Inelele lui Saturn

Inelele lui Saturn sunt un sistem de formațiuni concentrice plate de gheață și praf situate în planul ecuatorial al planetei Saturn . Inelele principale sunt numite cu litere latine în ordinea în care au fost descoperite. Ele au fost studiate de mai multe stații interplanetare automate (AMS), în special în detaliu de către sonda spațială Cassini . De fapt, au o structură complexă, împărțindu-se în numeroase inele mai subțiri separate prin așa-numitele goluri. Vederea de pe Pământ depinde în mare măsură de locația lui Saturn pe orbită.

Istoria observației și cercetării

Primul care a văzut inelele lui Saturn a fost Galileo Galilei : în 1610 le-a observat cu telescopul său la o mărire de 20x, dar nu le-a identificat ca inele. El a crezut că a văzut Saturn „triplu”, cu două apendice de natură necunoscută pe laturi și a cifrat acest lucru ca o anagramă smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras . A fost descifrat ca lat.  Altissimum planetam tergeminum obseruaui „Am observat cea mai înaltă planetă triplă” [1]  - transcrierea a fost publicată într-o scrisoare a lui Galileo către Giuliano de Medici la 13 noiembrie 1610 [2] . În 1612, inelele au fost văzute cu margini, așa că au devenit invizibile atunci când sunt privite printr-un telescop, ceea ce l-a nedumerit pe Galileo. Mai târziu au reapărut [3] .

Christian Huygens a fost primul care a sugerat că Saturn este înconjurat de un inel. Un om de știință olandez a construit un telescop refractor cu o mărire de 50x, mult mai mare decât telescopul lui Galileo, prin care a observat Saturn. Huygens a publicat rezultatele observației în 1656 tot sub forma unei anagrame [1] în lucrarea sa „De Saturni Luna observatio nova” [4] . El a dat decodificarea anagramei în 1659 în lucrarea „Systema Saturnium”: lat.  Annulo cingitur, tenui, plano, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinato [5] ( Inelul este înconjurat de un subțire, plat, nicăieri atingător, înclinat spre ecliptică [1] ).

În 1675, Giovanni Domenico Cassini a stabilit că inelul lui Saturn consta din două părți, separate printr-un gol întunecat, care a fost numit mai târziu diviziunea (sau golul) lui Cassini . În secolul al XIX-lea , V. Ya. Struve a sugerat să numească inelul părții exterioare A și inelului părții interioare B [6] .

În 1837, Johann Franz Encke a observat un gol în inelul A, care a fost numit divizia Encke [6] . Un an mai târziu, Johann Gottfried Galle a descoperit un inel în interiorul inelului B [7] [8] , dar descoperirea sa nu a fost luată în serios și a fost recunoscută abia după redescoperirea acestui inel în 1850 de către W.C. Bond , D.F. Bond și W.R. Daves [9] ] ; a devenit cunoscut sub numele de inel C, sau inel crep [10] .

La un moment dat, Laplace a sugerat că inelele lui Saturn constau dintr-un număr mare de inele întregi mai mici [10] . În 1859, James Clerk Maxwell a arătat că Laplace nu avea dreptate: inelele nu pot fi formațiuni solide solide, pentru că atunci ar fi instabile și ar fi rupte. El a sugerat că inelele sunt compuse din multe particule mici [10] . În singura sa lucrare astronomică, publicată în 1885, Sophia Kovalevskaya a arătat că inelele nu pot fi nici lichide, nici gazoase [11] . Ipoteza lui Maxwell a fost dovedită în 1895 prin observațiile spectroscopice ale inelelor de Aristarkh Belopolsky la Pulkovo și James Edward Keeler la Observatorul Allegheny [12] .

De la începutul erei spațiale (mijlocul secolului al XX-lea), patru AMS au zburat în regiunea inelelor lui Saturn . Așadar, în 1979, Pioneer 11 AMS s-a apropiat de acoperirea norilor lui Saturn la o distanță de 20.900 km . Conform datelor transmise de Pioneer-11, au fost descoperite inelul F [13] și inelul G [14] . S-a măsurat temperatura inelelor: −203 °C la Soare și −210 °C la umbra lui Saturn [15] . În 1980, Voyager 1 AMS s-a apropiat de acoperirea norilor lui Saturn la o distanță de 64.200 km [16] . Conform imaginilor Voyager 1, s-a descoperit că inelele lui Saturn constau din sute de inele înguste [14] . Din părțile exterioare și interioare ale inelului F au fost descoperiți doi sateliți „păstori”, numiți mai târziu Prometeu și Pandora ) [17] . În 1981, Voyager 2 AMS s-a apropiat de Saturn la o distanță de 161.000 km de centrul său [18] . Folosind un fotopolarimetru care a eșuat pe Voyager 1, Voyager 2 a reușit să observe inelele la rezoluție mult mai mare și să descopere multe inele noi [19] .

Apoi, în 2004, Cassini AMS s-a apropiat de acoperirea norilor lui Saturn la o distanță de 18.000 km și a devenit un satelit artificial al lui Saturn [20] . Imaginile Cassini sunt până acum cele mai detaliate dintre toate obținute, din ele au fost descoperite noi inele [21] . Așadar, în 2006, au fost descoperite pe orbitele sateliților lui Pallene [22] și Janus și Epimetheus [23] .

Abia relativ recent, în 2009, cu ajutorul telescopului spațial în infraroșu Spitzer , a fost descoperit cel mai mare inel, inelul Phoebe, cu un diametru de peste 10 milioane de kilometri [24] [25] .

De asemenea, oamenii de știință au presupus prezența unui sistem de inele în apropierea lunii lui Saturn , Rhea , dar această presupunere nu a fost confirmată [25] .

Originea inelelor

Există 2 ipoteze principale:

Deci, conform unuia dintre modelele propuse de americanul Robin Canap , motivul formării inelelor au fost câteva absorbții succesive de către Saturn a sateliților săi. Aproape toți câțiva sateliți mari (de o dată și jumătate de dimensiunea Lunii) formați în zorii Sistemului Solar au căzut treptat în măruntaiele lui Saturn din cauza influenței gravitaționale. În procesul de coborâre de pe orbitele lor de-a lungul unei traiectorii în spirală, ei au fost distruși. În același timp, componenta ușoară de gheață a rămas în spațiu, în timp ce componentele minerale grele au fost absorbite de planetă. Ulterior, gheața a fost capturată de gravitația următorului satelit al lui Saturn, iar ciclul s-a repetat. Când Saturn a capturat ultimul dintre sateliții săi originali, care a devenit o minge de gheață uriașă cu un miez mineral solid, s-a format un „nor” de gheață în jurul planetei, fragmente din care aveau de la 1 la 50 de kilometri în diametru și au format inelul primar al Saturn. În ceea ce privește masa, a depășit sistemul modern de inele de 1000 de ori, dar în următorii 4,5 miliarde de ani, ciocnirile blocurilor de gheață care l-au format au dus la zdrobirea gheții până la dimensiunea grindinei. În același timp, cea mai mare parte a materiei a fost absorbită de planetă și, de asemenea, s-a pierdut în timpul interacțiunii cu asteroizi și comete, dintre care multe au fost, de asemenea, distruse de gravitația lui Saturn [27] .

Potrivit unei alte teorii, conform calculelor unui grup de oameni de știință japonezi și francezi, inelele s-au format în timpul distrugerii corpurilor cerești mari din centura Kuiper , a căror abordare a avut loc adesea în timpul bombardamentului puternic târziu de acum 4 miliarde de ani. [28] .

Proprietăți și structură

Planul de circulație al sistemului de inele coincide cu planul ecuatorului lui Saturn [29] , adică este înclinat față de planul orbitei în jurul Soarelui cu 26,7°. Inelele sunt un disc Keplerian, adică particulele lor efectuează rotație diferențială , motiv pentru care se ciocnesc în mod constant unele cu altele. Aceste ciocniri devin o sursă de energie termică și sunt cauza divizării în inele mai subțiri. Pe lângă acest factor, asimetria gravitației lui Saturn, câmpul său magnetic și interacțiunea cu sateliții săi provoacă și fluctuații ale orbitelor particulelor care alcătuiesc inelele, abaterile acestora de la forma circulară și precesia [30] .

Inelele constau din gheață de apă cu amestecuri de praf de silicați [31] și compuși organici. Proporția și compoziția impurităților determină diferențele de culoare și luminozitate a inelelor [32] . Dimensiunea particulelor materialului din ele este de la centimetri la zeci de metri; cea mai mare parte a masei este formată din particule cu dimensiunea de ordinul unui metru [30] . În unele părți ale inelelor, particulele fine sunt compuse din zăpadă [31] . Grosimea inelelor este extrem de mică în comparație cu lățimea lor (în cea mai mare parte de la 5 la 30 m), în timp ce substanța în sine ocupă doar aproximativ 3% din volum (tot restul este spațiu gol) [30] . Masa totală a materialului detritic din sistemul de inele este estimată la 3×10 19 kilograme [30] [25] .

Principalele elemente ale structurii inelelor lui Saturn
Nume Distanța până la centrul lui Saturn, km Latime, km Grosimea, m Particularități
inel D 67.000–74.500 [33] 7500 [25] Nu are o graniță interioară ascuțită, trece lin în straturile superioare ale atmosferei lui Saturn [31] ; conţine mici cristale de apă şi gheaţă metan [34] .
Inelul C 74.500–92.000 [33] [31] 17 500 [25] 5 [33] Numit și intern, este format din particule de până la 2 m dimensiune [31] , conține aproximativ 1/3000 din întreaga masă de material de fragmentare a inelelor [25] .
Decalajul Colombo 77 800 aproximativ 150 [25] Conține un mic inel în interior care este în rezonanță orbitală cu Titan [25] .
Maxwell fâșie 87 490 [33] 270
decalaj de legătură 88 690—88 720 treizeci
Daves gap 90 200—90 220 douăzeci
Inelul B 92.000–117.580 [33] 25 500 [25] 5—10 [33] Cel mai strălucitor dintre toate inelele [31] ; conţine în sine satelitul S/2009 S 1 ; caracteristici distinctive: formațiuni verticale pe marginea exterioară cu o înălțime mai mare de 2,5 kilometri [25] , precum și perturbări cauzate de interacțiunea cu satelitul Mimas [30] [32] ; detalii radiale (așa-numitele „spokes”, ing.  spițe ), a căror natură încă nu este tocmai clară [35] .
Divizia Cassini 117 580–122 170 [33] ~4500 [25] 20 [33] Conține în sine un material care seamănă ca culoare și grosime optică cu materialul inelului C (particule cu dimensiunea medie de 8 m [31] ), precum și cu fante „adevărate” [25] ; este într-o rezonanță orbitală 2:1 cu Mimas [30] .
decalajul Huygens 117 680 300 [25]
decalajul lui Herschel 118 183—118 285 102
fanta lui Russell 118 597—118 630 33
Gap Jeffreys 118 931—118 969 38
Kuiper Gap 119 403—119 406 3
fantă Laplace 119 848—120 086 238
Gap Bessel 120 236—120 246 zece
fanta lui Barnard 120 305—120 318 13
Inelul A 122 170–136 775 [33] [31] 14 600 [25] 10-30 [33] [25] Se mai numește și extern, este format din particule de până la 10 m în dimensiune [31] , este considerat unul dintre cei mai tineri, conține sateliți Pan , Daphnis , Atlas și goluri mari [25] ; există perturbări la limita interioară cauzate de interacțiunea cu satelitul Janus [30] .
Encke Gap 133 590 [33] 325 [25] [32] Coincide cu orbita satelitului lui Pan [32] .
fanta lui Keeler 136 530 [33] 32-47 [34]
divizia Roche 136 800—139 380 2580
E/2004 S1 137 630 [32] 300 [36]
E/2004 S2 138 900 [32] 300 [36]
inel F ~140 130–140 180 [29] [33] 30–500 [25] Este ținut gravitațional de lunile „păstori” Prometeu și Pandora [25] [34] ; orbita este ușor alungită: e = 0,0026 [33]
Inelul lui Janus - Epimetheus (R/2006 S 1) ~151 500 [37] 5000 [23] [37] Constă din particule eliminate de pe suprafața lunilor lui Ianus și Epimeteu prin ciocniri cu diferite corpuri [23]
inel G 166.000–175.000 [25] ~9000 [25] Aproape de marginea exterioară se află satelitul Egeon , care a adunat în jurul său un mic arc dens din material inelar, extinzându-se pe 1/6 din cerc [25] .
Inelul Pallenei (R/2006 S 2) ~212 000 [37] 2500 [23] [37] Este alcătuit din particule eliminate de pe suprafața Lunii lui Pallena prin ciocniri cu diverse corpuri [23] .
E inel 181.000–483.000 [33] 300 000 Principala sursă de material sunt gheizerele lui Enceladus [25]
Inelul lui Phoebe ~ 6.000.000–16.300.000 [ 24 ] [25] ~ 6.000.000 [24] [25] Constă în principal din particule mici de până la 10 cm în diametru, sursa materialului este praful suflat de pe Phoebe , prin urmare, ca și orbita sa, este înclinată cu 27 ° față de alte inele [24] [25] .

Observații ale inelelor de pe Pământ

Deoarece planul inelelor coincide cu planul ecuatorului lui Saturn și, la rândul său, este puternic înclinat față de planul orbitei lui Saturn - cu aproape 27 de grade, vederea inelelor de pe Pământ depinde foarte mult de locația lui Saturn. pe orbită în jurul Soarelui [38] și într-o măsură mult mai mică – din poziția Pământului pe orbita sa (datorită faptului că orbita lui Saturn este înclinată față de planul eclipticii cu 2,5 grade). Un an pe Saturn durează 29,5 ani pământeni, în această perioadă:

În fiecare an următor pe Saturn, pentru observatorii pământești, același lucru se întâmplă cu inelele sale. Pentru 2022, ultimele dezvăluiri maxime au fost în 1988, 2002 și 2016; disparițiile au avut loc în 1995 [38] și 2009. La fiecare 14 ani, deschiderea inelelor crește, polul nord al lui Saturn și partea inelelor sale îndreptate spre el sunt vizibile [39] .

În cultură

Note

  1. ↑ 1 2 3 Perelman Ya. I. Anagrame astronomice // Astronomie distractivă. - Ed. a VII-a. - M . : Editura de stat de literatură tehnică şi teoretică, 1954. - S. 120-122.
  2. ↑ 427. Galileo a Giuliano De' Medici in Praga. Firenze, 13 noiembrie 1610 // Le Opere di Galileo Galilei  (italiană) . - Firenze, 1900. - T. X. Carteggio. 1574-1610. - S. 474.
  3. ↑ Silkin, 1982 , p. 123.
  4. ↑ Christiaan Huygens. Christiani Hugenii Zulichemii Opera mechanica, geometrica astronomica et miscellanea: quatuor voluminibus contexta  (lat.) . - 1751. - T. 3. - S. 526.
  5. ↑ Huygens, Christiaan. Christiani Hugenii Zulichemii Opera mechanica, geometrica astronomica et miscellanea: quatuor voluminibus contexta  (lat.) . - 1751. - T. 3. - S. 566.
  6. ↑ 1 2 Silkin, 1982 , p. 128.
  7. ↑ Encke. Über den Ring des Saturn  (germană)  // Mathematische Abhandlungen der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Aus dem Jahre 1838. - 1840. - S. 8-9 .
  8. ↑ Dawes WR Observații cu privire la observațiile porțiunii obscure a inelului lui Saturn, făcute de Dr. Galle la Berlin în 1838  // Anunțuri lunare ale Societății Regale de Astronomie  . — Oxford University Press . — Vol. 11 . - P. 184-186 . - Cod .
  9. ↑ Michele Dougherty, Larry Esposito, Stamatios Krimigis. Saturn din Cassini –  Huygens . - Springer Science & Business Media, 2009. - P. 376.
  10. ↑ 1 2 3 Silkin, 1982 , p. 132.
  11. ↑ Sophie Kowalewsky. Zusätze und Bemerkungen zu Laplace's Untersuchung über die Gestalt der Saturnsringe  (germană)  // Astronomische Nachrichten. - Wiley-VCH , 1885. - Bd. 111 . - S. 37-48 . - Cod biblic .
  12. ↑ Silkin, 1982 , p. 134.
  13. ↑ Silkin, 1982 , p. 138-139.
  14. ↑ 1 2 Silkin, 1982 , p. 145.
  15. ↑ Silkin, 1982 , p. 142.
  16. ↑ Voyager 1 . // Site-ul JPL/NASA. Preluat la 15 martie 2016. Arhivat din original la 1 iulie 2016.
  17. ↑ Silkin, 1982 , p. 146.
  18. ↑ PDS: Informații despre misiune . // Site-ul JPL/NASA. Preluat la 15 martie 2016. Arhivat din original la 18 martie 2016.
  19. ↑ Voyager 2: În profunzime . Site-ul NASA . Preluat la 15 martie 2016. Arhivat din original la 20 aprilie 2017.
  20. ↑ Michael Meltzer. Vizita lui Cassini-Huygen la Saturn : O misiune istorică pe planeta inelată  . — Springer, 2015. — P. 205.
  21. ↑ Cassini Solstice Mission: About Saturn & Its Moons . Site-ul JPL/NASA . Preluat la 15 martie 2016. Arhivat din original la 24 martie 2016.
  22. ↑ În sine, micuța lună a lui Pallene a fost descoperită cu doar 2 ani mai devreme, tot conform lui Cassini.
  23. ↑ 1 2 3 4 5 Inele  făcute de Lună . NASA (11 octombrie 2006). Preluat la 11 iunie 2020. Arhivat din original la 11 iunie 2020.
  24. ↑ 1 2 3 4 Alexandru Ponomarev. Inelele lui Saturn s-au dovedit a fi chiar mai mari . Popular Mechanics (17 iunie 2015). Consultat la 5 octombrie 2017. Arhivat din original la 6 octombrie 2017.
  25. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Vladimir Korolev . Inelele celei de-a șasea planete , N+1 (10 decembrie 2016). Arhivat din original pe 24 iulie 2020. Preluat la 10 mai 2020.
  26. ↑ 1 2 Andrei Merkulov . Lords of Saturn , Rossiyskaya Gazeta (10 noiembrie 2015). Arhivat din original pe 13 aprilie 2016. Preluat la 9 mai 2020.
  27. ↑ Teoria formării inelelor lui Saturn a propus pentru a explica rezultatul lui Cassini . Gazeta.ru (13 decembrie 2010). Data accesului: 11 ianuarie 2011. Arhivat din original pe 23 august 2011.
  28. ↑ Kristina Ulasovici . Oamenii de știință explică apariția inelelor lui Saturn , N + 1 (1 noiembrie 2016). Arhivat din original pe 24 iulie 2020. Preluat la 11 mai 2020.
  29. ↑ 1 2 Surdin, 2018 , p. 206.
  30. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Freddie Wilkinson. Inelele lui Saturn  . The Astrophysics Spectator (24 noiembrie 2004). Preluat la 20 mai 2020. Arhivat din original la 3 septembrie 2020.
  31. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Surdin, 2018 , p. 208.
  32. ↑ 1 2 3 4 5 6 C.C.Porco. Cassini Imaging Science: Rezultate inițiale asupra inelelor lui Saturn și a micilor sateliți   // Știință . - 2005. - 25 februarie ( vol. 307 , iss. 5713 ). - P. 1226-1236 . — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203 . - doi : 10.1126/science.1108056 .
  33. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Fișă informativă Inelele Saturniene  . NASA. Arhivat din original pe 23 august 2011.
  34. ↑ 1 2 3 Surdin, 2018 , p. 209.
  35. ↑ D. Yu. Cevetkov. „Spițe” misterioase în inelele lui Saturn . Astronet (27 noiembrie 2006). Preluat la 11 iunie 2020. Arhivat din original la 11 iunie 2020.
  36. ↑ 1 2 C. C. Porco și colaboratorii Cassini Imaging Science: Initial Results on Saturn's Rings and Small  Satellites . Arhivat din original pe 21 august 2011.
  37. ↑ 1 2 3 4 Daniel W.E. Green. IAUC 8759: INELE LUI SATURN (R/2006 S 1, R/2006 S 2, R/2006 S 3, R/2006 S 4); 2006iv, 2006iw, 2006ix, 2006iy, 2006iz, 2006ja; C/2006 P1  (engleză) . Biroul Central pentru Telegrame Astronomice . Uniunea Astronomică Internațională (11 octombrie 2006). Preluat la 15 iunie 2020. Arhivat din original la 4 iunie 2020.
  38. ↑ 1 2 Tseevici V.P. § 46. Saturn și sistemul său // Ce și cum să observăm pe cer. - Ed. a VI-a. - M . : Nauka , 1984. - S. 158-162. — 304 p.
  39. ↑ Friedman A.  6 ani în viața lui Saturn  //  Astronet .

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  În cataloagele bibliografice
 inele planetare
inele planetare
Ipotetic
Inele de planete piticehaumei
NedescoperitPluton
Inele de sateliți și asteroizi
IpoteticRhea
subiecte asemănătoare
  • Categoria „ Sisteme inelare ale planetelor ”
  • Portalul „Astronomie”
 Saturn
Cei mai mari sateliți Imagine în culori adevărate a lui Saturn asamblată din imaginile Voyager 2
Caracteristici
Studiu
AlteLista asteroizilor care traversează orbita lui Saturn
  • Categoria " Saturn "
  • Portalul „Astronomie”
  • Wikimedia Commons:Saturn