатурна, то, исходя из многолетних наблюдений, полученных наземными обсерваториями, полагали, что их четыре. Кольца обозначили большими буквами латинского алфавита А, В, С и D, начиная от четвертого кольца, которое в свое время считалось самым внешним. Поэтому, когда было обнаружено пятое, еще более удаленное от Сатурна кольцо, ему присвоили индекс Е.
Особенно сильно кольца планет начали изучаться благодаря исследованиям Сатурна с борта американских межпланетных станций "Пионер-11", "Вояджер-1" и "Вояджер-2" в 1979–1981 гг. В частности, "Пионер-11" обнаружил самое дальнее кольцо, обозначенное буквой F, а "Вояджер-1" передал на Землю изображение колец D и Е, существование которых вызывало определенные сомнения. Более того, анализ снимков, полученных с "Вояджера-1" привел ученых к выводу о возможном существовании еще одного – седьмого кольца Сатурна. Но поистине сенсационным было другое. Оказалось, что планета окружена не шестью-семью широкими кольцами, а несколькими сотнями концентрических узких колец. По оценкам специалистов, их число составляет от 500 до 1000! На фотографиях "Вояджера-2" видно, что эти узкие кольца Сатурна в свою очередь распадаются на еще более тонкие "колечки" или "пряди". Не менее удивительно и то, что далеко не все узкие кольца планеты обладают правильной формой. Так, например, ширина одного из них изменяется от 25 до 80 км.
Чем объяснить подобную структуру колец планеты Сатурн? Наиболее интересным представляется предположение, согласно которому расслоение колец планеты на многочисленные нити происходит благодаря гравитационному воздействию спутников Сатурна, в том числе и малых, открытых в самое последнее время с помощью космических аппаратов. Обращает на себя внимание и сравнительно небольшая ширина кольца F. Скорее всего, она также объясняется влиянием двух ранее неизвестных небольших спутников Сатурна с поперечниками около 200 км. Один из них расположен у внешнего края кольца F, другой – у внутреннего. Как показывают расчеты, эти спутники своим воздействием "загоняют" частицы внутрь кольца. В связи с этим их образно назвали "пастухами" – они как бы сторожат структуру кольца. Еще одна удивительная особенность колец планеты Сатурн – "спицы", странные образования, тянущиеся через кольца в радиальных направлениях на расстояние нескольких тысяч километров. Подобно спицам колеса, они вращаются вокруг планеты и прослеживаются на протяжении нескольких оборотов. Но если бы "спицы" являлись составной частью колец Сатурна, то они должны были бы быстро разрушаться, так как частицы колец, расположенные на разных расстояниях от Сатурна, движутся с различными угловыми скоростями. Тщательный анализ фотографий, переданных космическими станциями, показал, что время полного оборота "спиц" в точности соответствует периоду осевого вращения самого Сатурна. В связи с этим высказано предположение, что "спицы" образованы мелкими частицами, расположенными над плоскостью колец Сатурна и удерживаемыми электростатическими силами. А их вращение объясняется тем, что они увлекаются магнитным полем Сатурна.
И еще одна загадка: в кольце Сатурна F были обнаружены утолщения и даже переплетения отдельных нитей. Явление труднообъяснимое с точки зрения законов обычной механики! Скорее всего, оно также связано с электромагнитными воздействиями.
Кольца планет Юпитера и Урана говорят о том, что существование подобных структур закономерно для планет-гигантов. Судя по всему, их образование является результатом незавершившегося процесса формирования спутников планеты из частиц допланетного облака на близком расстоянии от нее. Впрочем, существуют и другие предположения.
Ах, астрономия! Сколько странных открытий и сюрпризов она дарит неокрепшему детскому разуму! Помню, как я гордилась собой, когда во втором классе на школьной викторине самой первой смогла дать ответ на вопрос: «У каких планет есть кольца ». Тогда, в нежные девять лет, я и не представляла, что величественный Сатурн – не единственный обитатель Солнечной системы, имеющий такое необычное «украшение».
Что такое кольца
На самом деле, то, что мы называем «Кольцом», было бы правильнее назвать «цепью» или потоком. Несмотря на то, что с Земли или даже в мощный телескоп кольца Сатурна или Юпитера выглядят цельными, состоят они, на самом деле, из миллиардов отдельных фрагментов . В зависимости от состава самой планеты и окружающего космоса, этими «ингредиентами» может быть:
- космическая пыль (обычно она составляет 80 – 90% всей массы колец );
- смёрзшийся до состояния льда газ ;
- обломки астероидов .
Причём такие «камешки» могут быть как крошечными, длиной в несколько метров, так и гигантскими, достигающими нескольких сотен километров. И, конечно, они не соприкасаются друг с другом , а свободно летят на огромной скорости вокруг планеты. Между крупными астероидами расстояние, как правило, колеблется от нескольких десятков до нескольких тысяч километров. А пространство между ними заполнено также быстро двигающейся мелкой пылью и льдом.
У каких планет есть кольца
В Солнечной Системе кольца имеет половина всех «официально признанных» планет:
- Сатурн ;
- Нептун ;
- Уран (правда, его кольца удалось увидеть лишь в 1977 году, настолько они тусклые);
- Юпитер – его кольца были открыты зондом Вояджер-1 , с Земли их невидно, так десятки более крупных спутников затмевают неяркое свечение колец;
- Считается также, что кольца должны быть у Плутона .
А в 2012 году астрономы нашли экзопланету за пределами Солнечной Системы, вокруг которой вращается 37 крупных колец, а те, в свою очередь, состоят из тысяч более мелких. Ширина всех их - десятки миллионов километров!
Но лично меня в детстве поразило то, что кольца есть у нескольких естественных спутников , вращающихся вокруг планет-гигантов, и даже у астероидов. Например, Рея , спутник Сатурна, имеет целых три таких «украшения»! Есть кольцо и астероида Харикло – правда, астероид этот очень крупный, но всё равно поразительно!
Размеры колец
Ширина кольца вокруг планеты огромна (например, у Сатурна она равна 480 000 километров ); а вот толщина колеблется от нескольких десятков метров до нескольких километров. Причём движутся кольца у всех планет строго над экватором. Все астероиды, которые оказывались вдали от экватора, рано или поздно притягивались планетой, пока от пылевого роя не осталось только тонкое колечко.
Искусственные кольца у планет
Человек отличается удивительной способностью портить любое место, где он появляется. И космос – не исключение. За 50 лет мы оставили на орбите столько мусора, что из внешнего космоса все эти блестящие металлические обломки должны смотреться, как самое настоящее кольцо !
Среди всеобщего энтузиазма, охватившего ученых начала XVII века в связи с потрясающими открытиями , одно из них прошло почти незамеченным. В 1610 году Кеплер получил от своего великого итальянского коллеги анаграмму, которая гласила: «Самую удаленную планету тройной наблюдаю…». В конце 1610 г. Галилей писал одному из своих корреспондентов: «Я нашел целый двор у и двух прислужников у Старика (Сатурна); они его поддерживают в шествии и не отходят от его боков». И вдруг эти спутники… исчезли, во всяком случае, из поля зрения телескопа. Изумленный Галилей снова и снова смотрел на небо, но не видел их. Только Гюйгенсу в Гааге, через 45 лет после первых наблюдений Галилея, удалось в какой-то степени понять тайну Сатурна. Сопоставляя свои и чужие наблюдения, он пришел к заключению, что «спутники», открытые Галилеем, являлись просто ушками тонкого, плоского кольца, почти сплошного, наклоненного к плоскости эклиптики.
Поэтому видно оно с Земли может быть по-разному. Дважды за сатурнианский год кольцо может располагаться так, что его плоскость становится параллельной лучу зрения. С ребра кольцо не видно, оно очень тонкое.
Кольцо Сатурна является замечательным объектом для наблюдений даже в небольшие телескопы. Его полные раскрытия или исчезновения повторяются через 14-16 лет. Открытие этого необычайного явления не привлекло, однако, особого внимания ученых. То был период великих революционных событий в астрономии. Факт открытия странного кольца вокруг Сатурна потонул среди них.
Некоторые астрономы XVIII и начала XIX столетий допускали, что кольцо может быть сплошным и твердым или состоять из ряда тонких сплошных колец, твердых или жидких. Но уже к пятидесятым годам XIX столетия для астрономов, наблюдавших кольцо, стало ясно, что оно не могло быть твердым телом, а должно состоять из отдельных частиц - пылинок или камней, каждая из которых как независимый спутник обращается вокруг Сатурна.
В семидесятых годах XIX столетия наиболее полное исследование строения и устойчивости кольца было проведено знаменитой русской женщиной-математиком Софьей Ковалевской. Ее выводы вскоре блестяще подтвердились спектроскопическими наблюдениями. Кольцо, действительно, оказалось состоящим из множества независимых спутников. Но откуда взялось это кольцо у Сатурна?
Астрономы XIX столетия и многие ученые нашего времени, считая кольцо устойчивым, объявляли его остатком первичного материала (из которого образовалась планета), либо результатом распада одного из спутников Сатурна, вошедшего в опасную зону вблизи планеты, где могучие приливообразующие силы могли разорвать его на части. Интересно вспомнить: у древних греков был миф о том, что Сатурн пожирал своих детей.
С 50-х годов прошлого столетия астрономические обсерватории, вооруженные все более совершенными телескопами, стали отмечать многочисленные изменения в структуре кольца. Отдельные его части то становились яркими, то были еле заметны. Тогда же Отто Струве в Пулковской обсерватории заподозрил постепенное расширение кольца и приближение его внутреннего края к поверхности планеты. Сопоставив точные измерения размеров колец, сделанные учеными на протяжении 200 лет, он нашел, что за два века внутренний край кольца приблизился к планете на 18 тысяч километров. Современные наблюдения как будто бы подтверждают расширение кольца, хотя цифры получаются несколько иными.
Новые сведения о природе колец Сатурна принесло использование могучих средств астрофизики. Еще в конце XIX столетия А. А. Белопольский (Пулковская обсерватория) отметил, что распределение яркости в спектре кольца не такое, как в спектре самой планеты. На замечательных фотографиях, полученных Г. А. Тиховым в 1909 году с помощью гигантского 30-дюймового пулковского телескопа, ясно видно, что кольцо значительно «голубее» планеты. В тридцатых годах этот вопрос детально исследовал Г. А. Шайн на Симеизской обсерватории. Результаты этих исследований и ряд более поздних работ привели астрономов к убеждению, что в отдельных частях кольца, помимо твердых частиц и тел метеоритной природы, находится лед и некоторое количество газа.
Но лед в свободном состоянии не может длительно существовать даже на таком громадном расстоянии от , на котором движется Сатурн (9,5 астрономических единиц). Вплоть до 11 астрономических единиц, т. е. до расстояния в 1,7 миллиарда километров, солнечные лучи должны испарять льды, выбрасывая образующиеся газовые частицы из солнечной системы. Такой процесс мы наблюдаем в , в которых бурно испаряющиеся замороженные газы образуют голову и хвост кометы.
Но если кольцо все время теряет вещество, то оно должно откуда-то получать и пополнение. Снаружи, извне системы Сатурна? Это невозможно! Пополнение вещества кольца и, следовательно, образование самого кольца можно объяснить только выбросами из системы Сатурна, могучими процессами извержений как на поверхности спутников Сатурна, так, возможно, и на самой планете.
Вывод о мощной вулканической активности в системе Сатурна вполне соответствует тому, что отмечали неоднократно наблюдатели на самой поверхности планеты. Не одноразово там наблюдалось появление ярких белых пятен, существовавших иногда в течение месяцев. И позже я пришел к мысли о гигантских выбросах вещества с Сатурна на основании совершенно других соображений. К этому выводу меня привело изучение… комет.
Ученые определили к сегодняшнему дню орбиты 573 комет. 442 кометы имеют периоды обращения больше 1000 лет, причем характер движения некоторых из них говорит о том, что они навсегда покидают солнечную систему. 75 комет движутся по эллиптическим орбитам небольших размеров с периодом обращения меньше 15 лет. Это так называемые кометы семейства . И остальные 56 комет обладают периодами обращения от 15 до 1000 лет. К ним относятся, в частности, кометные семейства Сатурна, и .
Преобладание комет с очень вытянутыми параболическими орбитами привело было к мысли о том, что кометы приходят из межзвездных пространств, причем большинство из них только проходит через Солнечную систему. Эту гипотезу высказал и математически разработал более двух столетий назад, французский ученый Лаплас.
Но она не выдержала последующих экзаменов, которые ей устроили многие астрономы и математики. Если бы кометы были телами межзвездной природы, мы должны были бы наблюдать резко гиперболические орбиты, а этого нет.
Если вы любите шахматы, то встречались, наверное, с задачами на ретроградный анализ. Смысл их в том, что по позиции на доске надо восстановить серию ходов, которая к ней привела. Похожая задача была решена астрономами. Для многих комет, у которых был отмечен слабо-гиперболический характер движения, были вычислены все возмущения со стороны планет, чтобы выяснить, какой была орбита до вступления в область планетного воздействия. Во всех случаях начальная орбита оказывалась эллиптической, говорящей о принадлежности комет к Солнечной системе.
Точные астрофизические исследования и применение методов фотометрии и спектрального анализа позволили выяснить состав комет. Светящиеся головы и хвосты комет состоят из чрезвычайно разреженных газов (главным образом углеводородов, циана, окиси углерода, молекулярного азота и т. п.), преимущественно в виде ионизированных атомов и молекул. Кометные газы, несомненно, являются продуктами распада более сложных родительских молекул под действием солнечной радиации. Ядра комет должны состоять из твердых частиц. В последнее время было доказано, что газы в кометах находятся в замороженном состоянии, в виде льда, часто «загрязненного» включением мельчайшей пыли.
Был также установлен исключительной важности факт: кометы быстро слабеют. От появления к появлению они становятся все менее яркими и за 10-20 появлений ослабевают в десятки и сотни раз!
Стало ясно, что кометы быстро истощают запасы газообразующих материалов, из которых возникают туманные головы и хвосты комет. Следовательно, кометы совсем недавно должны были появиться в области планет. Астрономы определили возраст многих комет. Он оказался очень невелик: каких-нибудь несколько сотен, а иногда даже десятков лет. Но как же объяснить существование большого числа короткопериодических комет?
Лаплас считал, что они просто «пленники» больших планет, особенно Юпитера, перехвативших их по дороге и заставивших сменить орбиты, которые до этого были параболическими. Но многие особенности движения комет говорили против Лапласа. Наоборот, похоже, что кометы сейчас, в наше время, рождаются в солнечной системе и что они имеют определенное отношение к системе Юпитера, так как все короткопериодические кометы тесно связаны с этой планетой. Вначале было сделано предположение о том, что они выбрасываются, извергаются непосредственно с поверхности Юпитера и других больших планет. Но затем оказалось, что еще лучше отвечает наблюдениям предположение о выбросе комет с поверхности спутников Юпитера.
Тем временем выяснились и другие замечательные особенности комет. По своему составу кометные льды оказались чрезвычайно близкими к газам планетных атмосфер и, в частности, атмосфер, открытых на спутниках Сатурна и Нептуна - Титане и Тритоне. Ряд данных говорил о том, что большие спутники Юпитера покрыты слоем замерзшей атмосферы, т. е. льдом.
Многие кометы сопровождаются метеорными потоками. Эти два явления связаны, по крайней мере, общим происхождением. А исследование метеоритов в лабораториях, изучение их структуры и химического состава приводит к заключению о том, что они являются обломками коры планетных тел. Крупнейший русский вулканолог и специалист по метеоритам А. Н. Заварицкий нашел, что большинство каменных метеоритов весьма близко по структуре к туфовым породам вулканических районов Земли. Еще ранее другой выдающийся минеролог В. Н. Лодочников приходил к заключению о возможности образования метеоритов и потоков метеорных тел при гигантских земных извержениях.
Время жизни метеорных потоков тоже оказывается не более нескольких сот или тысяч лет. Характер орбит говорит о том, что метеорные частицы принадлежат солнечной системе и, несомненно, образовались внутри нее. Значит, те потоки метеоров, которые мы сейчас наблюдаем, должны иметь совсем недавнее происхождение.
Связь метеорных потоков с кометами является дальнейшим подтверждением вулканического или взрывного происхождения малых тел солнечной системы. Всякое извержение должно сопровождаться выбросом громадных количеств пепла и песка, которые будут образовывать метеорные потоки в солнечной системе.
Таковы были основания, которые легли в основу предположения о том, что кольцо Сатурна имеет кометно-метеоритную природу. Но почему только в одном частном случае с Сатурном природа не поскупилась на кольцо для планеты? Это не так. Вокруг Юпитера также должны обращаться облака, состоящие из комет и метеоритных тел, то есть камней и частиц пепла. Извержение на спутнике Юпитера должно придать веществу скорость в 5-7 километров в секунду, чтобы образовалась новая комета. Но значительно больше камней и частиц будут иметь при этом меньшие скорости, Юпитер удержит их своим притяжением и соберет вокруг себя в виде кольца.
Где же оно? Ведь у Юпитера мы не наблюдаем такого яркого и заметного образования, каким является кольцо Сатурна. Здесь нужно иметь в виду, что, даже если бы у Юпитера имелось такое же массивное кольцо, как Сатурново, мы не могли бы видеть ничего похожего на то, что наблюдается у Сатурна. Дело заключается в том, что плоскость экватора Сатурна наклонена к эклиптике (т. е. плоскости движения планеты) на 28°, отчего мы и можем видеть кольцо «раскрытым», а у Юпитера наклон составляет всего 3° и, следовательно, юпитерово кольцо мы всегда видим с ребра, (так же как это бывает в периоды «исчезновения» ). Когда в результате движения Сатурна и Земли мы оказываемся вблизи плоскости кольца, оно пропадает; ушки не видны, а на диске планеты вдоль экватора выступает темная полоса - «тень кольца».
Продолжение следует.
P. S. О чем еще думают британские ученные: о том, что, рано или поздно, но людям таки удастся колонизировать другие планеты нашей солнечной системы. И тогда на поверхности Сатурна или Юпитера какая-нибудь станция обезжелезивания воды будет вполне обычным явлением. Но пока все это звучит как научная фантастика.
Загрузка...
