Сатурн и его великолепные кольца

Как известно, первым увидел кольцо Сатурна Галилео Галилей. Но он никак не мог рассмотреть, что именно видно в его несовершенный телескоп. Ему казалось, что он видит какие-то странные спутники планеты, непонятные придатки справа и слева от её диска. И, в конце концов, так и не разобравшись в открывшейся его взору картине, Галилей зашифровал свое неожиданное открытие в знаменитой анаграмме: «Высочайшую планету тройною наблюдал».

Лишь несколько десятилетий спустя, в 1655г., Христиан Гюйгенс обнаружил, что Сатурн окружен удивительным блестящим кольцом шириной около 64000 км, нигде к планете не прикасающимся. Еще спустя 20 лет Джованни Кассини разглядел щель, идущую почти посередине кольца, что с той поры позволило говорить о кольцах Сатурна.

Устойчивость этих странных образований была окончательно объяснена в прошлом веке, когда удалось доказать, что сатурновы кольца не сплошные жидкие или твердые тела, а мириады отдельных твердых частиц, каждая из которых самостоятельно обращается вокруг планеты. Кроме щели, открытой Кассини и достигающей в ширину 3500 км, с Земли при исключительно хороших атмосферных условиях удалось рассмотреть еще свыше десяти подобных, но гораздо более узких делений. Однако новая эпоха в изучении колец Сатурна наступила в 1979-1981г., когда космические аппараты «Пионер-11», «Вояджер-1» и «Вояджер-2» пролетели вблизи Сатурна и открыли удивительные подробности строения его колец. Как всегда бывает, новые открытия принесли и новые загадки.

Всего у Сатурна насчитывается 7 главных колец. В порядке удаления от планеты они обозначаются буквами D, С, В, А, F, G, Е. Кольцо В самое яркое. Оно отделено от кольца А щелью Кассини. Кольцо С долгое время считалось самым внутренним. Его сравнительно небольшая поверхностная яркость была причиной того, что это кольцо иногда называли креповым. Четыре остальных кольца были подробно изучены лишь с космических аппаратов, хотя очень редко кольца D и Е удается рассмотреть с Земли. Не исключено, что кольцо D доходит до самых границ атмосферы Сатурна. Кольцо Е - самое внешнее и одновременно самое широкое. Его ширина близка к 90000 км и внешняя граница кольца Е проходит на расстоянии 5 радиусов от центра Сатурна. Если бы оно не было чрезвычайно разреженным, вид Сатурна в телескоп был бы еще более великолепным, чем в действительности.

Говоря о семи кольцах Сатурна, мы не должны забывать об условности такого деления. Когда «Вояджер-2» пролетел вблизи Сатурна и сфотографировал его кольца, на фото получилось нечто, напоминающее граммофонную пластинку. Сотни узеньких колечек составляли каждое из главных семи колец. Подсчитать их количество трудно, да и не нужно. Ясно, что кольца Сатурна имеют очень тонкую структуру, и, если быть строгим, надо, вероятно, говорить о тысячах сатурновых колец.

Существование щели Кассини объясняли тем, что эта щель - область неустойчивых орбит, где периоды обращения частиц соизмеримы с периодом обращения Мимаса - ближайшего крупного спутника Сатурна. Так как при соизмеримости периодов конфигурации Мимаса и частиц кольца многократно повторяются, это приводит К таким изменениям орбит частиц, которые в конце концов выводят их из прежней зоны. Таким же образом принято объяснять «щели» в кольце астероидов. Однако в кольце Сатурна этих прогалин или щелей так много, что объяснить их резонансом периодов спутников и частиц явно нельзя. Видимо, существуют какие-то иные причины, делающие строго равномерное распределение частиц неустойчивым. Что это за причины, предстоит узнать в будущем.

Еще более странными выглядят некоторые детали строения кольца F. Когда «Вояджер-1» пролетел вблизи него, бортовые фотокамеры показали, что это кольцо состоит из нескольких колечек общей шириной 60 км. Причем два из них перевиты друг с другом, как шнурок! Менее всего астрономы ожидали увидеть такую картину. Пытались объяснить её гравитационным воздействием близких спутников, однако, спустя несколько месяцев «Вояджер-2» не обнаружил в кольце F никаких переплетений или других странных искажений формы. Так и остался нерешенным вопрос о загадочной и изменчивой форме кольца F.

Все сатурновы кольца, как уже говорилось, состоят из отдельных частиц. Скорее всего, это куски и глыбы льда, сверху покрытые инеем. Размеры их различны. Так, например, кольцо В состоит из глыб поперечником порядка 15м, которые погружены в толстый слой частиц размером около 10см. В кольце А средний поперечник частиц близок к 10м, а в кольце С - к 2м. Остальные кольца состоят из мелкой пыли.

Загадочными выглядят радиальные темные полосы («спицы»), обнаруженные в кольце В. Иногда они видны и с Земли. Скорее всего, «спицы» состоят из мелкой темной пыли, а удерживаются они в кольце электростатическими силами. Что такие силы действуют в кольцах Сатурна, доказывают многочисленные кратковременные всплески радиоизлучения, исходящего от колец. Проще всего этот эффект объяснить разрядом молний между частицами колец. Электризация же частиц может возникать при их взаимных столкновениях.

Продолжение...