Кроме Галилея, в свои простенькие телескопы увидели странную свиту Сатурна и некоторые другие астрономы того времени. И, конечно же, им тоже не удалось разобраться с «придатками» Сатурна.
Только когда были изобретены более мощные средства наблюдений за небесными телами, появились и более полные сведения о странных структурах Сатурна. Так, в 1660-х годах нидерландский математик, физик и астроном Христиан Гюйгенс открыл у Сатурна кольца, а в 1675 году знаменитый французский астроном Кассини установил наличие между кольцами щели…
Кольца Сатурна все время находились в сфере внимания ученых. И такой постоянный к ним интерес дал свои результаты. Так, уже к середине XIX века астрономы обнаружили, что Сатурн находится в окружении десяти колец.
Со временем было обнаружено, что Сатурн обладает целым комплектом разных колец, а 3 основные из них, получившие названия A, B и C, можно увидеть даже с Земли. Более слабые кольца называются D, E, F. В свою очередь эти кольца тоже делятся на более узкие колечки. В результате Сатурн оказывается опоясанным великим множеством колец. Сколько же всего их, сказать сложно. Хотя предполагается, что их от 500 до 1000.
Несколько узких колец было обнаружено также и в делении Кассини, хотя ранее считалось, что какие-либо вещества в нем отсутствуют.
Оказалось также, что щель, обнаруженная Кассини, не единственная. Их теперь насчитывается около полутора десятков. Кстати, в ясные ночи деление Кассини можно увидеть с Земли, впрочем, как и менее заметные щели.
Ширина всех колец Сатурна приблизительно равна 400 тысячам километров. В то же время, как это ни удивительно, их толщина всего несколько десятков метров. Поэтому сквозь них, словно через мелкоячеистую сеть, видны звезды. Правда, их яркость при этом значительно слабее, чем в обычных обстоятельствах.
Используя передовые технические средства, в особенности уникальные возможности космических межпланетных станций, ученые разобрались со многими «анатомическими» особенностями колец Сатурна. Оказалось, что все они состоят из разных по форме и размерам льдин: некоторые из них не больше мельчайших пылинок, другие — достигают нескольких метров в поперечнике.
А, например, при тщательном исследовании кольца С было установлено, что размеры льдин в нем колеблются от 10 сантиметров до 10 метров. При этом на один кусок льда размером 10 метров приходится примерно 1000 кусочков в поперечнике около 1 метра и примерно миллион мельчайших ледяных пылинок.
В основном же кольца, как предполагают ученые, состоят из частиц метровых размеров.
Подчиняясь универсальным законам Кеплера, в зависимости от радиуса кольца они движутся с различными скоростями. При этом чем они ближе к планете, тем их скорость выше.
Следует иметь в виду, что ежегодно кольца меняют свой внешний вид. Связано это с изменением наклона плоскости колец по отношению к плоскости орбиты планеты. Поскольку наклон плоскости колец по отношению к плоскости орбиты составляет 26°, то по этой причине в течение года они имеют максимальную ширину. Однако затем они становятся все б»іже и б»іже, пока спустя примерно 15 лет не превратятся в едва видимую линию.
Очень красочно описал кольца Сатурна физик и астроном Николай Горькавый. Предоставляем ему слово.
«…Если “перепрыгнуть” через полтора миллиарда километров, отделяющих нас от Сатурна, и взглянуть на кольца с расстояния 100–200 тысяч километров, то окажется, что они расслаиваются на тысячи колечек. Среди них есть узкие потоки, отклоняющиеся от круговой орбиты. Края некоторых колец зазубриваются, а сами они колышутся под гравитационным напором спутников, изгибаясь и образуя волны. Спиральные волны, эллиптичные кольца, странные переплетения узких колечек… все сюрпризы колец трудно перечислить.
Ну, а если приблизиться к кольцам вплотную, то они окончательно потеряют для нас свою монолитность и превратятся в огромное количество отдельных “спутничков” Сатурна — частиц из обычного водяного льда самой разной величины: от мелких пылинок до глыб с поперечником 10–15 метров. Основная масса колец Сатурна заключена в частицах метровых размеров. Но это не цельные куски льда, а снежные комья, такие же рыхлые, как свежевыпавший земной снег (только там вряд ли есть узорчатые снежинки).
Эти снежные тела вращаются вокруг Сатурна со скоростью около 10 км/сек. Их скорости так хорошо уравнены, что соседние частицы кажутся неподвижными по отношению друг к другу. На самом деле они очень медленно перемещаются в разных направлениях — со скоростью 1–2 мм/сек. Примерно с такой скоростью ползают земные улитки.
Время от времени можно наблюдать эффектное зрелище — столкновение двух крупных частиц. Вот две глыбы размером с садовый домик начинают медленно соприкасаться друг с другом, сдвигая с поверхности целые сугробы рыхлого снега. Им не повезло: они не выдержали взаимного давления при ударе и медленно развалились на части. Типичная для колец “катастрофа” при скорости миллиметр в секунду!
Два больших остатка первоначальных тел продолжают движение, а сброшенные с них сугробы снега, комки и снежная пыль неспешно разлетаются в разные стороны, сверкая в лучах далекого Солнца. Через несколько дней “пострадавшие” частицы снова вырастут, поймав и поглотив огромное количество более мелких снежков в кольцах».
Горы и «спицы» на кольцах Сатурна
Мы уже отмечали, что при диаметре в сотни тысяч километров толщина дисков Сатурна достигает всего несколько десятков метров. И эти сведения считались устоявшимся фактом. Однако данные, которые астрономы получили с зонда «Кассини», эту точку зрения поколебали.
Оказалось, что некоторые участки колец вдруг утолщаются, в результате чего образуются довольно высокие горы. Например, одна из них имела высоту 4 километра.
Судя по всему, эти образования появляются в результате многочисленных столкновений осколков, входящих в состав колец. Данные о горных массивах колец были получены аппаратом в середине апреля 2009 года, когда на планете наблюдалось равноденствие — явление для Сатурна достаточно редкое, так как полный орбитальный оборот он совершает за 30 земных лет.
Во время этого явления, когда свет от Солнца падал на ребро колец, стали хорошо заметны все неровности на их поверхности. Их-то аппарат «Кассини» и сфотографировал. А высоту гор астрономы определили по длине теней, ими отбрасываемых.
Обнаруженные гигантские «выпуклости» на плоской равнине колец среди астрономов вызвали настоящее смятение. Так, один из них по этому поводу сказал следующее: «Это как надеть 3D-очки и внезапно обнаружить у картинки третье измерение. Это одно из самых важных открытий, сделанных за все время работы “Кассини”».
Еще один специалист, астроном Каролин Порко, заявила: «Мы считали, что плоскость колец имела в высоту не больше пары этажей, если сравнивать их с современными зданиями. На деле же она может достигать 3 километров — для нас это звучит, как воплотившаяся научная фантастика…»
Кольца Сатурна все время находятся в сфере внимания ученых
В ноябре 1980 года американская автоматическая межпланетная станция «Вояджер-1» вошла в систему Сатурна и передала на Землю подробную информацию о самой планете, ее кольцах и спутниках.
Уже на первых фотографиях, полученных с «Вояджера-1», было зафиксировано немало интересных фактов: вещество в щели Кассини, различный цвет колец, а также неодинаковая их яркость. Но больше всего заинтересовали ученых так называемые «спицы» — темные или светлые, вытянутые по радиусу, полосы из мелкой пыли в некоторых областях кольца В. Их длина примерно 3,5 тысячи километров, ширина — около 100 километров.
Кстати, в качестве уточнения следует отметить, что изображения «спиц» были найдены на некоторых зарисовках Сатурна, сделанных еще в позапрошлом веке. Но им тогда особого значения ученые не придали.
Следует отметить, что «спицы» — явление непостоянное. Они могут возникнуть и исчезнуть всего в течение нескольких часов. Анализ этих странных структур показал, что состоят они из заряженных частиц размером с микроскопическую пылинку.
В отношении же их происхождения выдвинуто несколько гипотез. Так, согласно одной из них, всему виной были метеориты: они попадали в кольца, вызывая электризацию частиц. Однако эта версия вряд ли может объяснить столь правильное расположение полос. Дело в том, что столкновение нескольких метеоритов с кольцами так, чтобы их следы могли сложиться в прямые линии, практически невозможно.
Согласно другой концепции, причиной появления «спиц» являются молнии, которые в свою очередь образуют мощные электронные пучки. Находящиеся в них свободные электроны проникают в кольца и выбивают из них мельчайшие частицы, которые имеют электрический заряд. Правда, откуда у этих «пылинок» заряд, ученые пока не знают. Впрочем, существуют предположения, что заряжаются они под влиянием атмосферы Сатурна или обладающего высокой энергией ультрафиолетового излучения Солнца.
