Szaturnusz gyűrűi

A Szaturnusz gyűrűi a Szaturnusz bolygó egyenlítői síkjában elhelyezkedő, lapos, koncentrikus jég- és porképződmények rendszere . A fő gyűrűket latin betűkkel nevezték el felfedezésük sorrendjében. Számos automatikus bolygóközi állomás (AMS) tanulmányozta őket, különösen a Cassini űrszonda . Valójában összetett szerkezetűek, számos vékonyabb gyűrűre osztódnak, amelyeket úgynevezett rések választanak el egymástól. A földi kilátás nagymértékben függ a Szaturnusz helyzetétől a pályán.

Megfigyelés és kutatás története

A Szaturnusz gyűrűit elsőként Galileo Galilei látta meg: 1610-ben 20-szoros nagyítással figyelte meg őket távcsövével, de nem azonosította őket gyűrűként. Azt hitte, hogy a Szaturnuszt "hármas"-ban látja, két, ismeretlen természetű függelékkel az oldalán, és ezt smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras anagrammaként cifrázta . Lat -nak lett megfejtve.  Altissimum planetam tergeminum obseruaui „Megfigyeltem a legmagasabb bolygóhármast” [1]  – az átiratot Galileo Giuliano de Medicinek 1610. november 13-án írt levelében tették közzé [2] . 1612-ben a gyűrűket élükön látták, így láthatatlanná váltak, ha távcsövön keresztül nézték őket, ami megzavarta Galileit. Később újra megjelentek [3] .

Christian Huygens volt az első, aki felvetette, hogy a Szaturnuszt egy gyűrű veszi körül. Egy holland tudós 50-szeres nagyítású refraktortávcsövet épített, sokkal nagyobb, mint Galilei távcsője, amelyen keresztül a Szaturnuszt figyelte. Huygens a megfigyelés eredményeit 1656-ban szintén anagramma [1] formájában publikálta "De Saturni Luna observatio nova" [4] című munkájában . Az anagramma dekódolását 1659-ben adta meg a "Systema Saturnium" művében: lat.  Annulo cingitur, tenui, plano, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinato [5] ( A gyűrűt vékony, lapos, sehol nem érintkező, az ekliptikához hajló gyűrű veszi körül [1] ).

1675-ben Giovanni Domenico Cassini megállapította, hogy a Szaturnusz gyűrűje két részből áll, amelyeket egy sötét rés választ el egymástól, amelyet később Cassini felosztásának (vagy résének) neveztek el . A 19. században V. Ya. Struve azt javasolta, hogy a külső részt A gyűrűnek, a belső részt pedig B gyűrűnek nevezzék [6] .

1837-ben Johann Franz Encke rést vett észre az A-gyűrűben, amelyet Encke-hadosztálynak neveztek [6] . Egy évvel később Johann Gottfried Galle felfedezett egy gyűrűt a B gyűrűben [7] [8] , de felfedezését nem vették komolyan, és csak azután ismerték fel, hogy 1850-ben W.C. Bond , D.F. Bond és W.R. Daves újra felfedezte ezt a gyűrűt . ] ; C gyűrűként, vagy kreppgyűrűként vált ismertté [10] .

Laplace egy időben azt javasolta, hogy a Szaturnusz gyűrűi nagyszámú kisebb egész gyűrűből állnak [10] . 1859-ben James Clerk Maxwell kimutatta, hogy Laplace-nek nincs teljesen igaza: a gyűrűk nem lehetnek szilárd, tömör képződmények, mert akkor instabillá válnának és szétszakadnának. Azt javasolta, hogy a gyűrűk sok apró részecskéből állnak [10] . Sophia Kovalevskaya egyetlen csillagászati ​​munkájában, amelyet 1885-ben adtak ki, megmutatta, hogy a gyűrűk nem lehetnek sem folyékonyak, sem gázneműek [11] . Maxwell feltevését 1895-ben Aristarkh Belopolsky Pulkovóban és James Edward Keeler az Allegheny Obszervatóriumban végzett spektroszkópiai megfigyelései igazolták [12] .

Az űrkorszak kezdete (a XX. század közepe) óta négy AMS repült a Szaturnusz gyűrűinek tartományában . Így 1979-ben a Pioneer 11 AMS 20 900 km távolságra megközelítette a Szaturnusz felhőtakaróját . A Pioneer-11 által továbbított adatok szerint az F gyűrűt [13] és a G gyűrűt [14] fedezték fel . A gyűrűk hőmérsékletét a Napon -203 °C , a Szaturnusz árnyékában pedig -210 °C [15] mérték . 1980-ban a Voyager 1 AMS 64 200 km távolságra megközelítette a Szaturnusz felhőtakaróját [16] . A Voyager 1 képei szerint azt találták, hogy a Szaturnusz gyűrűi több száz keskeny gyűrűből állnak [14] . Az F-gyűrű külső és belső oldaláról két „pásztor” műholdat fedeztek fel, amelyeket később Prometheusnak és Pandorának neveztek ) [17] . 1981-ben a Voyager 2 AMS megközelítette a Szaturnuszt a középpontjától 161 000 km -re [18] . A Voyager 1-en meghibásodott fotopolariméter segítségével a Voyager 2 sokkal nagyobb felbontásban tudta megfigyelni a gyűrűket, és sok új gyűrűt fedezett fel [19] .

Aztán 2004-ben a Cassini AMS 18 000 km távolságra megközelítette a Szaturnusz felhőtakaróját, és a Szaturnusz mesterséges műholdjává vált [20] . A Cassini-képek eddig a legrészletesebbek az összes megszerzett közül, új gyűrűket fedeztek fel róluk [21] . Így 2006-ban a Palléne [22] , valamint a Janus és az Epimetheus [23] műholdak pályáján fedezték fel őket .

Csak viszonylag nemrég, 2009-ben fedezték fel a Spitzer infravörös űrteleszkóp segítségével a legnagyobb gyűrűt, a Phoebe-gyűrűt, amelynek átmérője több mint 10 millió kilométer [24] [25] .

A tudósok egy gyűrűrendszer jelenlétét is feltételezték a Szaturnusz Rhea holdja közelében , de ezt a sejtést nem erősítették meg [25] .

A gyűrűk eredete

2 fő hipotézis létezik:

Tehát az amerikai Robin Canap által javasolt egyik modell szerint a gyűrűk kialakulásának oka az volt, hogy a Szaturnusz többször elnyelte a műholdakat. A Naprendszer hajnalán keletkezett több nagy (a Hold méreténél másfélszer nagyobb) műhold szinte mindegyike gravitációs hatás hatására fokozatosan a Szaturnusz bélébe hullott. A pályájukról spirális pályán való leereszkedés során megsemmisültek. Ugyanakkor a könnyű jégkomponens az űrben maradt, míg a nehéz ásványi komponenseket a bolygó elnyelte. Ezt követően a jeget a következő Szaturnusz műhold gravitációja befogta, és a ciklus megismétlődött. Amikor a Szaturnusz befogta eredeti műholdjai közül az utolsót is, amely egy hatalmas, szilárd ásványi maggal rendelkező jéggolyóvá vált, a bolygó körül jégből álló „felhő” alakult ki, amelynek töredékei 1-50 kilométer átmérőjűek voltak, és a bolygó elsődleges gyűrűjét alkották. Szaturnusz. Tömegét tekintve 1000-szeresen haladta meg a modern gyűrűrendszert, de a következő 4,5 milliárd évben az őt alkotó jégtömbök ütközései a jég jégeső méretűre zúzódásához vezettek. Ugyanakkor az anyag nagy részét a bolygó elnyelte, és az aszteroidákkal és üstökösökkel való kölcsönhatás során is elveszett, amelyek közül sokat a Szaturnusz gravitációja is elpusztított [27] .

Egy másik elmélet szerint, egy japán és francia tudóscsoport számításai szerint a gyűrűk a Kuiper-övből származó nagy égitestek pusztulása során keletkeztek , amelyek megközelítése gyakran a 4 milliárd évvel ezelőtti késői nehézbombázás során történt. [28] .

Tulajdonságok és szerkezet

A gyűrűrendszer keringési síkja egybeesik a Szaturnusz egyenlítőjének síkjával [29] , vagyis a Nap körüli pálya síkjához képest 26,7°-kal dől el. A gyűrűk Kepleri korongok, azaz részecskéik differenciális forgást végeznek , ezért folyamatosan ütköznek egymással. Ezek az ütközések hőenergia-forrássá válnak, és vékonyabb gyűrűkre válnak szét. Ezen a tényezőn kívül a Szaturnusz gravitációjának aszimmetriája, mágneses tere és műholdjaival való kölcsönhatása is ingadozást okoz a gyűrűket alkotó részecskék pályájában, azok kör alaktól való eltérését és precesszióját [30] .

A gyűrűk vízjégből állnak, szilikátpor [31] és szerves vegyületek keverékével. A szennyeződések aránya és összetétele határozza meg a gyűrűk színének és fényességének különbségeit [32] . A bennük lévő anyag részecskemérete centimétertől több tíz méterig terjed; a tömeg nagy részét egy méteres nagyságrendű részecskék alkotják [30] . A gyűrűk egyes részein finom részecskék hóból állnak [31] . A gyűrűk vastagsága a szélességükhöz képest rendkívül kicsi (többnyire 5-30 m), míg maga az anyag csak a térfogat mintegy 3%-át foglalja el (minden más üres tér) [30] . A gyűrűrendszerben lévő törmelékanyag össztömege 3×10 19 kilogrammra becsülhető [30] [25] .

A Szaturnusz gyűrűinek szerkezetének fő elemei
Név Távolság a Szaturnusz központjától, km Szélesség, km Vastagság, m Sajátosságok
D gyűrű 67 000–74 500 [33] 7500 [25] Nincs éles belső határa, simán átjut a Szaturnusz légkörének felső rétegeibe [31] ; kis víz- és metánjégkristályokat tartalmaz [34] .
C gyűrű 74 500–92 000 [33] [31] 17 500 [25] 5 [33] Belsőnek is nevezik, legfeljebb 2 m nagyságú részecskékből áll [31] , a gyűrűk repedésanyagának teljes tömegének körülbelül 1/3000-ét tartalmazza [25] .
Colombo szakadék 77 800 körülbelül 150 [25] Belül egy kis gyűrűt tartalmaz, amely keringési rezonanciában van a Titánnal [25] .
Maxwell hasíték 87 490 [33] 270
kötési rés 88 690—88 720 harminc
Daves szakadék 90 200-90 220 húsz
B gyűrű 92 000–117 580 [33] 25 500 [25] 5-10 [33] Az összes gyűrű közül a legfényesebb [31] ; magában foglalja az S/2009 S 1 műholdat ; jellegzetességei: 2,5 kilométert meghaladó magasságú függőleges képződmények a külső peremen [25] , valamint a Mimas műholddal való kölcsönhatás által okozott zavarok [30] [32] ; sugárirányú részletek (ún. „küllők”, eng.  küllők ), amelyek természete még mindig nem teljesen tisztázott [35] .
A Cassini hadosztálya 117 580–122 170 [33] ~4500 [25] 20 [33] Tartalmaz magában egy olyan anyagot, amely színében és optikai vastagságában hasonlít a C gyűrű anyagára (8 m átlagos méretű részecskék [31] ), valamint „valódi” rések [25] ; 2:1 orbitális rezonanciában van Mimas-szal [30] .
Huygens rés 117 680 300 [25]
Herschel rés 118 183—118 285 102
Russell hasítása 118 597—118 630 33
Jeffreys szakadék 118 931—118 969 38
Kuiper- rés 119 403—119 406 3
Laplace hasíték 119 848—120 086 238
Bessel- rés 120 236-120 246 tíz
Barnard hasítéka 120 305-120 318 13
A gyűrű 122 170–136 775 [33] [31] 14 600 [25] 10-30 [33] [25] Külsőnek is nevezik, legfeljebb 10 m méretű részecskékből áll [31] , az egyik legfiatalabbnak számít, Pan , Daphnis , Atlas műholdakat és nagy réseket tartalmaz [25] ; a belső határon a Janus műholddal való kölcsönhatás okozta zavarok [30] .
Encke Gap 133 590 [33] 325 [25] [32] Egybeesik Pan műholdjának pályájával [32] .
Keeler hasítéka 136 530 [33] 32-47 [34]
Roche részleg 136 800-139 380 2580
E/2004 S1 137 630 [32] 300 [36]
E/2004 S2 138 900 [32] 300 [36]
F gyűrű ~140 130–140 180 [29] [33] 30–500 [25] Gravitációsan a Prometheus és a Pandora "pásztor" holdjai tartják [25] [34] ; a pálya kissé megnyúlt: e = 0,0026 [33]
Janus gyűrűje – Epimétheusz (R/2006 S 1) ~151 500 [37] 5000 [23] [37] Olyan részecskékből áll, amelyek Janus és Epimetheus holdjainak felszínéről különböző testekkel való ütközés következtében kiütnek [23]
G gyűrű 166 000–175 000 [25] ~9000 [25] A külső él közelében található az Egeon műhold , amely egy kis, sűrű, gyűrűanyagból készült ívet gyűjtött maga köré, amely a kör 1/6-án terjed ki [25] .
Ring of Pallena (R/2006 S 2) ~212 000 [37] 2500 [23] [37] Olyan részecskékből áll, amelyek Palléna holdjának felszínéről a különböző testekkel való ütközések következtében kiütöttek [23] .
E gyűrű 181 000–483 000 [33] 300 000 A fő anyagforrás az enceladusi gejzírek [25]
Phoebe gyűrűje ~ 6 000 000–16 300 000 [ 24 ] [25] ~ 6 000 000 [24] [25] Főleg apró, legfeljebb 10 cm átmérőjű részecskékből áll, az anyag forrása a Phoebe -ról lefújt por , ezért a pályájához hasonlóan 27°-kal meg van dőlve a többi gyűrűhöz képest [24] [25] .

Gyűrűk megfigyelései a Földről

Mivel a gyűrűk síkja egybeesik a Szaturnusz egyenlítőjének síkjával, és erősen hajlik a Szaturnusz pályájának síkjára - közel 27 fokkal, ezért a gyűrűk Földről való kilátása erősen függ a Szaturnusz helyzetétől a Nap körüli pályán [38] és sokkal kisebb mértékben - a Föld helyzetétől a pályán (annak köszönhetően, hogy a Szaturnusz pályája 2,5 fokkal dől az ekliptika síkjához). A Szaturnuszon egy év 29,5 földi évig tart, ebben az időszakban:

A Szaturnusz minden következő évében a földi megfigyelők számára ugyanez történik a gyűrűivel. 2022-ben a legutóbbi legnagyobb nyilvánosságra hozatal 1988-ban, 2002-ben és 2016-ban volt; az eltűnések 1995-ben [38] és 2009-ben voltak. 14 évente növekszik a gyűrűk nyílása, látható a Szaturnusz északi pólusa és gyűrűinek felé eső oldala [39] .

A kultúrában

Jegyzetek

  1. 1 2 3 Perelman Ya. I. Csillagászati ​​anagrammák // Szórakoztató csillagászat. - 7. kiadás - M . : Állami Műszaki és Elméleti Irodalmi Kiadó, 1954. - S. 120-122.
  2. 427. Galileo a Giuliano De' Medici Prágában. Firenze, 1610. november 13. // Le Opere di Galileo Galilei  (olasz) . - Firenze, 1900. - T. X. Carteggio. 1574-1610. - S. 474.
  3. Silkin, 1982 , p. 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 , p. 128.
  7. Encke. Über den Ring des Saturn  (német)  // Mathematische Abhandlungen der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Aus dem Jahre 1838. - 1840. - S. 8-9 .
  8. Dawes WR megjegyzések a Szaturnusz gyűrűjének homályos részének megfigyeléseihez, amelyeket Dr. Galle Berlinben 1838-ban  // A Royal Astronomical Society havi közleményei  . — Oxford University Press . — Vol. 11 . - P. 184-186 . - .
  9. Michele Dougherty, Larry Esposito, Stamatios Krimigis. Szaturnusz a Cassini-  Huygenstől . - Springer Science & Business Media, 2009. - 376. o.
  10. 1 2 3 Silkin, 1982 , p. 132.
  11. Sophie Kowalewsky. Zusätze und Bemerkungen zu Laplace Untersuchung über die Gestalt der Saturnsringe  (német)  // Astronomische Nachrichten. - Wiley-VCH , 1885. - Bd. 111 . - S. 37-48 . - .
  12. Silkin, 1982 , p. 134.
  13. Silkin, 1982 , p. 138-139.
  14. 1 2 Silkin, 1982 , p. 145.
  15. Silkin, 1982 , p. 142.
  16. Voyager 1 . // JPL/NASA webhely. Letöltve: 2016. március 15. Az eredetiből archiválva : 2016. július 1..
  17. Silkin, 1982 , p. 146.
  18. PDS: Mission Information . // JPL/NASA webhely. Letöltve: 2016. március 15. Az eredetiből archiválva : 2016. március 18..
  19. Voyager 2: In Depth . NASA weboldal . Letöltve: 2016. március 15. Az eredetiből archiválva : 2017. április 20.
  20. Michael Meltzer. Cassini-Huygens látogatása a Szaturnusznál : Történelmi küldetés a gyűrűs bolygóra  . — Springer, 2015. — 205. o.
  21. Cassini Solstice Mission: A Szaturnuszról és holdjairól . JPL/NASA webhely . Letöltve: 2016. március 15. Az eredetiből archiválva : 2016. március 24..
  22. Magát Pallene apró holdját is csak 2 évvel korábban fedezték fel, szintén Cassini szerint.
  23. 1 2 3 4 5 Hold által készített gyűrűk  . NASA (2006. október 11.). Letöltve: 2020. június 11. Az eredetiből archiválva : 2020. június 11.
  24. 1 2 3 4 Alekszandr Ponomarjov. A Szaturnusz gyűrűi még nagyobbnak bizonyultak . Popular Mechanics (2015. június 17.). Letöltve: 2017. október 5. Az eredetiből archiválva : 2017. október 6..
  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 Vlagyimir Koroljev . A hatodik bolygó gyűrűi , N+1 (2016. december 10.). Archiválva az eredetiből: 2020. július 24. Letöltve: 2020. május 10.
  26. 1 2 Andrej Merkulov . Lords of Saturn , Rossiyskaya Gazeta (2015. november 10.). Az eredetiből archiválva : 2016. április 13. Letöltve: 2020. május 9.
  27. A Szaturnusz gyűrűképző elmélete javasolta a Cassini eredmény magyarázatát . Gazeta.ru (2010. december 13.). Hozzáférés dátuma: 2011. január 11. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 23.
  28. Kristina Ulasovich . A tudósok megmagyarázzák a Szaturnusz N + 1 gyűrűinek megjelenését (2016. november 1.). Archiválva az eredetiből: 2020. július 24. Letöltve: 2020. május 11.
  29. 1 2 Surdin, 2018 , p. 206.
  30. 1 2 3 4 5 6 7 Freddie Wilkinson. A Szaturnusz  gyűrűi . The Astrophysics Spectator (2004. november 24.). Letöltve: 2020. május 20. Az eredetiből archiválva : 2020. szeptember 3.
  31. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Surdin, 2018 , p. 208.
  32. 1 2 3 4 5 6 C.C. Porco. Cassini Imaging Science: Kezdeti eredmények a Szaturnusz gyűrűin és a kis műholdakon   // Tudomány . - 2005. - február 25. ( 307. kötet , 5713. szám ). - P. 1226-1236 . — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203 . - doi : 10.1126/tudomány.1108056 .
  33. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Szaturnuszi gyűrűk  adatlap . NASA. Archiválva az eredetiből 2011. augusztus 23-án.
  34. 1 2 3 Surdin, 2018 , p. 209.
  35. D. Yu. Cvetkov. Titokzatos "küllők" a Szaturnusz gyűrűiben . Astronet (2006. november 27.). Letöltve: 2020. június 11. Az eredetiből archiválva : 2020. június 11.
  36. 1 2 C. C. Porco és munkatársai : Cassini Imaging Science: Initial Results on Saturn's rings and Small  Satellites . Archiválva az eredetiből 2011. augusztus 21-én.
  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  (angol) . Központi Csillagászati ​​Távirati Iroda . Nemzetközi Csillagászati ​​Unió (2006. október 11.). Letöltve: 2020. június 15. Az eredetiből archiválva : 2020. június 4.
  38. 1 2 Tsesevich V.P. § 46. A Szaturnusz és rendszere // Mit és hogyan figyeljünk meg az égen. - 6. kiadás - M . : Nauka , 1984. - S. 158-162. — 304 p.
  39. Friedman A.  6 év a Szaturnusz életében  //  Asztronet .

Irodalom

Linkek