Космический лед. Часть первая: кольца Сатурна.

Ледяные кольца Сатурна

Доброго времени суток, уважаемые читатели блога вольных ледорубов!
В повседневной жизни люди уже привыкли сталкиваться со льдом, заглядывая в морозильную камеру холодильника, кушая мороженое, зимой играя в снежки или катаясь на ледяной горке. Всем нам знакомы картины бескрайних полярных льдов, айсбергов и снежных шапок горных вершин. Ни для кого не секрет, что вода в твердом агрегатном состоянии существует и вне нашей планеты, и входит в состав крупных и мелких космических образований. Вот об этом мы и решили выложить небольшую серию кратких статей под общим названием «Космический лед», а открывать ее будет заметка об одном из самых интересных явлений природы — ледяных кольцах Сатурна (илл.1).

Кольца Сатурна

Кольца Сатурна

Сатурн является шестой по счету от Солнца планетой нашей Солнечной системы (расстояние от Солнца – 1 430 млн км, полный оборот вокруг Солнца Сатурн совершает почти за 30 лет) и второй по размеру после Юпитера (экваториальный диаметр около 120 000 км). Планета Сатурн, как Юпитер, Уран и Нептун, представляет собой газовое образование (газовый гигант) из водорода, гелия, аммиака, метана и прочих элементов. Ядро планеты составляют железо, никель, кремний и лед, а покрывает ядро слой металлического водорода, наподобие жидкого металла (илл.2).

Структура планеты Сатурн

Структура планеты Сатурн

Такое строение планеты означает ее малую плотность и небольшой период суточного вращения (чуть более 10 часов). Атмосфера Сатурна внешне кажется спокойной, но на самом деле это не так – благодаря сильному вращению планеты вокруг своей оси и теплу, исходящему от внутренней части, на Сатурне в течение нескольких лет дуют сильнейшие ветра со скоростью более 1500 км/ч, что и придает внешнему виду газовой планеты полосатость.

Вследствие удаленности от Солнца на Сатурне не меняется погода и отсутствует смена времен года в нашем земном понимании – здесь извечный холод с температурой –170 °С.

Отличительной особенностью Сатурна от других планет Солнечной системы, конечно же, стали его кольца. Вернее, надо сказать, что кольца имеет не только Сатурн (у Урана и Нептуна они тоже есть), но у Сатурна они ярче выражены и более заметны. Саму планету Сатурн мы можем видеть невооруженным глазом, но для рассмотрения колец уже необходим телескоп.
Кольца впервые открыл известный ученый Галилео Галилей в 1610 году. Наблюдая за Сатурном в телескоп, он обнаружил, что возле планеты имеются дополнительные образования, которые изначально были приняты астрономом за спутники, однако, через два года, при повторном наблюдении он их уже не видел. Спустя полстолетия Христиан Гюйгенс, имея в распоряжении более мощную оптику, уточнил, что образования рядом с Сатурном по форме напоминают плоское кольцо, которое расположено по экватору планеты, а так как полярная ось Сатурна имеет угол наклона по отношению к эклиптике 27°, положение Сатурна по ходу движения вокруг Солнца меняется относительно Земли, и само кольцо в определенное время разглядеть крайне трудно (илл.3).

Процесс изменения угла оси Сатурна

Процесс изменения угла оси Сатурна

В дальнейшем астрономы-физики, занимавшиеся изучением Сатурна, такие как Джованни Доминико Кассини, Уильям Гершель, Джеймс Максвелл, Уильям Пикеринг и многие другие, постепенно выяснили, что вокруг Сатурна находится не одно, а несколько колец, а кроме того ими были открыты настоящие спутники планеты: Титан, Япет, Тефия, Рея и т.д.
С конца 70-х гг XX столетия и в наше время Сатурн и другие дальние планеты Солнечной системы активно исследуются, благодаря космическим аппаратам «Вояджер», «Пионер», «Хаббл», «Кассини» (илл.4).

Исследования планеты Сатурн

Исследования планеты Сатурн

Техника позволила обнаружить новые спутники Сатурна и более детально изучить природу самих колец.
В результате огромного научного опыта и современных космических исследований ученые определили, что кольца Сатурна образованы частицами, вращающимися вокруг планеты, состоящими на 9/10 из водяного льда, а также углерода, пыли и тяжелых элементов. Размеры частиц варьируются от нескольких миллиметров до нескольких метров (илл.5). Плотные группирования частиц, чередующиеся с просветами, и создают для наблюдателя издалека эффект монолитных колец в виде пластин.

На сегодняшний день астрономы открыли семь колец, которые в хронологическом порядке обозначаются латинскими литерами, начиная с «А». Три из них – «A», «B» и «C», можно видеть с Земли. Большие и малые просветы между кольцами и внутри колец принято называть делениями или щелями с присвоенными им именами ученых, как например, деление Кассини, шириной свыше 4000 км (илл.6).

Структура колец Сатурна

Структура колец Сатурна

Яркость колец определяется их плотностью; большое скопление льда создает своего рода зеркало, отражающее солнечный свет. Самое яркое – кольцо «B».
Интерес представляет соотношение ширины и толщины колец. Ближайшее к Сатурну кольцо «D» находится на расстоянии 70 000 км от центра планеты, самое отдаленное «E» – 300 000 км от центра, ширина колец различается на несколько тысяч км, а вот максимальная толщина группирований ледово-пылевых массивов не превышает 1 км (по другим данным толщина колец достигает всего лишь несколько десятков метров).

По приблизительным оценкам масса всех частиц, образующих кольца Сатурна составляет 3×1019 кг или 30 трлн тонн.

Большие и малые просветы между кольцами

Большие и малые просветы между кольцами

Глядя на ледяные кольца Сатурна, мы невольно задаемся вопросом, за счет чего сохраняется плоскостная концентрическая форма этих образований, их постоянное положение относительно планеты и друг друга, и как, собственно, они появились?
Относительно появления колец вокруг планеты существует несколько гипотез. По одной версии, частицы, образующие кольца, это остатки строительного материала, из которого формировалась сама планета; небольшая гравитационная сила Сатурна была неспособна использовать весь материал, но ее оказалось достаточно для удержания обломков и пыли на орбите. Вторая версия предполагает столкновение Сатурна или его спутника с другим небесным телом, в результате чего космический пришелец или спутник раскололся на мелкие фрагменты и они под действием гравитации сгруппировались в кольца. Согласно другой версии, на заре формирования Солнечной системы вокруг молодой планеты вращались крупные по размерам спутники. Гравитационная сила притягивала спутники к планете, из-за чего они друг за другом сходили со своих орбит и разрушались. Тяжелые частицы шли на дальнейшее строительство планеты, а легкие частицы в виде льда и пыли «зависали» в космическом пространстве.
Плоскостная форма колец определяется центробежной силой и, как уже было отмечено выше, гравитационной связью с планетой. Гравитация оказывает воздействие на кольца со всех сторон, но вращение частиц, позволяя им находиться на определенном расстоянии от планеты, сдерживает силу притяжения в поперечном направлении относительно оси вращения, что и придает огромному «облаку» изо льда и пыли плоский вид.
На упорядоченное строение колец и движение частиц оказывают влияние спутники, именуемые «пастухами» (илл.7).

Спутники Сатурна

Спутники Сатурна

К примеру, стабильное состояние деления Кассини, зависит от спутника Мимас, благодаря гравитационной силе которого данный просвет остается свободным от заполнения частицами. Стоит также отметить, что области колец, находящиеся ближе к планете, совершают вращение быстрее внешних областей. Средняя скорость вращения частиц в кольцах –
около 10 км/с, но относительно друг друга они движутся со скростью 1-2 мм/с, и, тем не менее, этого вполне достаточно, чтобы при столкновении они могли разрушиться, а затем из более мелких фрагментов вновь сформировались крупные.

Вид поверхности спутника Энцелад

Вид поверхности спутника Энцелад

Разрушение частиц происходит из-за их непрочной структуры – дело в том, что лед, из которого состоят частицы, представлен здесь в виде рыхлого снега.
Лед, в основной массе своей образующий кольца Сатурна, присутствует также в составе спутников этой планеты, таких как Мимас, Тефия, Феба, Елена и прочие. На Энцеладе, например, действуют гейзеры, выбрасывающие воду, которая оседает на поверхности спутника в виде инея (илл.8).

Часть поверхности Реи исполосована от ударов мелких космических тел, вследствие которых с нее выбивались ледяные массы. На Дионе также видны полосы – здесь лед заполнил внешние разломы спутника.
Космические зонды дали возможность увидеть красоту суровой планеты, строить компьютерные модели устройства планетарной системы, и в частности, колец, а художники даже создают на основе изображений фантастические картины (илл.9). Глядя на иллюстрации, нам остается восхищаться гением Творца и его величественным ледяным произведением.

Компьютерная модель гейзеров на Энцеладе

Компьютерная модель гейзеров на Энцеладе

О Сатурне, его кольцах и многочисленных спутниках можно рассказать еще много интересных вещей, но дабы не утомлять читателя подробностями, мы решили ограничиться основными сведениями об этой планете.

Космический лед

Космический лед

На этом наш короткий рассказ заканчивается, и в заключение мы предлагаем вашему вниманию видеоролик об удивительной системе Сатурна, таящей в себе немало загадок, ответы на которые мы, возможно, получим в будущем при тщательном ее изучении с применением более совершенного технического оборудования.
Приятного вам просмотра!

Ждем встречи с вами в следующем выпуске рубрики «Космический лед».


Вы так же можете ознакомиться с другими статьями:
Интерьерные ледяные скульптуры
Логотипы компаний изо льда
Ледяные кактусы
Ледяная крепость в музее-заповеднике Цар...
Декоративные ледяные композиции из расти...
Корпоративная ледяная скульптура
Фестиваль ледяных скульптур в Иерусалиме
Ледовый логотип Lucia
Реклама изо льда
Ледяные скульптуры для Дня Святого Вален...
Ледяной медведь
Ледяные горки на деревянном каркасе
Маяки – ледяные статуи
Ледяной бар Chivas Regal
«Ох, уж этот ноль!» и «Кому это надо?»
Ледяная пропасть на асфальте
Лед тает
Ледяной дом Майкрософт
Ледяной стоматологический бор
Замерзшие пузыри
Кошки на льду
Щенок и кубик льда
Водные лыжи на льду
Ледяные тени
Олимпийская ледяная аллея в Жуковском
Ледяные блоки для рекламной компании Oly...
Ледяной подарок на 8 марта
Ледяной автомобиль в Торонто
Ледяные коньки
Ледяной логотип ПИР-банк
Велосипеды в ледяных блоках
Жан-Клод Ван Дамм построил ледяной бар
Ледяное дерево в парке Ветеран
Раскалённый шар против льда
Родео на зимней рыбалке
Подледный пуск петард
Работы Михаила Нестерова в ледяных рамах
Прогулка по прозрачному льду
Теория мирового льда
Ледяные явления. Часть вторая
Ледяная архитектура
Звуки замерзшего моря
Замерзшие водопады
Ледяной лабиринт на Байкале
Ледяной юмор. Часть-8
Велосипед с ледяными колесами
Табун ледяных лошадей на Байкале
Гололед и гололедица

Добавить комментарий

Завинчивание винтовых свай тут;зимняя рыбалка раскаты каспия