Saturnus ringar

Saturnus ringar är ett system av platta koncentriska formationer av is och stoft som ligger i planeten Saturnus ekvatorialplan . Huvudringarna är namngivna med latinska bokstäver i den ordning som de upptäcktes. De har studerats av flera automatiska interplanetära stationer (AMS), särskilt i detalj av rymdfarkosten Cassini . Faktum är att de har en komplex struktur som delas upp i många tunnare ringar åtskilda av så kallade luckor. Utsikten från jorden är starkt beroende av Saturnus läge i omloppsbana.

Observations- och forskningshistoria

Den första som såg Saturnus ringar var Galileo Galilei : 1610 observerade han dem med sitt teleskop med 20x förstoring, men identifierade dem inte som ringar. Han trodde att han såg Saturnus "trippel", med två bihang av okänd karaktär på sidorna, och chiffrerade detta som ett anagram smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras . Det dechiffrerades som lat.  Altissimum planetam tergeminum obseruaui "Jag observerade den högsta planetens trippel" [1]  - avskriften publicerades i ett brev från Galileo till Giuliano de Medici den 13 november 1610 [2] . År 1612 sågs ringarna på kanten, så de blev osynliga när de sågs genom ett teleskop, vilket förbryllade Galileo. Senare dök de upp igen [3] .

Christian Huygens var den första som antydde att Saturnus är omgiven av en ring. En holländsk forskare byggde ett refraktorteleskop med 50x förstoring, mycket större än Galileos teleskop, genom vilket han observerade Saturnus. Huygens publicerade resultaten av observationen 1656 också i form av ett anagram [1] i sitt arbete "De Saturni Luna observatio nova" [4] . Han gav avkodningen av anagrammet 1659 i verket "Systema Saturnium": lat.  Annulo cingitur, tenui, plano, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinato [5] ( Ringen är omgiven av en tunn, platt, ingenstans vidrörande, lutad mot ekliptikan [1] ).

År 1675 fastställde Giovanni Domenico Cassini att Saturnus ring bestod av två delar, åtskilda av en mörk lucka, som senare kallades divisionen (eller gapet) av Cassini . På 1800-talet föreslog V. Ya. Struve att man skulle kalla den yttre delen ring A och den inre delen ring B [6] .

1837 märkte Johann Franz Encke en lucka i A-ringen, som kallades Encke-divisionen [6] . Ett år senare upptäckte Johann Gottfried Galle en ring inuti ring B [7] [8] , men hans upptäckt togs inte på allvar och erkändes först efter återupptäckten av denna ring 1850 av W.C. Bond , D.F. Bond och W.R. Daves [9] ] ; den blev känd som C-ringen, eller crepe-ringen [10] .

En gång föreslog Laplace att Saturnus ringar består av ett stort antal mindre hela ringar [10] . 1859 visade James Clerk Maxwell att Laplace inte hade helt rätt: ringarna kan inte vara solida solida formationer, för då skulle de vara instabila och slitas isär. Han föreslog att ringarna är sammansatta av många små partiklar [10] . I sitt enda astronomiska arbete, publicerat 1885, visade Sophia Kovalevskaya att ringar varken kan vara flytande eller gasformiga [11] . Maxwells antagande bevisades 1895 av spektroskopiska observationer av ringarna av Aristarkh Belopolsky vid Pulkovo och James Edward Keeler vid Allegheny Observatory [12] .

Sedan början av rymdåldern (mitten av 1900-talet) har fyra AMS flugit i området kring Saturnus ringar . Så 1979 närmade sig Pioneer 11 AMS Saturnus molntäcke på ett avstånd av 20 900 km . Enligt data som överfördes av Pioneer-11 upptäcktes F-ringen [13] och G-ringen [14] . Ringarnas temperatur mättes: −203 °C på solen och −210 °C i skuggan av Saturnus [15] . 1980 närmade sig Voyager 1 AMS Saturnus molntäcke på ett avstånd av 64 200 km [16] . Enligt bilderna av Voyager 1 fann man att Saturnus ringar består av hundratals smala ringar [14] . Från de yttre och inre sidorna av F-ringen upptäcktes två "herde"-satelliter, senare kallade Prometheus och Pandora ) [17] . 1981 närmade sig Voyager 2 AMS Saturnus på ett avstånd av 161 000 km från dess centrum [18] . Genom att använda en fotopolarimeter som misslyckades på Voyager 1 kunde Voyager 2 observera ringarna med mycket högre upplösning och upptäcka många nya ringar [19] .

Sedan 2004 närmade sig Cassini AMS Saturnus molntäcke på ett avstånd av 18 000 km och blev en konstgjord satellit för Saturnus [20] . Cassini-bilderna är hittills de mest detaljerade av alla erhållna, nya ringar har upptäckts från dem [21] . Så 2006 upptäcktes de i omloppsbanorna för satelliterna Pallene [22] och Janus och Epimetheus [23] .

Först relativt nyligen, 2009, med hjälp av det infraröda rymdteleskopet Spitzer upptäcktes den största ringen, Phoebe-ringen, med en diameter på mer än 10 miljoner kilometer [24] [25] .

Dessutom antog forskare närvaron av ett system av ringar nära Saturnus måne Rhea , men denna gissning bekräftades inte [25] .

Ursprunget av ringar

Det finns 2 huvudhypoteser:

Så, enligt en av modellerna som föreslagits av amerikanen Robin Canap , var orsaken till bildandet av ringarna flera på varandra följande absorptioner av Saturnus av dess satelliter. Nästan alla av flera stora (en och en halv gånger månens storlek) satelliter som bildades i solsystemets gryning föll gradvis in i Saturnus tarmar på grund av gravitationspåverkan. I processen att gå ner från sina banor längs en spiralbana, förstördes de. Samtidigt stannade den lätta iskomponenten kvar i rymden, medan de tunga mineralkomponenterna absorberades av planeten. Därefter fångades isen av gravitationen av nästa satellit av Saturnus, och cykeln upprepades. När Saturnus fångade den sista av sina ursprungliga satelliter, som blev en gigantisk isboll med en solid mineralkärna, bildades ett "moln" av is runt planeten, vars fragment hade från 1 till 50 kilometer i diameter och bildade den primära ringen av Saturnus. När det gäller massa överskred den det moderna systemet av ringar med 1000 gånger, men under de kommande 4,5 miljarderna åren ledde kollisionerna av isblocken som bildade den till att is krossades till storleken av hagel. Samtidigt absorberades det mesta av materialet av planeten, och förlorades även under interaktionen med asteroider och kometer, av vilka många också förstördes av Saturnus gravitation [27] .

Enligt en annan teori, enligt beräkningarna från en grupp japanska och franska forskare, bildades ringarna under förstörelsen av stora himlakroppar från Kuiper-bältet , vars närmande ofta ägde rum under det sena tunga bombardementet för 4 miljarder år sedan [28] .

Egenskaper och struktur

Cirkulationsplanet för systemet av ringar sammanfaller med planet för Saturnus ekvator [29] , det vill säga det lutar i förhållande till planet för omloppsbanan runt solen med 26,7°. Ringarna är en Keplersk skiva, det vill säga deras partiklar utför differentiell rotation , vilket är anledningen till att de ständigt kolliderar med varandra. Dessa kollisioner blir en källa till termisk energi och är orsaken till att de delas i tunnare ringar. Utöver denna faktor orsakar asymmetrin hos Saturnus gravitation, dess magnetfält och interaktion med dess satelliter också fluktuationer i banorna för partiklarna som utgör ringarna, deras avvikelser från den cirkulära formen och precession [30] .

Ringarna består av vattenis med inblandningar av silikatdamm [31] och organiska föreningar. Andelen och sammansättningen av föroreningar bestämmer skillnaderna i färg och ljusstyrka på ringarna [32] . Partikelstorleken på materialet i dem är från centimeter till tiotals meter; det mesta av massan består av partiklar med en storlek i storleksordningen en meter [30] . I vissa delar av ringarna är fina partiklar sammansatta av snö [31] . Tjockleken på ringarna är extremt liten jämfört med deras bredd (oftast från 5 till 30 m), medan själva ämnet endast upptar cirka 3 % av volymen (allt annat är tomt utrymme) [30] . Den totala massan av detritalt material i systemet av ringar uppskattas till 3×10 19 kilogram [30] [25] .

Huvudelementen i strukturen av Saturnus ringar
namn Avstånd till centrum av Saturn, km Bredd, km Tjocklek, m Egenheter
D-ring 67 000–74 500 [33] 7500 [25] Den har ingen skarp inre gräns, den passerar smidigt in i de övre lagren av Saturnus atmosfär [31] ; innehåller små kristaller av vatten och metanis [ 34] .
Ring C 74 500–92 000 [33] [31] 17 500 [25] 5 [33] Kallas även inre, den består av partiklar upp till 2 m i storlek [31] , den innehåller cirka 1/3000 av hela massan av fragmenteringsmaterial av ringarna [25] .
Colombo gap 77 800 cirka 150 [25] Innehåller en liten ring inuti som är i orbital resonans med Titan [25] .
Maxwell slits 87 490 [33] 270
obligationsgap 88 690—88 720 trettio
Daves gap 90 200—90 220 tjugo
Ring B 92 000–117 580 [33] 25 500 [25] 5—10 [33] Den ljusaste av alla ringar [31] ; innehåller inom sig satelliten S/2009 S 1 ; särdrag: vertikala formationer på ytterkanten med en höjd av mer än 2,5 kilometer [25] , samt störningar orsakade av interaktion med Mimas- satelliten [30] [32] ; radiella detaljer (de så kallade "ekarna", eng.  ekrar ), vars natur fortfarande inte är exakt klar [35] .
Division av Cassini 117 580–122 170 [33] ~4500 [25] 20 [33] Den innehåller inom sig ett material som till färg och optisk tjocklek liknar C-ringens material (partiklar med en medelstorlek på 8 m [31] ), såväl som "riktiga" slitsar [25] ; är i en 2:1 orbital resonans med Mimas [30] .
Huygens gap 117 680 300 [25]
Herschels gap 118 183—118 285 102
Russells slits 118 597—118 630 33
Jeffreys gap 118 931—118 969 38
Kuiper Gap 119 403—119 406 3
Laplace slits 119 848—120 086 238
Bessel gap 120 236—120 246 tio
Barnards slits 120 305—120 318 13
Ring A 122 170–136 775 [33] [31] 14 600 [25] 10-30 [33] [25] Den kallas även extern, består av partiklar upp till 10 m i storlek [31] , anses vara en av de yngsta, innehåller satelliter Pan , Daphnis , Atlas och stora luckor [25] ; det finns störningar på den inre gränsen orsakade av interaktionen med satelliten Janus [30] .
Encke Gap 133 590 [33] 325 [25] [32] Sammanfaller med omloppsbanan för Pans satellit [32] .
Keelers slits 136 530 [33] 32-47 [34]
Roche division 136 800—139 380 2580
E/2004 S1 137 630 [32] 300 [36]
E/2004 S2 138 900 [32] 300 [36]
F-ring ~140 130–140 180 [29] [33] 30–500 [25] Den hålls gravitationsmässigt av "herde"-månarna Prometheus och Pandora [25] [34] ; banan är något långsträckt: e = 0,0026 [33]
Ring of Janus - Epimetheus (R/2006 S 1) ~151 500 [37] 5000 [23] [37] Består av partiklar som slagits ut från ytan av Janus och Epimetheus månar genom kollisioner med olika kroppar [23]
G ring 166 000–175 000 [25] ~9000 [25] Nära ytterkanten finns satelliten Egeon , som har samlat runt sig en liten tät båge gjord av ringmaterial, som sträcker sig över 1/6 av cirkeln [25] .
Ring of Pallena (R/2006 S 2) ~212 000 [37] 2500 [23] [37] Den består av partiklar som slagits ut från ytan av Pallenas måne genom kollisioner med olika kroppar [23] .
E-ring 181 000–483 000 [33] 300 000 Den huvudsakliga materialkällan är Enceladus gejsrar [25]
Ring of Phoebe ~ 6 000 000–16 300 000 [ 24 ] [25] ~ 6 000 000 [24] [25] Den består huvudsakligen av små partiklar upp till 10 cm i diameter, källan till materialet är damm som blåses av Phoebe , därför lutar den, liksom dess omloppsbana, 27° i förhållande till andra ringar [24] [25] .

Observationer av ringar från jorden

Eftersom ringarnas plan sammanfaller med planet för Saturnus ekvator, och det i sin tur är starkt lutat mot planet för Saturnus omloppsbana - med nästan 27 grader, beror synen på ringarna från jorden starkt på Saturnus läge. i omloppsbana runt solen [38] och i mycket mindre utsträckning - från jordens position i dess bana (på grund av att Saturnus bana lutar 2,5 grader mot ekliptikans plan). Ett år på Saturnus varar 29,5 jordår, under denna period:

Under varje nästa år på Saturnus, för jordiska observatörer, händer samma sak med dess ringar. För 2022 var de sista maximala avslöjandena 1988, 2002 och 2016; försvinnanden var 1995 [38] och 2009. Vart 14:e år ökar ringarnas öppning, Saturnus nordpol och sidan av dess ringar som vetter mot den är synliga [39] .

I kulturen

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 3 Perelman Ya. I. Astronomiska anagram // Underhållande astronomi. - 7:e uppl. - M . : Statens förlag för teknisk och teoretisk litteratur, 1954. - S. 120-122.
  2. ↑ 427. Galileo a Giuliano De' Medici i Praga. Firenze, 13 november 1610 // Le Opere di Galileo Galilei  (italienska) . - Firenze, 1900. - T. X. Carteggio. 1574-1610. - S. 474.
  3. ↑ Silkin, 1982 , sid. 123.
  4. ↑ Christiaan Huygens. Christiani Hugenii Zulichemii Opera mechanica, geometrica astronomica et miscellanea: quatuor voluminibus contexta  (lat.) . - 1751. - T. 3. - S. 526.
  5. ↑ Huygens, Christiaan. Christiani Hugenii Zulichemii Opera mechanica, geometrica astronomica et miscellanea: quatuor voluminibus contexta  (lat.) . - 1751. - T. 3. - S. 566.
  6. ↑ 1 2 Silkin, 1982 , sid. 128.
  7. ↑ Encke. Über den Ring des Saturn  (tyska)  // Mathematische Abhandlungen der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Aus dem Jahre 1838. - 1840. - S. 8-9 .
  8. ↑ Dawes WR Kommentarer om observationerna av den obskyra delen av Saturnus ring, gjorda av Dr. Galle i Berlin 1838  // Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society  . — Oxford University Press . — Vol. 11 . - S. 184-186 . - .
  9. ↑ Michele Dougherty, Larry Esposito, Stamatios Krimigis. Saturnus från Cassini–  Huygens . - Springer Science & Business Media, 2009. - S. 376.
  10. ↑ 1 2 3 Silkin, 1982 , sid. 132.
  11. ↑ Sophie Kowalewsky. Zusätze und Bemerkungen zu Laplace's Untersuchung über die Gestalt der Saturnsringe  (tyska)  // Astronomische Nachrichten. - Wiley-VCH , 1885. - Bd. 111 . - S. 37-48 . - .
  12. ↑ Silkin, 1982 , sid. 134.
  13. ↑ Silkin, 1982 , sid. 138-139.
  14. ↑ 1 2 Silkin, 1982 , sid. 145.
  15. ↑ Silkin, 1982 , sid. 142.
  16. ↑ Voyager 1 . // JPL/NASAs webbplats. Hämtad 15 mars 2016. Arkiverad från originalet 1 juli 2016.
  17. ↑ Silkin, 1982 , sid. 146.
  18. ↑ PDS: Uppdragsinformation . // JPL/NASAs webbplats. Hämtad 15 mars 2016. Arkiverad från originalet 18 mars 2016.
  19. ↑ Voyager 2: På djupet . NASA hemsida . Hämtad 15 mars 2016. Arkiverad från originalet 20 april 2017.
  20. ↑ Michael Meltzer. Cassini-Huygens besök i Saturnus : Ett historiskt uppdrag till den ringade planeten  . — Springer, 2015. — S. 205.
  21. ↑ Cassini Solståndsuppdrag: Om Saturnus och dess månar . JPL/NASAs webbplats . Hämtad 15 mars 2016. Arkiverad från originalet 24 mars 2016.
  22. ↑ Själva Pallenes lilla måne upptäcktes bara 2 år tidigare, också enligt Cassini.
  23. ↑ 1 2 3 4 5 Mångjorda ringar  . NASA (11 oktober 2006). Hämtad 11 juni 2020. Arkiverad från originalet 11 juni 2020.
  24. ↑ 1 2 3 4 Alexander Ponomarev. Saturnus ringar visade sig vara ännu större . Populär mekanik (17 juni 2015). Hämtad 5 oktober 2017. Arkiverad från originalet 6 oktober 2017.
  25. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Vladimir Korolev . Rings of the Sixth Planet , N+1 (10 december 2016). Arkiverad från originalet den 24 juli 2020. Hämtad 10 maj 2020.
  26. ↑ 1 2 Andrey Merkulov . Lords of Saturn , Rossiyskaya Gazeta (10 november 2015). Arkiverad från originalet den 13 april 2016. Hämtad 9 maj 2020.
  27. ↑ Saturnus ringbildningsteori föreslog att förklara Cassinis resultat . Gazeta.ru (13 december 2010). Tillträdesdatum: 11 januari 2011. Arkiverad från originalet den 23 augusti 2011.
  28. ↑ Kristina Ulasovich . Forskare förklarar utseendet på Saturnus ringar , N + 1 (1 november 2016). Arkiverad från originalet den 24 juli 2020. Hämtad 11 maj 2020.
  29. ↑ 1 2 Surdin, 2018 , sid. 206.
  30. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Freddie Wilkinson. Saturnus  ringar . Astrophysics Spectator (24 november 2004). Hämtad 20 maj 2020. Arkiverad från originalet 3 september 2020.
  31. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Surdin, 2018 , sid. 208.
  32. ↑ 1 2 3 4 5 6 C.C. Porco. Cassini Imaging Science: Inledande resultat på Saturnus ringar och små satelliter   // Science . - 2005. - 25 februari ( vol. 307 , iss. 5713 ). - P. 1226-1236 . — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203 . - doi : 10.1126/science.1108056 .
  33. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Saturnian Rings  Faktablad . NASA. Arkiverad från originalet den 23 augusti 2011.
  34. ↑ 1 2 3 Surdin, 2018 , sid. 209.
  35. ↑ D. Yu. Tsvetkov. Mystiska "ekrar" i Saturnus ringar . Astronet (27 november 2006). Hämtad 11 juni 2020. Arkiverad från originalet 11 juni 2020.
  36. ↑ 1 2 C. C. Porco et al. Cassini Imaging Science: Inledande resultat på Saturnus ringar och små  satelliter . Arkiverad från originalet den 21 augusti 2011.
  37. ↑ 1 2 3 4 Daniel W.E. Green. IAUC 8759: RINGS OF SATURN (R/2006 S 1, R/2006 S 2, R/2006 S 3, R/2006 S 4); 2006iv, 2006iw, 2006ix, 2006iy, 2006iz, 2006ja; C/2006 P1  (engelska) . Centralbyrån för astronomiska telegram . International Astronomical Union (11 oktober 2006). Hämtad 15 juni 2020. Arkiverad från originalet 4 juni 2020.
  38. ↑ 1 2 Tsesevich V.P. § 46. Saturnus och dess system // Vad och hur man observerar på himlen. - 6:e uppl. - M . : Nauka , 1984. - S. 158-162. — 304 sid.
  39. ↑ Friedman A.  6 år i Saturnus liv  //  Astronet .

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  I bibliografiska kataloger
 planetringar
planetringar _
Hypotetisk
Dvärgplanetringar _haumei
Inte upptäcktPluto
Ringar av satelliter och asteroider
HypotetiskRhea
Relaterade ämnen
  • Kategori " Ringsystem av planeter "
  • Portal "Astronomy"
 Saturnus
Största satelliterna Rätt färgbild av Saturnus sammanställd från Voyager 2-bilder
Egenskaper
Studie
ÖvrigLista över asteroider som korsar Saturnus omloppsbana
  • Kategori " Saturnus "
  • Portal "Astronomy"
  • Wikimedia Commons: Saturnus