|
Името на планетата Сатурн произлиза от римското име на древногръцкият бог Кронос. Нейното име и голяма част от имената на спътниците й са имена на титани и титаниди, т.е. на синове и дъщери на най-старите богове - родоначалници в гръцката митология. Сатурн е шестата планета от Слънцето и втората по големина след Юпитер. Вероятно е най-известната и най-красивата от всичките планети в Слънчевата система.
Планетата Сатурн има 52 наименувани и още много неименувани спътника. Най-големият от тях е Титан. Той е единствения в Слънчевата система със своята атмосфера, подобна на тази на Земята.
Най-интригуващият факт за тази планета си остава нейната система от пръстени. Тя включва седем пръстена, въртящи се около нея, съставени най-вече от лед примесен с малки частици космически прах.
ОПИСАНИЕ НА ПРЪСТЕНИТЕ
Съществуват три основни пръстена наречени A, B и C. Те са различими без особен проблем от Земята. Има и други по-слаби пръстени – D, Е, G и F. При подробно разглеждане пръстените се оказват голямо множество. Между пръстените съществуват процепи (празнини), където няма частици. Празнината, която може да се види с телескоп от Земята между пръстените A и B се нарича "Процеп на Касини". Вътрешните части на пръстените се въртят по-бързо от външните. Ширината на пръстените е равна на 400000 km, обаче дебелината им е само няколко десетки километра.
През пръстените могат да се видят звезди. Всичките пръстени се състоят от отделни късове лед с различни размери: от прашинки до няколко метра в диаметър. Тези частици се движат с практически еднакви скорости (около 10 km/s, техните скорости са добре изравнени, тъй че съседните частици изглеждат неподвижни една спрямо друга) понякога, сблъсквайки се една с друга. Под действието на спътниците пръстените малко се изкривяват, преставайки да бъдат плоски. Всички частици бавно се преместват в различни направления със скорост 1-2 mm/s.
Има сложни приливни взаимодействия между някои от луните и системата от пръстени: някои от луните, тъй наречените спътници-овчари (Атлас, Прометей и Пандора), играят роля за поддържането на пръстените по местата им; изглежда че Мимас е отговорна за образуването на процепа Касини; Пан се намира в процепа Енке. Цялата система е много усложнена и недотам разбрана. Произхода на пръстените на Сатурн (и на другите газови планети) е неизвестен. Възможно е въпросните планети да са имали пръстени още от образуването си. Пръстените не са стабилни и трябва да бъдат регенерирани от някакви процеси; вероятно разпадането на по-големите спътници. Главни (вътрешни) пръстени
Пръстен А
А-пръстенът е външния от двата най-ярки пръстена на Сатурн. Малкият спътник, Атлас, обикаля точно до външния ръб на пръстена, което може да е причина за резкия му край. Близо до външния ръб на А-пръстена има процеп, наречен - "Процеп на Енке", който може да бъде забелязан от по-наблюдателните астрономи от Земята. Орбитата на спътника Пан, минава през този процеп, и същевременно го поддържа “чист”. В самия край на А-пръстенa има малък процеп - "Процепът на Киилър". Космическият кораб “Касини” откри спътника - Дафне, който обикаля през този процеп.
Процеп на Касини
Между А и В-пръстените има голяма пролука наречена процеп на Касини. Тази пролука остава чиста, откъм големи частици, заради гравитационното взаимодействие със спътника Мимас. Обекти на такова разстояние от Сатурн правят две обиколки, докато Мимас прави една. Гравитационния тласък, който дава Мимас на всяка частица с която се изравни, ги избутва към различни орбити, като образува пролука между пръстените. И все пак съществуват прозрачни пръстенчета от фин прах в процепа на Касини.
Пръстен В
В-пръстенът е вътрешния от двата най-ярки пръстени на Сатурн. За разлика от А-пръстена, който пропуска известно количество светлина през себе си, В-пръстенът е достатъчно плътен, за да бъде непроницаем за нея. Той е толкова плътен, че неговите частици не могат да избегнат ударите по между си и имат поведение по-скоро на флуид отколкото на отделни частици. Частиците изглежда са организирани в безброй много пръстенчета, много от който не са кръгли. Много от тези пръстенчета всъщност са част от спирална структура увита около Сатурн. В-пръстенът трябва да е динамично и променящо се място.
Пръстен С
Следвашия по-вътрешен пръстен от В е С-пръстенът.Той е много по-блед от А и В пръстените и изглежда е изграден от много разделени, тъмни прахови пръстенчета. На изображенията от Касини на Сатурн, се виждат фини, тънки сенки по планетата пускани от С-пръстена. С-пръстенът най-добре се вижда когато Слънцето огрява противоположната на наблюдателя страна, защото фините частици от който е изграден пръстена пръскат светлина право към наблюдателя, също като прашинки в слънчев лъч.
Пръстен D
Вътрешен на С-пръстена е един много неясен пръстен, наречен D-пръстен. Той не е видим на повечето снимки от Касини и Вояджър; трябва да се снима с по-голяма експозиция и от подходящ ъгъл за подробности. Касини открива, че въпреки, че някой пръстенчета от D-пръстена не са мръднали откакто Вояджър ги е заснел, едно от пръстенчетата е мръднало 200 km по-близо до Сатурн, за 25-те години между двете мисии до Сатурн.
Пръстен F
Външен за A, В, C и D пръстените, но разположен доста близо до А пръстена е тесния F пръстен. Той е открит от "Пионер 11" през 1979г. Появила се теория, че тънък, тесен пръстен може да бъде поддържан от така наречените "спътници пастири" - единя обикалящ от вътрешната страна на пръстена, а другия от външния му край. "Вояджър1" открил пастирите на F-пръстена, Прометей и Пандора, през 1980г. Въпреки, че е тънък и неясен, F пръстенът показва много интересна структура, включително буци и движещи се пръстенчета.
Външни пръстени
Освен D, C, A, B и F пръстените има още два пръстена от доста различен характер. G-пръстенът (по-близо до Сатурн) и Е пръстенът (по-далече) се простират на много по-голямо разстояние, отколкото изключително тънките вътрешни пръстени. Те са много пъти по-разсеяни и прозрачни от тях.
Пръстен Е
E-пръстенът за пръв път е открит телескопично през 1967 и неговото присъствие е било потвърдено от Пионер 1 прелетял от там през 1979. Той е плътен диск от много фин леден или прахов материал, с големина на частиците само микрон в диаметър. Пет от седемте най-големи луни на Сатурн са потопени в него: Мимас, Енцелад, Тетида, Диона и Рея. Касини откри, че активните цепнатини на южния полюс на Енцелар са източник на чстици за Е пръстена. Цепнатините произвеждат миниатюрни ледени частици и движенията на луните и магнитното поле на Сатурн разпръскват материал от Енцелад като образуват широка тороидален пръстен около Сатурн.
Пръстен G
G-пръстенът е открит от Вояджър 1 през 1980г. Той е изключително тънък, но за разлика от Е пръстена той вероятно е съставен от макрочастици (това са частици, който могат да се видят без микроскоп). Затова би било много по-опасно за космически кораб да премине през G-пръстена отколкото през Е. Касини е открил че в G пръстена съществуват арки - райони с по-плътен пръстенов материал.
СПИЦИ И МЕЛОДИИ
Спици
Космическите кораби "Вояджър" намерили в пръстена В тъмни сектори (области), често с клиновидна форма, простиращи се напречно на ширината на п ръстените. Започнали да ги наричат спици, заради външното им сходство със спиците на колело. Любопитно е, че изображения на спиците били намери и на някой стари зарисовки на Сатурн, направени на основата на визуални наблюдения. На снимките, получени от космическите апарати било открито, че при приближаването на спътниците към Сатурн спиците били по-тъмни от пръстените, а след доближаването на космическите апарати до планетата те обратно станали по-светли, отколкото окръжаващия ги фон на пръстените. От тук бил направен извод, че спиците се състоят от малки прашинки, с диаметър 1/10000 mm. Това заключение е основано на свойствата на малките частици да разсейват падащата върху тях светлина, преимуществено напред от източника на светлина. Назад т.е. по посока на източника те разсейват значително по-малко светлина. Преди доближаването на Сатурн космическият апарат е бил разположен така, че е приемал от пръстените светлина, разсеяна към Слънцето и спиците изглеждали по-тъмни. След приближаването на апаратите до Сатурн те приемали светлина, разсеяна напред и спиците се оказали по-светли.
Веществото на спиците като, че ли плува на някаква височина над плоскостта на пръстените. По всичко изглежда, че там то се удържа от силите на електростатичното отблъскване. Това влияние е по-голямо върху прашинките, отколкото върху по-големите частици. Отблъскването възниква в следствие на това, че прашинките и крупните частици, при облъчването с ултравиолетови лъчи от Слънцето, придобиват електрически заряд с еднакъв знак (за сметка на откъснатия електрон от молекули на повърхностния слой).
„Мелодията” на пръстените
По време на полетите покрай Сатурн на "Вояджър1,2" американските учени регистрирали извънредно интересно явление. Пръстените буквално „заговорили” със земните пришълци. Те изпускали примерно през 10 часа кратковременни широкоивични радиоимпулси в диапазона 20.4кHz - 40.2MHz. Тези радиоимпулси били наречени сатурнови електростатични разряди. Обаче попадайки в пресата съобщението за този феномен провокирало истинска сензация. Уфолозите веднага заподозрели съществуването в пръстените на Сатурн на разумен живот или в краен случай орбитална станция на пришълци от космоса, опитващи се да установят контакт с нас. Уви! Срещата с извънземен разум и до ден днешен не се е състояла.
Космическият апарат Касини регистрирал още по странно явление. Пръстените на Сатурн излъчват „мелодии” в радио диапазона. С помощта на датчиците на кораба учените изяснили, че пръстените постоянно „свирят” мелодия от най-разнообразни ноти.
На практика това не са обикновени звуци, а радиоимпулси, всеки от които трае от 1 до 3 секунди. При това броят им бил извънредно много. Когато честотата на тези импулси била разделена на числото 5 , звуците попаднали в диапазона, в които могат да бъдат чути от човешкото ухо. Така се изяснило, че Сатурн „свири” на своите пръстени като на струни.
Обяснението на това странно явление се крие в непрекъснатата бомбардировка на пръстените от метеори с размери до няколко сантиметра. Периодично с голяма скорост метеорите се сблъскват с частиците на пръстените. При всеки такъв сблъсък се ражда радиоимпулс с една или друга „музикална” честота.
• Външната прилика на пръстените с грамофонна плоча изненадващо се потвърдило с неочаквано откритие
Газова обвивка на пръстените
Много преди изпращането на космически апарати към Сатурн била изказана мисълта, че пръстените на Сатурн могат да притежават някакъв вид атмосфера. На практика над всяка твърда повърхност винаги съществуват наситени пари от безпорядъчно движещи се молекули на това вещество. Освен това твърдите повърхности притежават способността да привличат към себе си молекули на газове от окръжаващата ги среда. Следователно съществували всички основания да се предполага, че близо да частиците на пръстените концентрацията на газове е повишена. Опитите да се намери атмосфера на пръстените с наземни наблюдения не довело до успех, което показало, че тя е много разредена. Въпросът се решил благодарение на данните, получени от ултравиолетовия спектрометър на Вояджър 1. Прибoрът отбелязал присъствие в спектъра на пръстените на линията Lα (Лайман алфа), принадлежаща на атомния водород. По интензивността на линията оценили, че числото на атомите в кубически сантиметър на тази атмосфера е около 600, т.е. действително тя е много разредена. За сравнение може да отбележим, че даже на височина 1000км земната атмосфера съдържа около един милион атома в кубически сантиметър.
Спиралата във F пръстена
Мистериозният F-пръстен на Сатурн, със своите странно насукани, преплетени “кичури” намиращ се точно отвън основните пръстени, се оказва че е една спирала. Това стана ясно от последнaтa серия от снимки, направени от “Касини”. На базата на стари снимки, структурата на този мистериозен F-пръстен е била описвана като странна смесица от термини – кичури, плитки, нишки, дилки!!
До сега се смяташе, че има няколко нишки, които образуват пръстена, но последните снимки от спътника "Касини" показват, че нишката е само една и обикаля няколко пъти планетата.
Спиралата се намира на 140000 km от Сатурн и ширината и е само 800 km. ВЕЩЕСТВО НА ПРЪСТЕНИТЕ
Размерите на частиците на пръстените на Сатурн са толкова малки, че зърнестата структура на пръстените не се вижда и с помощта на най-големите земни телескопи. Да се видят отделни частици в пръстените не се отдало и с помощта на спътниците Пионер 11 и Вояджър. Въпреки това свойствата на типичните частици на пръстените успешно са били изследвани. Резултатът от такива изследвания представлява значителен интерес за науката, свързан с проблема за произхода на нашата планетна система. Съгласно съвременните космогонични хипотези спътниците на планетите са се формирали от периферните части на газово-праховия облак, на който от централните части пък са се образували планетите. Пръстените на Сатурн – това е зона на облака в пределите, на който приливните сили възпрепятствали веществото да сформира един цял спътник. В такъв случай пръстените на Сатурн са едно от не многото места в Слънчевата система, където са се съхранили остатъци от първична материя. Поради това заслужават внимание всички данни за типичните частици на пръстените: каква е тяхната форма, размери, отражателна способност, химически и минералогически състав.
В история на изследванията на пръстените на Сатурн голямо значение са имали измерванията на тяхната яркост при различни положения на Сатурн по отношения на Слънцето и Земята. Още в 80-те години на XIXв наблюдатели забелязали, че с отдалечаването на планетата от противостоенето и пръстените забележимо потъмняват. Подобно потъмняване е свойство на всички тела в Слънчевата система, които не светят със собствена светлина. При пръстените на Сатурн това е изразено особено силно. Немския астроном Г. Зеелигер заподозрял, че причината се корени в зърнестата природа на пръстените. Нека ние да наблюдаваме от Земята пръстените, осветени от Слънцето. Всяка частица от пръстените хвърля сянка, която пада на частици, които са по-далече от Слънцето, но в момент на противостоене на Сатурн ние не виждаме тези сенки: всяка частица закрива от нас своята сянка със собствения си диск. С отдалечаване на Сатурн от положението на противостоене сенките на частиците започват да се показват иззад диска на самата частица и пръстените потъмняват – толкова повече, колкото е по-отдалечена планетата от своето противостоене. В периода 1887-1893г Зеелигер създал теория на това явление, наречена „Взаимно затъмнение”. Била изведена формула за падането на яркостта на пръстените с отдалечаването от противостоенето (в зависимост от т.н. „Ъгъл на фазата”, т.е. ъгъла Слънце – планета – Земя; в момента на противостоене той е равен на 0). Но Зеелигер смятал тези сенки на частиците за цилиндри, поради което по време на проверката на тази теория се получили голямо разминаване. По-късно било уточнено, че тези сенки са конични, при това конусите на сенките имат крайна дължина.
Диаметрите на частиците били оценени от експеримента по радио затъмнение на Вояджър 1 от пръстените на Сатурн. Радио лъч от предавателя на космическия апарат последователно пронизал пръстените А, процепа на Касини, пръстена В и намиращия се вътре от него разреден пръстен С. При преминаването на радиовълните през пръстените ставало разсейване на частиците, които ги съставяли. Характера на това разсейване зависи от взаимоотношението между дължината на вълната (в дадения случай 3,6sm) и диаметъра на частиците. Когато радиовълните били приети на Земята и били подложени на анализ се удало да се установи, че диаметъра на типична частица от пръстените А, процепа на Касини и пръстена С са съответно 10m, 8m и 2m. За пръстена В не се удало да се установи размера на частиците, тъй като радиовълните силно се поглъщали в него.
Масата на пръстените се оценявала по влиянието на тяхното притегляне на траекторията на Пионер 11, който се приближил до Сатурн най-близо от всички спътници по онова време на 82 000km от центъра на планетата, т.е. по-близо от вътрешния край на пръстена В. Трудността се състояла в това, че масата на пръстените е почти милион пъти по-малка от масата на Сатурн. Анализа на изменения на траекторията показал, че в пределите на точността на измерването пръстените не повлияли на движението на Пионер 11.
Измерванията на яркостта на пръстените от земни обсерватории позволило да се установи, че типичната частица на пръстените е светло-сиво тяло, което отразява около 60% от падналата върху него слънчева светлина и че повърхността на частиците е много грапава. Важна физическа характеристика на частицата е нейната температура. Частиците на пръстена получават топлина от Слънцето и от Сатурн и я отдават в околното пространство под формата на излъчване. Трябва да се отчита, че във всеки момент е осветена само едната страна от пръстените, северната или южната. Но на осветената страна има сектор, където частиците не се осветяват от Слънцето – това е областта на сянката на Сатурн. Температурата на осветената страна на пръстена А и В (по данни от космическите апарати) се оказала равна на 70-75° К, а на нощната страна 50-60° К. Наблюденията показват присъствие на вода в твърдо състояние, при което съпоставянето на получения неин спектър с друга H2O показва сходни характеристики. Бил направен извод, че повърхността на частиците на пръстените представлява обикновен воден лед. Състои ли се цялата частица от лед или само е покрита с него?
Инфрачервените наблюдения не позволяват да се отговори на този въпрос, тъй като излъчването на тези дължини на вълните не пронизва цялата частица, а излизат само от слоя близък до нейната повърхност. Помогнали радио–астрономите, работещи със съществено по-големи дължини на вълните. Били извършени както пасивни наблюдения – приемане на собствено радио излъчване на пръстените, така също и активни – радиолокация на пръстените. Частиците на пръстените се оказали много ефективно отразяващи радиовълните и много слабо поглъщащи. Каменистата (силикатна) сърцевина на частиците се изключва, тъй като силикатите поглъщат по-силно радиовълните. Това навежда на мисълта, че частиците са лед, тъй като той е добър диелектрик. Космогонични съображения навеждат на предположението за близък химичен състав на пръстените с вътрешните спътници на Сатурн. ГРАНИЦА НА РОШ
Граница на Рош е този радиус на кръгова орбита на един спътник, обикалящ около някакво небесно тяло, при който приливните сили, предизвикани от гравитацията на централното тяло са равни на собствените гравитационни сили на спътника.
Съществуването на такава граница било показано през 1848 година от Едуард Рош (1820-1883). Той пресметнал тази граница за течен спътник.
LR - граница на Рош от планетния център
RP - радиус на планетата
ρp - плътност на планетата
ρs - плътност на спътника Въз основата на тези пресмятания Рош предположил, че пръстените на Сатурн се състоят от множество независимо обикалящи неголеми частици.
Обикновено следствието от съществуването на границата на Рош наричат факта, че спътници с нулева собствена якост, обикаляйки на орбити под границата на Рош са неустойчиви и се разрушават от приливните сили. Като пример може да служи разкъсването на кометата Шумейкър-Леви 9 при нейното преминаване на 7 юли 1992г. вътре в границата на Рош на Юпитер.
Много по-съществено за астрофизиката и планетната астрономия се явява обратния извод; Вътре в сфера с радиус по-малък от границата на Рош е невъзможна концентрацията на вещество и образуването на едно цяло тяло – спътник. Пръстените на Сатурн са разположени в границата на Рош и вероятно се от материя, съхранила се от ранния стадий на формирането на Слънчевата система.
Когато „течен“ спътник е на голямо разстояние от централното тяло формата му е почти сферична. При приближаване към границата на Рош спътникът се деформира от приливните сили. На разстояние, равно на границата на Рош приливните сили и силата на гравитацията на спътника се изравняват и най-малкото сътресение предизвиква разрушаване на спътника. От парчетата се образува пръстен.
ХИПОТЕЗИ И ИЗСЛЕДВАНИЯ
Един от най-удивителните феномени на Слънчевата система трябва да се смятат пръстените на Сатурн. Веднага щом те били открити пред астрономите възникнал първия въпрос – защо пръстените са плоски и тънки? Отговорът на този въпрос бил търсен цели 250 години. Столетия на изследвания натрупали за далечната планета нова информация, която не само не разяснявала природата на пръстените и причините за тяхното образуване, но и поставяла пред астрономите все по-големи загадки.
Въпреки огромната база данни за свойствата на пръстените не съществува пълноценен физически модел на този обект. От гледна точка на класическите теории, отчитащи гравитационните и центробежни сили, поведението на слънчевия вятър и плазмените ефекти е невъзможно да се отговори на многото въпроси.
Свръхпроводящ лед
Една хипотеза на руския учен Владимир Черни основаваща се на наличието на свръхпроводящ лед в пръстените на Сатурн се опитва да даде отговор на част от тези въпроси. През 80-те години на XX-ти век учените експериментално доказват, че леда може да бъде свръхпроводник. Ледът е достатъчно сложно физическо образование. В лабораторни условия могат да се получат най-малко 11 модификации на леда, от аморфен до кристален, всеки от който притежава специфични свойства. Една от тези модификации е космическият лед. Счита се, че за да израсне такъв лед е необходимо да се охлади вода до -100°С и да се държи при тази температура над 3 години. Теорията предполага, че космическия лед – това са микроскопични частички лед, способни да образуват сняг, стотици пъти по пухкав, отколкото израстващия при земни условия, тъй като в условията на свръх ниски температури частиците взаимодействат една с друга без да се слепват. Ако се предположи, че ледените частици на пръстена притежават свръхпроводящи свойства многочислените наблюдателни данни за природата на пръстените на Сатурн започват да се подреждат в единна непротиворечива картина.
Преди всичко трябва да се спомене, че има открити пръстени и при Юпитер, Уран и Нептун. Макар и по-трудно забележими пръстените по всичко изглежда, че имат една и съща природа. Преобладаващата част от специалистите смятат, че частиците на пръстените са частици от ранните дни на Слънчевата система, които не са били подложени на загряване и слепване. С появяването в протопланетния облак на магнитно поле свръхпроводящата частица започва да проявява идеален диамагнетизъм (ефект на Меснер Оксенфелд открит през 1933). Под действие на силите на магнитната „левитация” частиците се увличат от магнитното поле в допълнително азимутално орбитално движение около планетата. Както показват математическите пресмятания частиците започват да дрейфуват в плоскостта на екватора, оказвайки се на такава орбита, където се балансират трите радиални сили – гравитационната, центробежната и силата на „левитацията” (породена от отблъскването на свръхпроводника от магнитното поле). Действие на силата на „левитацията” е било демонстрирано през 1933г, а от 1986г, след откриването на свръхпроводящата керамика станало възможно да се показва това явление и на широката публика.
В случая с пръстените под действията на силата на левитацията частиците образуват в зоната на Рош изключително сплескан диск, което и наблюдаваме при Сатурн. Ако частиците на протопланетния облак действително притежават свръхпроводящи свойства то става разбираемо защо вътрешните планети от Меркурий до Марс не притежават пръстени. Естествено е, че пръстени могат да съществуват при планети притежаващи магнитно поле, но тях ще ги разрушава топлинния нагряване от Слънцето. Може да се предположи, че астероидният пояс, където температурата на веществото става по-малка от 100ºК се явява тази граница, зад която възниква естествената свръхпроводимост в Космоса. На по-близки разстояния до Слънцето температурата е по-висока от критичната и свръхпроводници не се образуват.
Свръхпроводящите прашинки притежават свойства да се събират в области с ниска плътност на магнитното поле. Именно поради това свръхпроводящия лед - идеалния диамагнетик – се формира в отделни пръстени, редуващи се със зони на разреждане. При това частиците се удържат в пръстените от магнитното налягане, което ги избутва в области с по-малки магнитни полета.
Но защо пръстените се различават по цвят? Това може да се обясни по следния начин: положението на свръхпроводящите частици се определя от баланса на трите сили – гравитационна, центробежна и силата на левитацията. Нека разгледаме 3 частици – α, β и γ, с различен химичен състав. Нека частицата α - е чист лед, β - има примеси от хидрати, амоняк или метан и γ - има примеси от желязо и силикати. Всяка частица ще си има своя сила на левитация, при което всяка от тях ще заеме орбита с различен радиус. Така биха се образували пръстени от частици, които се отличават по химичен състав, а значи и по цветови характеристики.
„Мелодията” на пръстените и "живота" на спиците.
Само по себе си постоянно фоново излъчване на електромагнитни вълни достатъчно лесно може да бъде обяснено при взаимодействието на частици чрез триене и разрушаване на парченца лед при удар. При приближаване на частици свръхпроводници на достатъчно малко разстояние или при точков контакт се образува слаба връзка, през която могат да протекат свръхпроводящи електрони. Това явление се нарича „Нестационарен ефект на Джозевсън”. Тогава при възникване на разлика във фазите между свръхпроводниците се генерира електромагнитно излъчване с честота пропорционална на спада на напрежението при прехода. Магнитното поле на Сатурн има аномалии. Логично е да се предположи, че именно тези аномалии се явяват пусков механизъм на сатурновите радио вълни.
Същите аномалии определят съществуването и продължителността на живот на спиците в пръстена В. Съгласно закона на Кеплер всички радиални образувания в пределите на гравитационното поле на Сатурн трябва да се изкривят и да се разбият за 20-30 минути. Обаче отделни спици съществуват почти до 3 часа. Трудно може да се даде подробен анализ на образуването на спиците, но може да се потърси отговор със свръхпроводимостта. Свръхпроводящите ледени кристалчета се въртят по орбити , напълно съответстващи на Кеплеровите закони. В същото време магнитното поле на планетата има аномалии. Попадайки в зони с такива аномалии частиците на веществото менят оптичните си свойства, което и на практика вижда наблюдателя.
Колко са стари пръстените?
Анализа на нова удивителна информация, постъпваща от космическия апарат „Касини” позволили на изследователите да направят извод, че пръстените на Сатурн са десетки пъти по-стари, отколкото се считаше до сега. Въпроса за възрастта на пръстените не е така прост, колкото изглежда. От никъде не следва, че пръстените се възникнали заедно с планетата. Нещо повече, предишните изследвания на Сатурн, започващи с визитата към Сатурн на "Вояджър 1 и 2" в началото на 1970г навеждали астрономите на мисълта, че пръстените са възникнали само преди 100 милиона години, най-вероятно в резултат на разрушаване на спътници. Сега Лари Еспозито от университета Колорадо в Болдър, който работи с данни от „Касини”, направил анализ на нови сведения, получени с ултравиолетовия спектрометър на „Касини”. Резултатът по неговите думи ги заставил из основи да преразгледат господстващата представа за възрастта на пръстените. Може би възрастта на пръстените е няколко милиарда години. По-рано Еспозито вече бил открил, че астрономите съвсем погрешно си представяли строежа на пръстените. Те съвсем не са равномерно „поле” от милиарди летящи каменни и ледени частици. Вместо това частиците на пръстените регулярно се струпват в големи коми (малки луни), които скоро след това се разрушават. После отново дават материал за нови мини луни и т.н.
Ето как това е станало известно – по време от покриванията на звезди от пръстените Лари Еспозито и неговите колеги открили 13 обекта в пръстена F с размери от 27m до 10km. Обаче почти всички тези тела се оказали не истински плътни луни, а конгломерати от обикновени частици ,част от светлините на звездите. Тези удивителни обекти получили имена на котки (Мittens и Fluffy), тъй като „те идват и си отиват, когато си искат и имат по няколко живота”. По-рано астрономите си изяснили още любопитни детайли от живота на пръстените. Например освен възникването и разрушаването на общност от частици там се раждат и изчезват цели пръстени, чийто жизнен цикъл се измерва само с няколко години. Освен това са били забелязани тънк и спирални пръстени, плътностни вълни, спици, огромни спирални вълни и други динамични образувания. Общия извод на Лари Еспозито е следния: пръстените изглеждат млади (например те са малко замърсени с космически прах), поради постоянно обновяващата се своя природа. Освен това се преоценява и масата на пръстените от времето на посещението на Вояджър. По всичко изглежда, че тя трябва да се оцени на 3 пъти повече, отколкото се считаше по-рано. А щом масата на пръстените е по-голяма би трябвало да има повече материал за рециркулация. Рециркулацията разпределя праховия материал по голям обем частици (прашинките попадат вътре в леда, вместо да остават с векове на повърхността му) и поради това пръстените изглеждат толкова светли. Това по-рано това се приемаше за указание за не голямата тяхна възраст. Впрочем въпроса за точната възраст и произхода на пръстените остава открит. Най-вероятно все пак е било разрушаване на спътник (а материал в пръстена има достатъчен за 300 километрова луна), само че това се случило много по-рано, отколкото се смяташе до сега. Обаче разбиването на 300 километрово тяло е достатъчно проблематично и за това може да се смята, че раждането на пръстените се отнася към времето преди 4 млрд години, в епохата на последната мощна бомбардировка на планетата от слънчевата система от астероиди и комети. |
