\circ) \approx 0{,}9\textrm{–}1{,}3\) км! Если учесть угловой размер Солнца, заодно выяснится, что полутень тянется еще на 1–1,5 км. Значит, высота этих «гор», находящихся у внешнего края кольца B, которое, напоминаю, имеет характерную толщину несколько метров, достигает километра (а то и больше).
Содержание
Интересные факты о планете Сатурн
Что приходит на ум прежде всего, когда мы говорим о планете Сатурн? То, что она с кольцами, очень далёкая, следующая за Юпитером. Это проходят в начальной школе, если не раньше. Можно вспомнить, что Сатурн — газовый гигант и что это последняя видимая невооружённым глазом планета Солнечной системы.
А что мы ещё знаем о Сатурне? Там очень холодно. И у него нет твёрдой поверхности, раз он относится к газовым гигантам.
Сатурн с кольцами! Но об этом уже сказали…
Трудно навскидку вспомнить что-то ещё, более конкретное. Давайте нарисуем портрет этой действительно далёкой и одновременно близкой, холодной и загадочной планеты.
О кольцах Сатурна люди впервые узнали в 1610 году
Вернее, тогда ещё не было известно, что странные округлые выступы, которые увидел Галилео Галилей в свой телескоп, имеют форму колец. Прогрессивный для того времени, но крайне несовершенный по нашим меркам телескоп позволял увидеть только два размытых края колец, похожих на ушки кастрюли. Сам Галилей считал, что видит два спутника, или две «Луны» Сатурна.
Внести ясность удалось только спустя 45 лет. В 1655 г. Кристиан Гюйгенс смотрел в более точный, усовершенствованный телескоп. Он первым назвал необычные выступы кольцами. Он же открыл самый крупный спутник Сатурна, которому чуть позже было дано имя Титан.
Первые фотографии Сатурна с близкого расстояния люди получили в 1979 году
Первым космическим аппаратом, которому удалось сделать фотографии Сатурна, был Пионер-11 в 1979. С тех пор «гости» посещали планету ещё трижды: в 1980, 1981 и 2004 годах. Последний визит оказался самым плодотворным: изображения высокого качества позволили получить массу новых научных данных, в том числе о строении колец.
Планета Сатурн легче воды
Действительно, этот газовый гигант, в составе которого много гелия, имеет очень низкую плотность. Возраст колец Сатурна различается, что доказано новейшими исследованиями.
Иногда кольца исчезают. По крайней мере, на первый взгляд
Почему кольца Сатурна иногда становятся невидимыми? Конечно, они никуда не исчезают. Меняется только их ракурс, то есть угол наклона, под которым их видно с Земли. Если видеть кольца с ребра, то они действительно практически незаметны. Попробуйте рассмотреть поля шляпы, например, цилиндра, если они строго на уровне глаз. А теперь наклоните цилиндр несколько раз, под разными углами.
Есть ли жизнь на спутнике Сатурна?
Энцелад — один из крупнейших спутников Сатурна. В научных кругах он знаменит обнаруженными гейзерами. На нём есть вода в жидком состоянии, а значит, предположительно возможна жизнь.
Гигантский шестиугольник
На фотографиях Сатурна вблизи его Северного полюса видны очертания шестиугольника.
Каким физическим явлениям соответствует эта фигура, пока не известно: учёные пока не пришли к единому мнению.
У Сатурна около 200 спутников
Из них у 62 установлена точная орбита, а пятидесяти трём даны имена. Кроме относительно крупных небесных тел — спутников, насчитывается около 150 «малых лун».
На Сатурне дует сильнейший ветер
Скорость сатурнианского ветра достигает 1 800 км/ч. Для сравнения, на Земле у наиболее сильного ветра зафиксирована скорость «всего» 483 км/ч.
Всё, о чём говорилось выше, относится к планете — астрономическому объекту. Но можно говорить о Сатурне и с других точек зрения, в других сферах — таких, как мифология, культура, языкознание.
Жестокий бог, пожирающий своих детей
В римской мифологии почитался бог Сатурн, в древнегреческой ему соответствовал бог Хронос (или Кронос). В культуре наиболее известен сюжет, в котором он пожирает собственных детей, чтобы ни один из них не лишил его власти.
Этой истории посвящено множество произведений искусства. Известнейшие из них — картина Рубенса и фреска Ф.Гойи.
История создания фрески драматична: на склоне лет Франсиско Гойя, переживший несколько тяжёлых болезней, приобрёл дом вблизи Мадрида. Мучительные внутренние проблемы художник пытался решить, создавая фрески — картины прямо на стене дома, полные отчаяния и ужаса. Они не были предназначены для общественного просмотра, и лишь после смерти художника некоторые из произведений были перенесены на холст.
Одна из скульптур в Летнем саду в Петербурге изображает Кроноса, злобного старца, готового впиться зубами в младенца.
- В астрологической практике Сатурн соотносится с понятием времени, а также с ситуациями, требующими всевозможных ограничений.
- В китайском и японском языках название Сатурн трактуется как «звезда Земли»: оно состоит из двх иероглифов со значениями «земля» и «звезда».
- Традиционно каждому из дней недели соответствовало одно из светил (Солнце и Луна) или одна из видимых планет.
День Сатурна — суббота, что отражено в его названии на многих языках, особенно европейских. Вспомните, например, английское слово Saturday. - В средневековой алхимии Сатурн соответствовал свинцу.
- Год Сатурна, или период его обращения вокруг Солнца (если смотреть с Земли) составляет 29 лет 165 дней 11,68 часа.
- Кольца Сатурна образовались в разное время.
День Сатурна — суббота, что отражено в его названии на многих языках, особенно европейских. Вспомните, например, английское слово Saturday.Хризалис, потерянная луна, которая дала Сатурну свои кольца
Художественное изображение луны Хризалис, распадающейся в интенсивном гравитационном поле Сатурна. Куски ледяной скалы в конце концов столкнулись и разбились на более мелкие части, которые распределились в виде тонкого кольца, которое мы видим сегодня.
(Изображение предоставлено Б. Милитцером и НАСА)
Кольца, кажется, распространены вокруг планет в Солнечной системе, но драматические кольца Сатурна долгое время озадачивают астрономов, как и крутой наклон колец и ось вращения планеты относительно ее вращаться вокруг Солнца.
Ученые теперь показывают, что кольца и наклон тесно связаны, и что ключом является бывший спутник Сатурна, который был разорван на части около 160 миллионов лет назад, чтобы сформировать кольца. Исследователи назвали потерянную луну Кризалис, потому что она превратилась в кольца, подобно тому, как куколка превращается в бабочку.
На этой неделе в журнале Science 9 будет опубликовано новое предположение о том, как Сатурн стал «Властелином колец» в нашей Солнечной системе и как Сатурн получил наклон своей оси.0010 . Ведущим автором является Джек Уиздом, профессор планетологии в Массачусетском технологическом институте (MIT), а ключевой вклад в него внес Буркхард Милитцер из Калифорнийского университета в Беркли.
Милитцер, профессор наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Беркли, был частью команды, которая в 2019 году пришла к выводу, что кольца Сатурна относительно недавние, они образовались всего 100 миллионов лет назад, а возможно, даже раньше. Сама планета так же стара, как Солнечная система, около 4,5 миллиардов лет. Кольца могут быть обломками, оставшимися от приливного разрушения бывшей ледяной луны Сатурна, или остатками кометы, которая подошла слишком близко к планете.
Новая теория предполагает, что кольца принадлежат бывшей луне, и дает оценку того, насколько массивной была эта луна — размером с Япет, третью по величине луну Сатурна — и почему луна оказалась так близко к планете, что разорванный. Исследователи пришли к выводу, что около 99% Кризалис было поглощено планетой-гигантом, а остальные сформировали кольца.
«Наклон слишком велик, чтобы быть результатом известных процессов формирования протопланетного диска или более поздних крупных столкновений», — сказал Уисдом.
«Было предложено множество объяснений, но ни одно из них не является полностью убедительным. Круто то, что ранее необъяснимый молодой возраст колец естественным образом объясняется в нашем сценарии».
Танец между Сатурном и Нептуном
Ранее астрономы подозревали, что осевой наклон Сатурна происходит из-за гравитационного взаимодействия с его внешним компаньоном, Нептуном, потому что наклон Сатурна прецессирует, как волчок, почти с той же скоростью, что и прецессия орбиты Нептуна. Такое взаимодействие называется резонансом.
Сатурн сегодня, запечатленный космическим аппаратом «Кассини» в 2010 году. Отличительным кольцам планеты всего около 100 миллионов лет. Исследователи предполагают, что они образовались, когда самая большая луна планеты, Титан, дестабилизировала орбиту меньшей луны 100-200 миллионов лет назад, заставив ее задеть планету и распасться, а небольшая часть обломков сформировала ледяные скалистые кольца, которые мы увидеть сегодня. Теория объясняет еще одну загадку Сатурна — большой наклон его оси вращения относительно орбиты.
(Изображение предоставлено НАСА/JPL-Caltech/Институт космических наук)
В новом исследовании исследователи пришли к выводу, что в течение миллиардов лет Нептун и Сатурн находились в резонансном танце , который вызвал наклон оси вращения Сатурна. Но внешнее движение спутника Сатурна Титана — второго по величине спутника в Солнечной системе — дестабилизировало систему Сатурна, в результате чего он потерял спутник и вышел из резонанса. Результат? Яркий и красивый набор колец, которые сегодня украшают планету.
Как и большинство планет, Сатурн, вероятно, сформировался с осью вращения, перпендикулярной плоскости его орбиты. Быстрое вращение планеты слегка сплющило ее форму, позволив солнцу и другим планетам создавать крутящий момент, наклоняющий ось. 83 известных спутника Сатурна, в частности Титан, предоставили другие рычаги, за которые можно было тянуть. На протяжении всей истории Солнечной системы такие рывки не только наклоняли ось Сатурна, но и заставляли ось колебаться или прецессировать, как волчок.
Ось вращения Земли также прецессирует.
Одно из объяснений большого наклона оси вращения Сатурна сегодня — в настоящее время 26,7 градуса по сравнению с земным 23,5 градуса — состоит в том, что прецессия заперта в резонансе с прецессией орбиты Нептуна, планеты вдвое меньше и более чем в три раза больше. дальше от Солнца, чем Сатурн. Этот резонанс превратил бы небольшой наклон оси вращения Сатурна в большой наклон.
Несколько лет назад исследование пришло к выводу, что две планеты все еще находятся в резонансе, но Уиздом было трудно подтвердить этот результат, прежде всего потому, что угловой момент Сатурна точно не был известен. Чем выше угловой момент — произведение скорости вращения планеты и ее момента инерции, то есть распределения массы внутри планеты, — тем более устойчива система к крутящим моментам от Солнца или других планет.
«Джек подошел к нам и сказал: «Единственное, чего я не знаю наверняка, — это угловой момент», — сказал Милитцер. «Если он очень большой, то система находится в резонансе, и Нептун может выполнить эту работу: мы понимаем, почему планета сформировалась, вращаясь вертикально, а Нептун со временем наклонил ее.
Если, с другой стороны, угловой момент мал, то все развалится, и вам придется придумать какую-то другую теорию, почему Сатурн будет вращаться на боку».
Пролет Кассини
Благодаря измерениям гравитационного поля Сатурна, выполненным миссией «Кассини» в 2017 году — тем же измерениям, которые позволили Милитцеру и его коллегам оценить массу колец и их возраст — Милитцер и соавторы смогли обеспечить более точное определение момент инерции планеты и вычислить угловой момент. Удивительно, но оказалось, что он слишком мал для того, чтобы две планеты сегодня находились в резонансе. Но расчеты показали, что Сатурн был бы в резонансе, если бы у него когда-то была дополнительная луна.
Поскольку ось Сатурна наклонена, мы видим кольца с разных точек зрения, когда планета обращается вокруг Солнца каждые 29 лет. Наклон также производит сезоны, как на Земле. Внизу слева северное полушарие переживает осень. В правом верхнем углу северное полушарие зимой. (Изображение предоставлено космическим телескопом НАСА «Хаббл»)
Так как же Сатурн вышел из своего многомиллиардного резонанса с Нептуном? В компьютерном моделировании Уисдом и его коллеги протестировали различные сценарии.
Они обнаружили, что наиболее вероятным является то, что спутник Сатурна Титан, который в настоящее время быстро мигрирует от планеты со скоростью около 11 сантиметров в год, в какой-то момент вошел в резонанс с орбитой другого спутника, Хризалиса, дестабилизировав ее орбиту. В конце концов Хризалис подошла так близко к Сатурну, что гравитация планеты разорвала его на части, а часть образовала кольцо. Учитывая текущую скорость миграции Титана, это могло произойти между 100 и 200 миллионами лет назад, определили они, что соответствует текущей оценке возраста колец.
— Ты теряешь всю эту луну, и тогда у тебя может быть на одну ручку меньше, чтобы дергать Сатурн, — сказал Милитцер.
Миграция Титана наружу была обнаружена совсем недавно, сказал Милитцер.
«Быстрая миграция Титана дает новую возможность объяснить наклон Сатурна», — сказал он. «Формула скорости прецессии оси вращения зависит от наличия спутников. Таким образом, система могла бы избежать резонанса, если бы у Сатурна был дополнительный спутник, который был потерян, изменив скорость прецессии настолько, чтобы избежать резонанса, но оставив систему близкой к резонансу».
Исследователи надеются, что более точные измерения движения Нептуна, Сатурна и его спутников подтвердят их гипотезу.
«Это довольно хорошая история, но, как и любой другой результат, она должна быть изучена другими», — сказал Уиздом. «Но похоже, что этот потерянный спутник был просто куколкой, ожидающей своей нестабильности».
Другими соавторами являются аспирант Рола Дбук из Массачусетского технологического института, почетный профессор Уильям Хаббард из Аризонского университета, профессор Фрэнсис Ниммо и аспирант Бринна Дауни из Калифорнийского университета в Санта-Круз, а также Ричард Френч из колледжа Уэлсли в Массачусетсе.
Работа финансировалась Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства и Национальным научным фондом.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
- Потеря спутника может объяснить наклон Сатурна и молодые кольца ( Наука )
- У Сатурна не всегда были кольца (январь 2019 г. )
)Кольца Сатурна сияют на новом портрете Хаббла
12 сентября 2019 г., 10:00 (восточноевропейское время) Идентификатор выпуска: 2019-43
Резюме
Ежегодные снимки Хаббла помогают астрономам следить за окруженным кольцом миром
Сатурн настолько красив, что астрономы не могут устоять перед использованием космического телескопа Хаббла, чтобы делать ежегодные снимки окруженного кольцами мира, когда он находится на самом близком расстоянии от Земли.
Эти изображения, однако, больше, чем просто снимки красоты. Они показывают планету с бурной, динамичной атмосферой. Предложение Хаббла этого года, например, показывает, что большой шторм, видимый на изображении Хаббла 2018 года в северной полярной области, исчез. Меньшие бури появляются в поле зрения, как зерна попкорна, лопающиеся в микроволновой печи, прежде чем исчезнуть так же быстро. Даже полосчатая структура планеты демонстрирует тонкие изменения цвета.
Но последнее изображение показывает многое, что не изменилось.
Таинственный шестигранный узор, называемый «шестиугольником», все еще существует на северном полюсе. Шестиугольник, образованный высокоскоростным реактивным потоком, был впервые обнаружен в 1981 году космическим кораблем НАСА «Вояджер-1».
Фирменные кольца Saturn по-прежнему великолепны. Изображение показывает, что система колец наклонена к Земле, что дает зрителям великолепный вид на яркую ледяную структуру. Хаббл разрешает многочисленные кольца и более слабые внутренние кольца.
Это изображение показывает беспрецедентную четкость, которую ранее можно было увидеть только на снимках, сделанных космическим кораблем НАСА, посетившим далекую планету. Астрономы продолжат свой ежегодный мониторинг планеты, чтобы отслеживать меняющиеся погодные условия и выявлять другие изменения. Это второе в ежегодной серии изображение является частью проекта Outer Planets Atmospheres Legacy (OPAL). OPAL помогает ученым понять динамику атмосферы и эволюцию планет-гигантов Солнечной системы.