Кольцы Сатурна

Галоўныя кольцы Сатурна

Хвалі ў кольцах Сатурна

Кольцы Сатурна — канцэнтрычныя утварэньні рознай яркасьці, як бы ўкладзеныя адзін на аднаго, і ўтвараюць адзіную плоскую сыстэму невялікай таўшчыні, якая разьмяшчаецца ў экватарыяльнай плоскасьці Сатурна. Кольца вакол Сатурна ўпершыню назіраў Г. Галілей у 1610, але з-за нізкай якасьці тэлескопу ён прыняў бачныя па баках плянэты часткі кольцаў за спадарожнікі Сатурна.

Прырода кольцаў

Правільнае апісаньне кольцаў Сатурна даў Крыстыян Гюйгэнс (1659), а Джавані Касіні неўзабаве паказаў, што яно складаецца з двух канцэнтрычных складнікаў — кольцаў А і В, падзеленых цёмным прамежкам (так званым «дзяленьнем Касіні»). Шмат пазьней (у 1850) амэрыканскі астраном У. Бонд адкрыў унутранае слаба сьветлае кальцо С, а ў 1969 было выяўлена яшчэ больш слабае й блізкае да плянэты кальцо D. Яркасьць кальца D не перавышае 1/20 яркасьці самога яркага кальца — кальца В. Кольцы разьмешчаныя на наступных адлегласьцях ад плянэты: А — ад 138 да 120 тыс. км, В — ад 116 да 90 тыс. км, С — ад 89 да 75 тыс. км і D — ад 71 тыс. км амаль да паверхні Сатурна.

Прырода кольцаў Сатурна стала яснай пасьля таго, як ангельскі фізык Джэймс Клерк Максвэл (у 1859) і расейскі матэматык Соф'я Кавалеўская (у 1885) рознымі мэтадамі давялі, што ўстойлівым існаваньне кальца вакол плянэты можа быць толькі ў тым выпадку, калі яно складаецца з сукупнасьці асобных малых цел: суцэльнае цьвёрдае або вадкае кольца было бы разарванае сілай прыцягненьня плянэты.

Гэтая тэарэтычная выснова ў канцы XIX стагодзьдзя была па-эмпірычнаму пацьверджана незалежна адзін ад другога А. А. Белапольскім (Расея), Дж. Кілерам (ЗША) і А. Дэландрам (Францыя), якія сфатаграфавалі спэктар Сатурна з дапамогай шчыліннага спэктрографа й на аснове эфэкту Доплэра—Фіза выявілі, што вонкавыя часткі кольцаў Сатурна круцяцца павольней, чым унутраныя. Вымераныя хуткасьці апынуліся роўнымі тым, якія мелі бы спадарожнікі Сатурна, калі бы яны знаходзіліся на тых жа адлегласьцях ад плянэты.

Склад

На працягу 29,5 гадоў з Зямлі кольца Сатурна двойчы былі бачныя ў максымальным расчыненьні й двойчы быў пэрыяды, калі Сонца й Зямля знаходзіліся ў плоскасьці кольцаў, і тады кольцы альбо асьвятляюцца Сонцам «з рабра», альбо яно для зямнога назіральніка відаць «з рабра». У гэты пэрыяд кольца амаль зусім ня бачныя, што сьведчыць аб іх вельмі малой таўшчыні. Розныя дасьледнікі, якія засноўваюцца на візуальных і фотамэтрычных назіраньнях, іх тэарэтычнай апрацоўцы, прыходзяць да заключэньня, што сярэдняя таўшчыня кольцаў складае ад 10 см да 10 км. Вядома, кольца такой таўшчыні ўбачыць зь Зямлі «з рабра» немагчыма. Памеры цьвёрдых цел у кольцах ацэньваюцца ад $10^{-1}$ да $10^{3}$ см з перавагай груд дыямэтрам каля 1 м, што пацьвярджаецца й назіраным адлюстраваньнем радыёхваль ад кольцаў Сатурна.

Хімічны склад рэчыва кольцаў, відаць, аднолькавы ва усіх чатырох складнікаў, розная ў іх толькі ступень запаўненьня прасторы грудамі. Спэктар кольцаў Сатурна істотна адрозьніваецца ад спэктру самога Сатурна; спэктар паказвае на падвышаную адбівальную здольнасьць кольцаў у блізкай інфрачырвонай вобласьці (2,1 і 1,5 мкм), што адпавядае адлюстраваньню ад лёду ${H_{2}}O$. Можна лічыць, што целы, утваральныя кольцы Сатурна, альбо пакрытыя лёдам альбо шацьцю, альбо складаюцца зь лёду. У апошнім выпадку масу ўсіх кольцаў можна ацаніць у $10^{24}$ г, гэта значыць на 5 парадкаў менш масы самой плянэты. Тэмпэратура кольцаў Сатурна, відаць, блізкая да раўнаважкай, гэта значыць да 80°К.

Па апошніх дадзеных, кольцы Сатурна хутка эвалюцыянуюць. Пры параўнаньні здымкаў «Касіні» і «Вояджэраў» былі выяўленыя істотныя зьмены, напрыклад, кальцо D стала больш бляклым.

Асноўныя кольцы Сатурна

Назва	Адлегласьць да цэнтра Сатурна (км)	Шырыня (км)	Названа ў гонар
Кольца D	67 000 — 74 500	7 500
Кольца C	74 500 — 92 000	17 500
Шчыліна Кулона	77 800	100	Шарль Кулон ???
Шчыліна Максвэла	87 500	270	Джэймс Клерк Максвэл
Кольца B	92 000 — 117 500	25 500
Дзяленьне Касіні	117 500 — 122 200	4 700	Джавані Касіні
Шчыліна Гюйгэнса	117680	285 — 440	Крыстыян Гюйгэнс
Кольца A	122 200 — 136 800	14 600
Дзяленьне Энкле	133 570	325	Іяган Энкле
Шчыліна Кілера	136 530	35	Джэймс Кілер
R/2004 S 1	137 630	?
R/2004 S 2	138 900	?
Кольца F	140 210	30 — 500
Кольца G	165 800 — 173 800	8 000
Кольца E	180 000 — 480 000	300 000