Характеристики Сатурна
Сатурн, несомненно, представляет собой одно из самых эффектных зрелищ, которые можно увидеть при помощи телескопа. Хотя во многих астрономических книгах приводятся - яркие цветные фотографии туманностей и галактик, вид этих удаленных объектов Вселенной при непосредственном наблюдении в телескоп часто разочаровывает. Даже в самые мощные телескопы туманности или галактики выглядят просто как слабые туманные пятна сероватого цвета. Поражающие воображение цветные фотографии этих объектов - результат длительных экспозиций, позволяющих зафиксировать малейшие оттенки и окраску, лежащие далеко за пределами восприятия человеческого глаза.
Совсем другое дело - вид Сатурна. При взгляде в окуляр телескопа нам открывается яркий таинственный небесный объект, окруженный эффектной системой колец. Наряду с кратерами на Луне и пятнами на Марсе Сатурн является одним из привлекательнейших объектов для наблюдения астрономов-любителей, имеющих небольшие телескопы. Обычно, впервые увидев Сатурн, такие наблюдатели испытывают некоторое разочарование, так как планета кажется меньше, чем они ожидали. Но тут следует напомнить, что Сатурн находится от нас на расстоянии приблизительно полутора миллиардов километров.
По многим своим характеристикам Сатурн занимает второе место после Юпитера среди планет Солнечной системы: только Юпитеру он уступает по размерам, массе и скорости вращения вокруг оси. Газовая поверхность Сатурна, как и поверхность Юпитера, также «полосата». И здесь он уступает своему гигантскому соседу: полосы и зоны Сатурна не так резко выражены, как у Юпитера. На Сатурне никогда не было замечено деталей, которые можно было бы сравнить с Большим Красным Пятном Юпитера.
Самой выдающейся чертой шестой от Солнца планеты, конечно, является великолепная система колец. Кольца Сатурна впервые наблюдал в 1655 г. голландский астроном Христиан Гюйгенс (который составил также первую карту Марса). И только много лет спустя астрономы обнаружили, что это замечательное образование вокруг Сатурна на самом деле состоит из нескольких концентрических колец. Действительно, в настоящее время обычно различают четыре кольца.
Первый намек на существование у Сатурна нескольких колец был получен в 1675 г. известным астрономом Джованни Кассини (он сделал также первые зарисовки Большого Красного Пятна), открывшим промежуток в кольцах. Этот промежуток, названный делением, или щелью, Кассини легко виден при помощи любительских телескопов или на фотографиях с высоким разрешением. Щель Кассини отделяет Внешнее кольцо (кольцо А) от Яркого кольца (кольца В). Ширина промежутка составляет около 5000 км.
Третье кольцо, называемое Креповым, или кольцом С, впервые было замечено в 1850 г. Креповое кольцо расположено непосредственно внутри кольца В и лишь едва выделяется на самых высококачественных фотографиях. В 1969 г. некоторые наблюдатели сообщили об открытии более слабого, ближайшего к планете кольца. Это кольцо D расположено непосредственно внутри кольца С и простирается в сторону планеты до расстояния 12000 км от ее газовой поверхности.
Система колец Сатурна огромна. Наружный диаметр внешнего кольца составляет 274000 км. Это приблизительно вдвое больше диаметра Юпитера. Но, несмотря на свою громадную протяженность, кольца исключительно тонки. Через них можно легко видеть свет звезд, находящихся за ними. Кроме того, ориентация колец по отношению к земному наблюдателю позволяет иногда видеть их с ребра. В таких случаях кажется, что кольца исчезли. Поэтому астрономы предполагают, что толщина колец не превышает 5 км. Исследование солнечного света, отраженного от колец, показало, что кольца не являются неким цельным образованием из твердого вещества, а состоят из бесчисленного множества твердых обломков размерами с булыжник и ледяных глыб. Подобно тому как Меркурий обращается вокруг Солнца много быстрее Плутона, так и каменные и ледяные глыбы, образующие внутреннее кольцо Сатурна, обращаются вокруг планеты много быстрее (всего за 2 ч), чем обломки, находящиеся в наружном слое Внешнего кольца (период их обращения составляет около 15 ч).
Каменные глыбы, вероятно, покрыты слоем инея. Данные, свидетельствующие о существовании сухого льда в кольцах Сатурна, впервые были получены Джерардом Кейпером в 1949 и 1957 г. при наблюдении Сатурна в инфракрасной области спектра. Наличие ледяного покрова помогло бы объяснить высокую отражательную способность колец Сатурна, казалось бы, несовместимую с их исключительной разреженностью.
Общая масса колец Сатурна составляет всего лишь около 0,01 массы Луны. Другими словами, если бы все вещество, содержащееся в кольцах Сатурна, собрать вместе в довольно плотное тело, то последнее по своим размерам было бы сравнимо с типичным малым спутником планеты в Солнечной системе. Обычно считается, что все большие спутники образовались путем постепенной аккреции частиц, обращавшихся вокруг протопланет на ранней стадии развития Солнечной системы. Но частицы твердого вещества в кольцах Сатурна находятся слишком близко к планете, и действующие на кольца приливные силы, обусловленные тяготением Сатурна, значительно превосходят силы притяжения между отдельными частицами. Следовательно, более мощные приливные силы воспрепятствовали естественному объединению частиц в одно небесное тело-спутник планеты.
Кольца Сатурна расположены в его экваториальной плоскости. Но экваториальная плоскость Сатурна, как и у Земли, наклонена к плоскости орбиты, по которой планета обращается вокруг Солнца. У Земли угол между экватором и плоскостью орбиты составляет 23,5°. Этот наклон определяет смену сезонов на нашей планете. У Сатурна соответствующий угол равен 27°. Конечно, это означает, что на Сатурне также происходит смена сезонов. Но, кроме того, это означает, что вид Сатурна, наблюдаемый с Земли, сильно изменяется. Как показано на рис. 79, наземные наблюдатели временами видят кольца сверху, а затем по прошествии полугода (на Сатурне)-снизу. На рис. 80 приведена серия фотографий, показывающих, как изменяется вид Сатурна при наблюдении с Земли. Когда мы смотрим на кольца с ребра, они становятся незаметными.
В последний раз кольца были видны с ребра в 1966 г. Значительное ослабление яркого света от колец в это время дало возможность открыть десятый спутник Сатурна - Янус, самый близкий к планете, который обращается вокруг нее за внешним краем Внешнего кольца. Янус - крошечный спутник, и его открытие невозможно подтвердить, пока кольца снова не будут видны с ребра - это должно произойти в 1981 г.
Из десяти спутников Сатурна самый большой, Титан, впервые наблюдал еще Гюйгенс в 1655 г. Титан - один из 7 крупнейших спутников в Солнечной системе. Он больше любого из спутников Юпитера, и возможно даже, что по своим размерам он несколько превосходит планету Меркурий. Титан весьма массивен, так что сила тяжести на его поверхности достаточно велика, чтобы удержать атмосферу. В 1944 г. Кейпер, произведя спектроскопический анализ солнечного света, отраженного от поверхности Титана, показал, что в его атмосфере должен быть метан. Предполагается, что там есть и другие газы.
В конце XVII в. Кассини открыл еще четыре спутника Сатурна: Тефию, Диону, Рею и Япета. Наиболее загадочным среди них кажется Япет. В процессе обращения вокруг Сатурна яркость Япета сильно меняется. Очевидно, одна его сторона обладает очень высокой отражательной способностью, а другая - темная и тусклая. Япет был конечной целью экспедиции, описанной в знаменитом научно-фантастическом романе Артура Кларка «Космическая одиссея: 2001». Возможно, космические полеты позволят нам взглянуть на этот мир еще до наступления 2001 г.
Среди остальных спутников Сатурна самый далекий - Феба. Находясь на среднем расстоянии 13 млн. км от Сатурна, Феба делает полный оборот вокруг планеты за 550 дней. Подавляющее большинство спутников в Солнечной системе обращаются вокруг планет в том же направлении, в каком планеты вращаются вокруг своих осей и обращаются вокруг Солнца. Но Феба относится к числу немногих спутников с обратным направлением вращения.
Мимас, принадлежащий к числу ближайших к планете спутников, оказывает непосредственное влияние на структуру колец Сатурна. Мимас делает полный оборот вокруг планеты за 22,6 часа. Вспомним, что твердые частицы в кольцах Сатурна обращаются вокруг него с периодами от 2 до 15 ч. В частности, если бы в щели Кассини также находились какие-нибудь частицы, период их орбитального движения составлял бы 11,3 ч, что точно равно половине периода обращения Мимаса вокруг Сатурна.
Это объясняет существование щели Кассини. Частицы, находящиеся на таком расстоянии от Сатурна, где сейчас наблюдается щель Кассини, должны были через каждые два оборота вокруг планеты оказываться на одной линии с Мимасом и, следовательно, испытывать со стороны его одно и то же гравитационное воздействие в одном и том же направлении. Хотя Мимас очень мал и каждое отдельное гравитационное воздействие его на такую частицу очень слабо, повторное воздействие в течение миллионов лет должно было привести к тому, что частицы отклонились от своих первоначальных орбит с периодом 11,3 ч и в конечном итоге перешли на какие-то другие орбиты, проходящие внутри колец. В результате и образовался промежуток между кольцами, который в настоящее время называется щелью Кассини.
До последнего времени считалось, что Сатурн - единственная планета Солнечной системы, имеющая кольца. Сегодня мы знаем еще одну планету, у которой есть система колец. Эти кольца были открыты случайно, как, впрочем, и сама планета.
|
|
Читайте в рубрике «Планета Сатурн»: |