Астроном Эрик Мамайек из Рочестерского университета и его напарник из Лейденской обсерватории в Голландии обнаружили, что система колец у одной из экзопланет, которая проходит транзитом через солнцеподобную звезду J1407, имеет совершенно невообразимые с точки зрения нашей Солнечной системы пропорции. Она намного больше и намного тяжелее системы колец Сатурна. А вообще, эти кольца являются первыми, которые были обнаружены за пределами нашей системы, а произошло это в 2012 году.
Коллега Эрика, Меттью Кенфорти, он как раз из Лейденской обсерватории, провёл анализ и установил, что обнаруженная кольцевая система состоит из более чем тридцати колец, каждое из которых имеет десятки миллионов километров в диаметре. Кроме того, были найдены в кольцах промежутки, которые указывают на то, что здесь, возможно, могли сформироваться спутники (экзолуны).
“Детали, которые мы видим по кривым блеска, просто невероятны. Транзитное затмение звезды длилось в течение нескольких недель, но мы смогли увидеть изменения на отрезках времени всего в десятки минут. Это объясняется изменениями микроструктур в кольцах. Сама звезда находится очень близко, чтобы наблюдать кольца при прямых наблюдениях, но мы смогли создать подробную модель, основанную на внезапных изменениях яркости звёздного света через систему колец местной экзопланеты. Если бы мы могли заменить кольца Сатурна кольцами экзопланеты J1407b (1SWASP J1407 b), их легко можно было бы наблюдать ночью, и они были бы во много раз больше, чем полная Луна”, – говорит Кенворти.
“Эта планета является намного более крупной, чем Юпитер или Сатурн, а её система колец примерно в 200 раз больше, чем сатурнианская. Можно сказать, что мы наблюдаем супер Сатурн”, – вторит коллеге Мамайек.
Астрономы проанализировали данные о звезде, полученные проектом SuperWASP. Этот обзор разрабатывался для обнаружения газовых гигантов транзитным методом (когда экзопланета проходит по диску своей звезды, если это событие можно увидеть с Земли). В 2012 году Мамайек и его коллеги из Университета Рочестера сообщили об открытии молодой звезды J1407, а также необычных затмений. Тогда было предложено, что эти затмения вызваны присутствием формирующимся протоспутниковым диском вокруг молодой гигантской планеты или коричневого карлика. Затем, Кенворти провёл свежие исследования с применением адаптивной оптики и доплеровской спектроскопии, чтобы оценить массу кольцевидного объекта. После этого и удалось прийти к заключению, что учёные наблюдают в системе J1407 гигантскую экзопланету (которую ещё не удалось найти) с гигантской системой колец, которая как раз и ответственна за повторное понижение блеска звезды. Проанализировав кривую блеска, удалось установить, что диаметр колец составляет почти 120 миллионов километров, что более чем в 200 раз превышает диаметр системы Сатурна, а масса вещества, которое содержат кольца J1407b, равняется примерно массе всей Земли.
Вот, что сообщает Мамайек о том, сколько вещества содержится в этих дисках и кольцах: “Если бы мы взяли и взорвали на кусочки четыре главных галилейских спутника Юпитера и разбросали бы их материал в кольца на орбите планеты, то это кольцо было бы таким непрозрачным, что для отдалённого наблюдателя, который смотрел бы на Солнце во время прохождения этих колец по его диску, происходило бы сильное многодневной затмение. В случае с J1407 мы наблюдаем, что кольца блокируют целых 95 процентов всего света этой молодой звезды в течение многих дней. Таким образом, в этих кольцах содержится много материала, из которых могут сформироваться спутники.
В изученных данных астрономы обнаружили по крайней мере один промежуток в кольцевой структуре. Одно очевидное объяснение этому – формирование спутника в этом участке, который забрал весь строительный материал и сделал промежуток в кольцах. Его масса может лежать в пределах масс Земли или Марса, а его орбитальный период вокруг J1407b составляет около двух лет. Учёные предполагают, что в последующие несколько миллионов лет кольца из-за формирования новых спутников станут менее плотными и в конечном счёте исчезнут.
“Научное сообщество, занятое проблемами планетарной астрономии, в течение многих десятилетий выдвигало различные теории о том какие кольцевые системы имели Юпитер и Сатурн на ранних стадиях своей жизни, которые затем сформировались в спутники. Однако, пока мы не обнаружили эту кольцевую структуру в 2012 году, никто никогда раньше не наблюдал подобных явлений”.
Учёные оценивают, что орбитальный период экзопланеты J1407b с системой колец составляет примерно десятилетие. Массу точную определить также сложно, но наиболее вероятный диапазон составляет примерно 10-40 масс Юпитера. Учёные всячески поощряют астрономов-любителей также наблюдать за этой звездой и фиксировать события её затмения экзопланетой. О результатах таких наблюдений можно сообщать в Ассоциацию наблюдателей за переменными звёздами (American Association of Variable Star Observers (AAVSO)).
Изображение
Система колец вокруг экзопланеты 1SWASP J1407 b, взгляд художника.
Для начала перечислим все планеты Солнечной системы
- Меркурий
- Юпитер
- Плутон
- Наша планета Земля
- Венера
Есть еще предположение или утверждение что существует 10-я планета Солнечной системе Ксена, так ранее называли этот объект или Эрида, это название встречается чаще. Спорт у асторономов идет до сих пор.
Итак, а теперь рассмотрим особенности планет
Кольца есть у всех Газовых Гигантов-планет нашей солнечной системы
а именно это
- Юпитер
С детства мы все слышали про кольца Сатурна, эту планету мы видели на многих картинках и даже в ёлочных гирляндах
Так кольца Сатурна выглядят вблизи и сама планета
Следующая планета - это Нептун
Кольца Юпитера
Кольца планет в основном состоят из камней, пыли, замерзшего льда разных размеров и вращающихся (частично) вокруг этих планет.
Недавно возникла теория возникновения колец Сатурна. Ученые предположили, что Сатурн поглотил свои спутники вращающиеся вокруг него.
На самом деле Астрономия - наука, в которой имеют право на жизнь множество различных теорий.
К Сатурну была запущена станция Кассини, и вот 11 лет наблюдений за Сатурном выложили в сжатом 3х часовом ролике на ютюбе
Очень интересное видео, полет Кассини дал ответ астрономам на многие вопросы, в том числе и на вопросы, связанные с кольцами Сатурна!
К Юпитеру так же была отправлена космическая станция Юнона, но возникли некоторые неполадки с двигателем, однако ученые, говорят, что это частично ограничивает миссию, но не ставит ее в разряд провальных, об этом можно спорить долго, но полет продолжается
к Урану полетов не было, единственный аппарат, который пролетал мимо - это Вояджер 2, цель которого безвозвратный полет за пределы солнечной системы, в 1986-м году он пролетал мимо Урана. Сейчас планируется миссия - запуск космической станции к Урану. Как и когда это случится - остается только ждать ответов от организаций, которые готовы принять участие в этом проекте
КОЛЬЦА ПЛАНЕТ, образования, обращающиеся вокруг планеты в её экваториальной плоскости и имеющие вид диска. Кольца планет расположены на определённом расстоянии от планеты и состоят из совокупности твёрдых частиц небольшого размера, представляющих собой практически бесконечное число мелких спутников планеты. В Солнечной системе кольцами обладают все планеты-гиганты, у планет земной группы колец нет. Наиболее известна система колец Сатурна (впервые наблюдал Г. Галилей в 1610; Х. Гюйгенс в 1655 установил, что это система колец). У других планет-гигантов кольца открыты лишь в 1970-80-х годах (у Урана - при покрытии им звезды, у Юпитера и Нептуна - при пролёте вблизи планет КА «Вояджер»).
Структура колец. Кольцо Юпитера расположено на расстоянии 50 тысяч км от условной границы в атмосфере планеты (с давлением около 1 атмосферы) и имеет ширину около 1000 км. Кольцо представляет собой область относительно малой плотности, заполненную преимущественно силикатными частицами малого размера (менее 10 -5 м), придающими области оранжеватый цвет. По направлению к Юпитеру и от него эту область продолжает диффузная туманность более или менее однородной структуры.
Кольца Сатурна обладают значительно более сложной структурой. В них выделяют семь областей (зон). Три основные концентрические зоны: внешнее кольцо А, наиболее яркое среднее кольцо В (эти кольца можно наблюдать даже в обычный бинокль) и довольно прозрачное «креповое» внутреннее кольцо С, не имеющее резкой границы (рис. 1). Кольца А и В разделены так называемой щелью Кассини шириной около 4700 км, кольца S и С - так называемой щелью Максвелла шириной около 270 км. Наиболее близкую к планете внутреннюю область кольца С выделяют как кольцо D. У внешней границы кольца А находится очень узкое кольцо F нерегулярной формы, за которым расположено кольцо G и самое внешнее, практически прозрачное кольцо Е. Внешняя граница кольца А находится на расстоянии около 75 тысяч км от условной границы в атмосфере планеты (с давлением 1 атмосфера), внутренняя граница кольца С - на расстоянии около 20 тысяч км. Таким образом, протяжённость чётко различимых колец Сатурна - около 55 тысяч км, в то время как их толщина не превышает 3,5 км. Преобладающий размер частиц колец - несколько сантиметров, но встречаются также частицы с характерным размером несколько микрометров и крупные фрагменты размером в единицы и десятки метров. Мелкие частицы участвуют в образовании пылевой плазмы, находящейся над плоскостью кольца В. Пылевая плазма образует радиальные тёмные полосы (так называемые спицы - dark spokes), контролируемые магнитным полем планеты. Угловая скорость «спиц» (в отличие от кеплеровой скорости частиц колец) совпадает с угловой скоростью собственного вращения планеты. Плотность колец не велика - сквозь них просвечивают звёзды. По данным ИК-спектрометрии, частицы колец Сатурна, вероятно, состоят из водяного льда или покрытых льдом частиц другого химического состава. Суммарная масса частиц колец примерно соответствует спутнику диаметром около 200 км. В соответствии с законами Кеплера, скорость движения частиц во внутренней зоне кольца больше, чем во внешней.
Экватор Сатурна наклонён к плоскости эклиптики под углом 27°, поэтому в разных точках орбиты планеты кольца при наблюдении с Земли видны под разными углами. При наиболее благоприятной конфигурации видна вся их ширина - наблюдается так называемое раскрытие колец. В другом предельном случае кольца выглядят как очень тонкая полоска, видимая лишь в крупные телескопы. Это происходит, когда плоскость колец проходит точно через центр Солнца и их боковая поверхность оказывается неосвещённой либо когда кольца обращены к наблюдателю на Земле «ребром». Период обращения Сатурна вокруг Солнца и, соответственно, полный цикл изменения фаз колец составляет около 29,5 лет.
Кольца Урана (рис. 2) очень тёмные и узкие, состоят из частиц, не имеющих ледяной оболочки. К концу 2008 года у Урана открыто 13 колец, обозначаемых буквами греческого алфавита (α, β, γ, ...). Самое крупное из этих колец (ε) имеет неравномерную ширину и форму. Плоскость колец Урана почти перпендикулярна плоскости эклиптики.
Кольца Нептуна образованы тёмными частицами и состоят из четырёх узких зон. Они отличаются ещё более нерегулярной формой и переменной плотностью, поэтому выглядят состоящими из отдельных «арок». Два наиболее характерных кольца с арками названы в честь учёных Дж. К. Адамса и У. Леверье, предсказавших существование Нептуна путём расчёта его орбиты.
Формирование колец. Образование систем колец вокруг планет-гигантов является прямым следствием законов механики и напоминает процесс формирования планет. Все кольца находятся внутри так называемого Роша предела - области, в которой спутник планеты может быть разорван на части за счёт приливных сил. Этот эффект препятствует консолидации частиц, находящихся вблизи планеты, и, соответственно, образованию крупных спутников. Современная конфигурация колец обязана своим происхождением влиянию гравитационного притяжения спутников планеты, находящихся в ближайших окрестностях (или даже внутри) структуры колец и называемых по этой причине «пастухами». Частицы колец, сами представляющие собой маленькие спутники, оказываются в резонансах с более крупными спутниками планеты (т. е. отношение периода их обращения к периоду обращения спутника выражается простой дробью - 1/2, 2/3 и т.п.). Это приводит к нарушению однородной структуры колец, в частности к образованию внутри них щелей (например, щели Кассини в кольцах Сатурна), по своей природе аналогичных «пустым» областям (так называемым люкам Кирквуда) в Главном поясе астероидов (смотри Астероиды). Те же причины вызывают генерацию волн плотности, формирование иерархической структуры колец и их расслоение на тысячи тонких спиральных колечек (ringlets), наблюдаемых в структуре основных колец Сатурна (рис. 3).
Наличие спутников с очень близкими орбитами приводит также к эффекту гравитационной фокусировки и концентрации частиц в тонких кольцах Урана и к образованию сгустков частиц (арок), дрейфующих в азимутальном направлении у колец Нептуна. Механизм образования арок до конца не понят, хотя одним из объяснений служит наличие резонансов частиц колец со спутником Нептуна Галатеей, поскольку эксцентриситеты и наклонения орбит частиц и спутника практически одни и те же. Резонансы препятствуют равномерному распределению частиц вдоль орбиты. Таким образом, кольца планет представляют собой сложную открытую систему частиц, находящихся в орбитальном движении и одновременно испытывающих хаотические взаимодействия. В результате в системе возникает эффект самоорганизации, создающий упорядоченность в конфигурациях колец (в первую очередь за счёт возникновения коллективных процессов и наличия в дисковой системе неупругих столкновений макро-частиц). Механизм самоорганизации заложен в самой системе; близкие спутники планеты оказывают на процесс дополнительное «стимулирующее» влияние.
Существуют две основные гипотезы происхождения колец планет: 1) образование колец из частиц протопланетного облака (из которых сформировались спутники вне предела Роша); 2) возникновение колец планет в результате распада астероида или кометы, попавших внутрь предела Роша. Характерным примером последнего события служит кольцо Юпитера. В пользу второй гипотезы говорит также оценка времени существования колец - около 0,5 миллиарда лет, что существенно меньше возраста Солнечной системы (около 4,5 миллиарда лет). В рамках этой гипотезы нужно считать, что кольца планет периодически возникают и исчезают в результате гравитационного захвата планетой малого тела и его последующего разрушения. Другим аргументом, подтверждающим гипотезу распада, могут служить, например, преимущественно ледяные частицы колец Сатурна. Эти частицы обладают высоким альбедо, т. е. не покрыты тёмным микрометеорным веществом, как это произошло бы с реликтовыми кольцами за время существования Солнечной системы.
Лит.: Planetary rings / Ed. R. Greenberg, А. Brahic. Tucson, 1984; Горькавый Н. Н., Фридман А. М. Физика планетных колец. М., 1994; Miner Е., Wessen R., CuzziJ. Planetary ring systems. В.; N. Y., 2007.
Спутника Сатурна.
Не исключается возможность наличия в прошлом короткоживущих (по астрономическим меркам) колец у других планет, в том числе у Земли . Падение Фобоса через несколько десятков миллионов лет может привести к образованию колец у Марса .
История
Более 300 лет Сатурн считался единственной планетой, окружённой кольцами. Лишь в 1977 году, при наблюдении покрытия Ураном звезды, у планеты были обнаружены кольца . Слабые и тонкие кольца Юпитера были открыты в 1979 году космическим аппаратом «Вояджер-1 ». Через 10 лет, в 1989 году, «Вояджер-2 » обнаружил кольца Нептуна .
Кольцами может обладать также спутник Сатурна Рея. Данные, переданные в ноябре 2005 и в августе 2007 года аппаратом «Кассини - Гюйгенс », показали, что при заходе в «тень» Реи, поток регистрируемых от Сатурна электронов несколько раз аномально уменьшался, что может свидетельствовать о наличии у Реи трёх колец .
См. также
Напишите отзыв о статье "Кольца планет"
Примечания
Литература
- Н.Н. Горькавый , А.М. Фридман. // УФН . - 1990. - Т. 160 , № 2 .
- Холшевников, Константин Владиславович . Соросовский журнал. Проверено 29 декабря 2010. .
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий Кольца планет
– И с цыганками его сюда привести? – спросил Николай смеясь. – Ну, ну!…В это время неслышными шагами, с деловым, озабоченным и вместе христиански кротким видом, никогда не покидавшим ее, вошла в комнату Анна Михайловна. Несмотря на то, что каждый день Анна Михайловна заставала графа в халате, всякий раз он конфузился при ней и просил извинения за свой костюм.
– Ничего, граф, голубчик, – сказала она, кротко закрывая глаза. – А к Безухому я съезжу, – сказала она. – Пьер приехал, и теперь мы всё достанем, граф, из его оранжерей. Мне и нужно было видеть его. Он мне прислал письмо от Бориса. Слава Богу, Боря теперь при штабе.
Граф обрадовался, что Анна Михайловна брала одну часть его поручений, и велел ей заложить маленькую карету.
– Вы Безухову скажите, чтоб он приезжал. Я его запишу. Что он с женой? – спросил он.
Анна Михайловна завела глаза, и на лице ее выразилась глубокая скорбь…
– Ах, мой друг, он очень несчастлив, – сказала она. – Ежели правда, что мы слышали, это ужасно. И думали ли мы, когда так радовались его счастию! И такая высокая, небесная душа, этот молодой Безухов! Да, я от души жалею его и постараюсь дать ему утешение, которое от меня будет зависеть.
– Да что ж такое? – спросили оба Ростова, старший и младший.
Анна Михайловна глубоко вздохнула: – Долохов, Марьи Ивановны сын, – сказала она таинственным шопотом, – говорят, совсем компрометировал ее. Он его вывел, пригласил к себе в дом в Петербурге, и вот… Она сюда приехала, и этот сорви голова за ней, – сказала Анна Михайловна, желая выразить свое сочувствие Пьеру, но в невольных интонациях и полуулыбкою выказывая сочувствие сорви голове, как она назвала Долохова. – Говорят, сам Пьер совсем убит своим горем.
– Ну, всё таки скажите ему, чтоб он приезжал в клуб, – всё рассеется. Пир горой будет.
На другой день, 3 го марта, во 2 м часу по полудни, 250 человек членов Английского клуба и 50 человек гостей ожидали к обеду дорогого гостя и героя Австрийского похода, князя Багратиона. В первое время по получении известия об Аустерлицком сражении Москва пришла в недоумение. В то время русские так привыкли к победам, что, получив известие о поражении, одни просто не верили, другие искали объяснений такому странному событию в каких нибудь необыкновенных причинах. В Английском клубе, где собиралось всё, что было знатного, имеющего верные сведения и вес, в декабре месяце, когда стали приходить известия, ничего не говорили про войну и про последнее сражение, как будто все сговорились молчать о нем. Люди, дававшие направление разговорам, как то: граф Ростопчин, князь Юрий Владимирович Долгорукий, Валуев, гр. Марков, кн. Вяземский, не показывались в клубе, а собирались по домам, в своих интимных кружках, и москвичи, говорившие с чужих голосов (к которым принадлежал и Илья Андреич Ростов), оставались на короткое время без определенного суждения о деле войны и без руководителей. Москвичи чувствовали, что что то нехорошо и что обсуждать эти дурные вести трудно, и потому лучше молчать. Но через несколько времени, как присяжные выходят из совещательной комнаты, появились и тузы, дававшие мнение в клубе, и всё заговорило ясно и определенно. Были найдены причины тому неимоверному, неслыханному и невозможному событию, что русские были побиты, и все стало ясно, и во всех углах Москвы заговорили одно и то же. Причины эти были: измена австрийцев, дурное продовольствие войска, измена поляка Пшебышевского и француза Ланжерона, неспособность Кутузова, и (потихоньку говорили) молодость и неопытность государя, вверившегося дурным и ничтожным людям. Но войска, русские войска, говорили все, были необыкновенны и делали чудеса храбрости. Солдаты, офицеры, генералы – были герои. Но героем из героев был князь Багратион, прославившийся своим Шенграбенским делом и отступлением от Аустерлица, где он один провел свою колонну нерасстроенною и целый день отбивал вдвое сильнейшего неприятеля. Тому, что Багратион выбран был героем в Москве, содействовало и то, что он не имел связей в Москве, и был чужой. В лице его отдавалась должная честь боевому, простому, без связей и интриг, русскому солдату, еще связанному воспоминаниями Итальянского похода с именем Суворова. Кроме того в воздаянии ему таких почестей лучше всего показывалось нерасположение и неодобрение Кутузову.
КОЛЬЦА ПЛАНЕТ, образования, обращающиеся вокруг планеты в её экваториальной плоскости и имеющие вид диска. Кольца планет расположены на определённом расстоянии от планеты и состоят из совокупности твёрдых частиц небольшого размера, представляющих собой практически бесконечное число мелких спутников планеты. В Солнечной системе кольцами обладают все планеты-гиганты, у планет земной группы колец нет. Наиболее известна система колец Сатурна (впервые наблюдал Г. Галилей в 1610; Х. Гюйгенс в 1655 установил, что это система колец). У других планет-гигантов кольца открыты лишь в 1970-80-х годах (у Урана — при покрытии им звезды, у Юпитера и Нептуна — при пролёте вблизи планет КА «Вояджер»).
Структура колец. Кольцо Юпитера расположено на расстоянии 50 тысяч км от условной границы в атмосфере планеты (с давлением около 1 атмосферы) и имеет ширину около 1000 км. Кольцо представляет собой область относительно малой плотности, заполненную преимущественно силикатными частицами малого размера (менее 10 -5 м), придающими области оранжеватый цвет. По направлению к Юпитеру и от него эту область продолжает диффузная туманность более или менее однородной структуры.
Реклама
Кольца Сатурна обладают значительно более сложной структурой. В них выделяют семь областей (зон).
Три основные концентрические зоны: внешнее кольцо А, наиболее яркое среднее кольцо В (эти кольца можно наблюдать даже в обычный бинокль) и довольно прозрачное «креповое» внутреннее кольцо С, не имеющее резкой границы (рис. 1). Кольца А и В разделены так называемой щелью Кассини шириной около 4700 км, кольца S и С — так называемой щелью Максвелла шириной около 270 км. Наиболее близкую к планете внутреннюю область кольца С выделяют как кольцо D. У внешней границы кольца А находится очень узкое кольцо F нерегулярной формы, за которым расположено кольцо G и самое внешнее, практически прозрачное кольцо Е. Внешняя граница кольца А находится на расстоянии около 75 тысяч км от условной границы в атмосфере планеты (с давлением 1 атмосфера), внутренняя граница кольца С — на расстоянии около 20 тысяч км. Таким образом, протяжённость чётко различимых колец Сатурна — около 55 тысяч км, в то время как их толщина не превышает 3,5 км. Преобладающий размер частиц колец — несколько сантиметров, но встречаются также частицы с характерным размером несколько микрометров и крупные фрагменты размером в единицы и десятки метров. Мелкие частицы участвуют в образовании пылевой плазмы, находящейся над плоскостью кольца В. Пылевая плазма образует радиальные тёмные полосы (так называемые спицы — dark spokes), контролируемые магнитным полем планеты. Угловая скорость «спиц» (в отличие от кеплеровой скорости частиц колец) совпадает с угловой скоростью собственного вращения планеты. Плотность колец не велика — сквозь них просвечивают звёзды. По данным ИК-спектрометрии, частицы колец Сатурна, вероятно, состоят из водяного льда или покрытых льдом частиц другого химического состава. Суммарная масса частиц колец примерно соответствует спутнику диаметром около 200 км. В соответствии с законами Кеплера, скорость движения частиц во внутренней зоне кольца больше, чем во внешней.
Экватор Сатурна наклонён к плоскости эклиптики под углом 27°, поэтому в разных точках орбиты планеты кольца при наблюдении с Земли видны под разными углами. При наиболее благоприятной конфигурации видна вся их ширина — наблюдается так называемое раскрытие колец. В другом предельном случае кольца выглядят как очень тонкая полоска, видимая лишь в крупные телескопы. Это происходит, когда плоскость колец проходит точно через центр Солнца и их боковая поверхность оказывается неосвещённой либо когда кольца обращены к наблюдателю на Земле «ребром». Период обращения Сатурна вокруг Солнца и, соответственно, полный цикл изменения фаз колец составляет около 29,5 лет.
Кольца Урана (рис. 2) очень тёмные и узкие, состоят из частиц, не имеющих ледяной оболочки. К концу 2008 года у Урана открыто 13 колец, обозначаемых буквами греческого алфавита (α, β, γ, …). Самое крупное из этих колец (ε) имеет неравномерную ширину и форму. Плоскость колец Урана почти перпендикулярна плоскости эклиптики.
Кольца Нептуна образованы тёмными частицами и состоят из четырёх узких зон. Они отличаются ещё более нерегулярной формой и переменной плотностью, поэтому выглядят состоящими из отдельных «арок». Два наиболее характерных кольца с арками названы в честь учёных Дж. К. Адамса и У. Леверье, предсказавших существование Нептуна путём расчёта его орбиты.
Формирование колец. Образование систем колец вокруг планет-гигантов является прямым следствием законов механики и напоминает процесс формирования планет. Все кольца находятся внутри так называемого Роша предела — области, в которой спутник планеты может быть разорван на части за счёт приливных сил. Этот эффект препятствует консолидации частиц, находящихся вблизи планеты, и, соответственно, образованию крупных спутников. Современная конфигурация колец обязана своим происхождением влиянию гравитационного притяжения спутников планеты, находящихся в ближайших окрестностях (или даже внутри) структуры колец и называемых по этой причине «пастухами». Частицы колец, сами представляющие собой маленькие спутники, оказываются в резонансах с более крупными спутниками планеты (т. е. отношение периода их обращения к периоду обращения спутника выражается простой дробью — 1/2, 2/3 и т.п.). Это приводит к нарушению однородной структуры колец, в частности к образованию внутри них щелей (например, щели Кассини в кольцах Сатурна), по своей природе аналогичных «пустым» областям (так называемым люкам Кирквуда) в Главном поясе астероидов (смотри Астероиды). Те же причины вызывают генерацию волн плотности, формирование иерархической структуры колец и их расслоение на тысячи тонких спиральных колечек (ringlets), наблюдаемых в структуре основных колец Сатурна (рис. 3).
Наличие спутников с очень близкими орбитами приводит также к эффекту гравитационной фокусировки и концентрации частиц в тонких кольцах Урана и к образованию сгустков частиц (арок), дрейфующих в азимутальном направлении у колец Нептуна. Механизм образования арок до конца не понят, хотя одним из объяснений служит наличие резонансов частиц колец со спутником Нептуна Галатеей, поскольку эксцентриситеты и наклонения орбит частиц и спутника практически одни и те же. Резонансы препятствуют равномерному распределению частиц вдоль орбиты. Таким образом, кольца планет представляют собой сложную открытую систему частиц, находящихся в орбитальном движении и одновременно испытывающих хаотические взаимодействия. В результате в системе возникает эффект самоорганизации, создающий упорядоченность в конфигурациях колец (в первую очередь за счёт возникновения коллективных процессов и наличия в дисковой системе неупругих столкновений макро-частиц). Механизм самоорганизации заложен в самой системе; близкие спутники планеты оказывают на процесс дополнительное «стимулирующее» влияние.
Существуют две основные гипотезы происхождения колец планет: 1) образование колец из частиц протопланетного облака (из которых сформировались спутники вне предела Роша); 2) возникновение колец планет в результате распада астероида или кометы, попавших внутрь предела Роша. Характерным примером последнего события служит кольцо Юпитера. В пользу второй гипотезы говорит также оценка времени существования колец — около 0,5 миллиарда лет, что существенно меньше возраста Солнечной системы (около 4,5 миллиарда лет). В рамках этой гипотезы нужно считать, что кольца планет периодически возникают и исчезают в результате гравитационного захвата планетой малого тела и его последующего разрушения. Другим аргументом, подтверждающим гипотезу распада, могут служить, например, преимущественно ледяные частицы колец Сатурна. Эти частицы обладают высоким альбедо, т. е. не покрыты тёмным микрометеорным веществом, как это произошло бы с реликтовыми кольцами за время существования Солнечной системы.
Лит.: Planetary rings / Ed. R. Greenberg, А. Brahic. Tucson, 1984; Горькавый Н. Н., Фридман А. М. Физика планетных колец. М., 1994; Miner Е., Wessen R., CuzziJ. Planetary ring systems. В.; N. Y., 2007.
М. Я. Маров.
КАКИЕ ПЛАНЕТЫ ИМЕЮТ КОЛЬЦА?
У планет-гигантов Юпитера, Сатурна и Урана есть кольца. Впервые кольцо Сатурна было открыто голландским ученым Гюйгенсом в 1656 году, хотя еще раньше Галилей, рассматривая Сатурн в свой слабый телескоп, обнаружил, что эта планета чем-то окружена. Изучение Сатурна показало, что кольцо с поверхностью планеты нигде не соприкасается, состоит из нескольких колец, вложенных, друг в друга и разделенных промежутками. Кольца не являются сплошными, а состоят из отдельных частиц, крупных и мелких, которые как спутники вращаются вокруг планеты, в совокупности образуя кольца. Внутренние кольца обращаются вокруг планеты с большей скоростью, чем внешние. Ученые вычислили эти скорости, и оказалось, что гак вращались бы спутники Сатурна, т.е. в полном соответствии с законами Кеплера, ось Сатурна наклонена.к плоскости его орбиты, поэтому в телескоп наблюдается изменение вида кольца. Галилею эти кольца показались какими-то загадочными «ушами». Наличие кольца у Юпитера предсказал в 1960 году ученый С.К.Всехсвятский, а в 1979 году его сфотографировали американские станции «Вояджер». Кольцо Юпитера очень тонкое, состоит из мелких камней и пыли.
Оно обращено к Земле ребром и поэтому с Земли не видно.
Уран имеет очень тонкие кольца, которые в телескоп не наблюдаются. С помощью «Вояджера» обнаружили 11 четких колец и несколько нечетких, так называемых диффузных. Исследования спутников и колец далеких планет в будущем продолжатся и наверняка принесут много интересного.
Копирование материалов допускается только с указанием активной ссылки на статью!
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости , не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Сатурн с его кольцом — самая удивительная планета в солнечной системе . Широкое, совершенно плоское кольцо окружает экватор планеты, как шляпу — ее поля. Оно расположено наклонно к тому кругу, по которому Сатурн обходит Солнце за 29,5 лет. Поэтому в зависимости от положения Сатурна на его пути кольцо поворачивается к нам то одной стороной, то другой. Каждые 15 лет оно располагается к нам ребром, и тогда его нельзя разглядеть даже в самые сильные телескопы, а это значит, что кольцо очень тонкое: его толщина не более 10 — 15 км.
Первым кольца Сатурна открыл в XVII веке Галилей , Гюйгенс. В XIX в. английский физик Дж. Максвелл (1831-1879), изучавший устойчивость движения колец Сатурна , а также русский астрофизик А.А. Белополъский (1854-1934) доказали, что кольца Сатурна не могут быть сплошными.
С Земли в лучшие телескопы видно несколько колец, разделенных промежутками. Но на фотографиях, переданных с АМС, видно множество колец. Кольца очень широкие : они простираются над облачным слоем планеты на 60 000 км. Каждое состоит из частиц и глыб, движущихся по своим орбитам вокруг Сатурна . Толщина же колец не более 1 км. Поэтому, когда Земля при своем движении вокруг Солнца оказывается в плоскости колец Сатурна (это случается через 14-15 лет, так было в 1994 г.), кольца перестают быть видимыми: нам кажется, что они исчезают. Не исключено, что вещество, из которого состоят кольца, не вошло в состав планет и их больших спутников во время формирования этих небесных тел.
Знаменитый астроном Галилей в 1610 г. обнаружил, что Сатурн окружен чем-то. Но его телескоп был слишком слаб, и потому Галилей не смог разобрать, что он видит около Сатурна . Только полвека спустя голландскому ученому Гюйгенсу удалось рассмотреть, что это на самом деле плоское кольцо, которое окружает планету и нигде к ней не прикасается.
Изучение Сатурна при помощи более совершенных телескопов показало, что кольцо распадается на три части, составляющие как бы три независимых кольца, вложенных одно в другое. Внешнее кольцо отделяется от среднего темным промежутком — узкой черной щелью. Среднее кольцо ярче внешнего. Изнутри к нему примыкает полупрозрачное, как бы туманное, третье кольцо.
Что же собой представляют эти замечательные кольца? Может быть, это действительно твердые гладкие площадки? Нет, это не так. Выдающиеся ученые — английский физик Максвелл (1831 — 1879) и русская женщина-математик С. В. Ковалевская (1850 — 1891) своими расчетами доказали, что сплошное и твердое кольцо такого размера существовать не может: оно было бы мгновенно разрушено под влиянием различия в силе притяжения для разных его частей. Выдающийся русский астрофизик А. А. Белопольский тщательными наблюдениями Сатурна подтвердил, что кольцо действительно не сплошное. Оказалось, что скорость движения в разных частях кольца различна. Это значит, что кольца состоят из мелких обломков, каждый из которых обращается вокруг Сатурна с такой скоростью, какую имел бы спутник планеты годящийся на таком же расстоянии. Каждый такой обломок — как бы независимый спутник, сам по себе обращающийся вокруг Сатурна .
Что же представляют собой эти обломки? Это, вероятно, камешки разного размера: от нескольких сантиметров до метра в поперечнике, но, возможно, в кольцах есть и пыль. Кроме колец, вокруг Сатурна движутся девять спутников. Из них один — Титан — по размерам приблизительно равен Меркурию и немного уступает ему по массе. Другие спутники имеют разные размеры. Но все они значительно меньше Титана.
Сатурн во многом напоминает своего собрата — Юпитера .
Многие странные, на наш взгляд, особенности Юпитера выражены у Сатурна еще более резко. Например, он сжат у полюсов еще сильнее и состоит из вещества, более легкого, чем вода. Сатурн , как и Юпитер, окружен сплошным облачным покровом, но только эта туманная пелена на нем менее пестрая. Полосы и пятна на Сатурне хотя и есть, но они выделяются не так резко, как на диске Юпитера.
Атмосфера, в которой плавают облака, имеет тот же состав, что и на Юпитере: в ней содержатся метан и аммиак. Расстояние Сатурна от Солнца составляет 1426 млн. км, и солнечные лучи там греют в 90 раз слабее, чем на Земле, и в 3.5 раза слабее, чем на Юпитере. Понятно, что и мороз там очень силен — он доходит до 150°. Сутки на Сатурне длятся 10 часов 14 минут
