Ringe af Saturn

Saturns ringe er et system af flade koncentriske formationer af is og støv placeret i planeten Saturns ækvatorialplan . Hovedringene er navngivet med latinske bogstaver i den rækkefølge, de blev opdaget. De er blevet undersøgt af adskillige automatiske interplanetariske stationer (AMS), især i detaljer af Cassini-rumfartøjet . Faktisk har de en kompleks struktur, der deler sig i adskillige tyndere ringe adskilt af såkaldte mellemrum. Udsigten fra Jorden er meget afhængig af Saturns placering i kredsløb.

Observations- og forskningshistorie

Den første til at se Saturns ringe var Galileo Galilei : i 1610 observerede han dem med sit teleskop ved 20x forstørrelse, men identificerede dem ikke som ringe. Han mente, at han så Saturn "tredoblet", med to vedhæng af ukendt karakter på siderne, og chifrerede dette som et anagram smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras . Det blev tydet som lat.  Altissimum planetam tergeminum obseruaui "Jeg observerede den højeste planet tredobbelt" [1]  - udskriften blev offentliggjort i et brev fra Galileo til Giuliano de Medici den 13. november 1610 [2] . I 1612 blev ringene set på kanten, så de blev usynlige, når de blev set gennem et teleskop, hvilket undrede Galileo. Senere dukkede de op igen [3] .

Christian Huygens var den første til at foreslå, at Saturn er omgivet af en ring. En hollandsk videnskabsmand byggede et refraktorteleskop med 50x forstørrelse, meget større end Galileos teleskop, hvorigennem han observerede Saturn. Huygens offentliggjorde resultaterne af observationen i 1656 også i form af et anagram [1] i sit værk "De Saturni Luna observatio nova" [4] . Han gav afkodningen af ​​anagrammet i 1659 i værket "Systema Saturnium": lat.  Annulo cingitur, tenui, plano, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinato [5] ( Ringen er omgivet af en tynd, flad, intetsteds rørende, hælder til ekliptika [1] ).

I 1675 fastslog Giovanni Domenico Cassini , at Saturns ring bestod af to dele, adskilt af et mørkt mellemrum, som senere blev kaldt opdelingen (eller mellemrummet) af Cassini . I det 19. århundrede foreslog V. Ya. Struve at kalde den ydre del ring A og den indre del ring B [6] .

I 1837 bemærkede Johann Franz Encke et hul i A-ringen, som blev kaldt Encke-afdelingen [6] . Et år senere opdagede Johann Gottfried Galle en ring inde i ring B [7] [8] , men hans opdagelse blev ikke taget alvorligt og blev først anerkendt efter genopdagelsen af ​​denne ring i 1850 af W.C. Bond , D.F. Bond og W.R. Daves [9 ] ; den blev kendt som C-ringen, eller crepe-ringen [10] .

På et tidspunkt foreslog Laplace , at Saturns ringe består af et stort antal mindre hele ringe [10] . I 1859 viste James Clerk Maxwell , at Laplace ikke havde helt ret: Ringene kan ikke være solide faste formationer, for så ville de være ustabile og blive revet fra hinanden. Han foreslog, at ringene er sammensat af mange små partikler [10] . I sit eneste astronomiske arbejde, udgivet i 1885, viste Sophia Kovalevskaya , at ringe hverken kan være flydende eller gasformige [11] . Maxwells antagelse blev bevist i 1895 ved spektroskopiske observationer af ringene af Aristarkh Belopolsky ved Pulkovo og James Edward Keeler ved Allegheny Observatory [12] .

Siden begyndelsen af ​​rumalderen (midten af ​​det 20. århundrede) har fire AMS fløjet i området omkring Saturns ringe . Så i 1979 nærmede Pioneer 11 AMS skydækket af Saturn i en afstand af 20.900 km . Ifølge data transmitteret af Pioneer-11 blev F-ringen [13] og G-ringen [14] opdaget . Ringenes temperatur blev målt: -203 °C på Solen og -210 °C i Saturns skygge [15] . I 1980 nærmede Voyager 1 AMS Saturns skydække i en afstand af 64.200 km [16] . Ifølge billederne af Voyager 1 blev det fundet, at Saturns ringe består af hundredvis af smalle ringe [14] . Fra de ydre og indre sider af F-ringen blev to "hyrde"-satellitter opdaget, senere kaldet Prometheus og Pandora ) [17] . I 1981 nærmede Voyager 2 AMS sig Saturn i en afstand af 161.000 km fra dens centrum [18] . Ved at bruge et fotopolarimeter , der fejlede på Voyager 1, var Voyager 2 i stand til at observere ringene i meget højere opløsning og opdage mange nye ringe [19] .

Så i 2004 nærmede Cassini AMS skydækket af Saturn i en afstand af 18.000 km og blev en kunstig satellit for Saturn [20] . Cassini-billederne er indtil videre de mest detaljerede af alle opnåede, nye ringe er blevet opdaget fra dem [21] . Så i 2006 blev de opdaget i kredsløbene af satellitterne til Pallene [22] og Janus og Epimetheus [23] .

Først for relativt nylig, i 2009, blev den største ring, Phoebe-ringen, ved hjælp af det infrarøde rumteleskop Spitzer opdaget med en diameter på mere end 10 millioner kilometer [24] [25] .

Også videnskabsmænd antog tilstedeværelsen af ​​et system af ringe nær Saturns måne Rhea , men denne formodning blev ikke bekræftet [25] .

Ringenes oprindelse

Der er 2 hovedhypoteser:

Så ifølge en af ​​modellerne foreslået af amerikaneren Robin Canap , var årsagen til dannelsen af ​​ringene flere på hinanden følgende absorptioner af Saturn af sine satellitter. Næsten alle adskillige store (halvanden gange så stor som Månen) satellitter dannet ved solsystemets daggry faldt gradvist ned i Saturns indvolde på grund af gravitationspåvirkning. I færd med at gå ned fra deres baner langs en spiralbane, blev de ødelagt. Samtidig forblev den lette iskomponent i rummet, mens de tunge mineralske komponenter blev absorberet af planeten. Efterfølgende blev isen fanget af tyngdekraften af ​​den næste Saturns satellit, og cyklussen blev gentaget. Da Saturn fangede den sidste af sine originale satellitter, som blev til en kæmpe iskugle med en solid mineralkerne, dannede der sig en "sky" af is omkring planeten, hvoraf fragmenter havde fra 1 til 50 kilometer i diameter og dannede den primære ring af Saturn. Med hensyn til masse overskred den det moderne system af ringe med 1000 gange, men i løbet af de næste 4,5 milliarder år førte kollisionerne af de isblokke, der dannede det, til knusning af is til størrelsen af ​​hagl. Samtidig blev det meste af stoffet absorberet af planeten og også tabt under interaktionen med asteroider og kometer, hvoraf mange også blev ødelagt af Saturns tyngdekraft [27] .

Ifølge en anden teori blev ringene ifølge beregningerne fra en gruppe japanske og franske videnskabsmænd dannet under ødelæggelsen af ​​store himmellegemer fra Kuiperbæltet , hvor tilgangen ofte fandt sted under det sene tunge bombardement for 4 milliarder år siden [28] .

Egenskaber og struktur

Cirkulationsplanet for systemet af ringe falder sammen med planet for Saturns ækvator [29] , det vil sige, at det hælder 26,7° i forhold til kredsløbsplanet omkring Solen. Ringene er en Keplersk skive, det vil sige, at deres partikler udfører differentiel rotation , hvorfor de konstant kolliderer med hinanden. Disse kollisioner bliver en kilde til termisk energi og er årsag til spaltning i tyndere ringe. Ud over denne faktor forårsager asymmetrien af ​​Saturns tyngdekraft, dens magnetfelt og interaktion med dens satellitter også udsving i kredsløbene for de partikler, der udgør ringene, deres afvigelser fra den cirkulære form og præcession [30] .

Ringene består af vandis med blandinger af silikatstøv [31] og organiske forbindelser. Andelen og sammensætningen af ​​urenheder bestemmer forskellene i ringenes farve og lysstyrke [32] . Partikelstørrelsen af ​​materialet i dem er fra centimeter til snesevis af meter; det meste af massen består af partikler med en størrelse i størrelsesordenen en meter [30] . I nogle dele af ringene er fine partikler sammensat af sne [31] . Tykkelsen af ​​ringene er ekstrem lille i forhold til deres bredde (for det meste fra 5 til 30 m), mens selve stoffet kun fylder omkring 3 % af volumenet (alt andet er tomt rum) [30] . Den samlede masse af detritalt materiale i systemet af ringe er anslået til 3×10 19 kilogram [30] [25] .

Hovedelementerne i strukturen af ​​Saturns ringe
Navn Afstand til centrum af Saturn, km Bredde, km Tykkelse, m Ejendommeligheder
D ring 67.000-74.500 [33] 7500 [25] Den har ikke en skarp indre grænse, den passerer jævnt ind i de øvre lag af Saturns atmosfære [31] ; indeholder små krystaller af vand og metan -is [34] .
Ring C 74.500-92.000 [33] [31] 17 500 [25] 5 [33] Også kaldet intern, den består af partikler op til 2 m i størrelse [31] , den indeholder omkring 1/3000 af hele massen af ​​fragmenteringsmateriale af ringene [25] .
Colombo kløft 77 800 omkring 150 [25] Indeholder en lille ring indeni, der er i orbital resonans med Titan [25] .
Maxwell slids 87 490 [33] 270
obligationsgab 88 690—88 720 tredive
Daves gab 90 200—90 220 tyve
Ring B 92.000-117.580 [33] 25 500 [25] 5-10 [33] Den lyseste af alle ringe [31] ; indeholder i sig selv satellitten S/2009 S 1 ; karakteristiske træk: lodrette formationer på yderkanten med en højde på mere end 2,5 kilometer [25] , samt forstyrrelser forårsaget af interaktion med Mimas -satellitten [30] [32] ; radiale detaljer (de såkaldte "eger", eng.  eger ), hvis karakter stadig ikke er helt klar [35] .
Division af Cassini 117 580-122 170 [33] ~4500 [25] 20 [33] Den indeholder i sig selv et materiale, der i farve og optisk tykkelse ligner C-ringens materiale (partikler med en gennemsnitlig størrelse på 8 m [31] ), samt "rigtige" spalter [25] ; er i en 2:1 orbital resonans med Mimas [30] .
Huygens gab 117 680 300 [25]
Herschels hul 118 183—118 285 102
Russells slids 118 597—118 630 33
Jeffreys hul 118 931—118 969 38
Kuiper Gap 119 403—119 406 3
Laplace slids 119 848—120 086 238
Bessel kløft 120 236—120 246 ti
Barnards spalte 120 305—120 318 13
Ring A 122 170-136 775 [33] [31] 14 600 [25] 10-30 [33] [25] Den kaldes også ekstern, består af partikler op til 10 m i størrelse [31] , regnes for en af ​​de yngste, indeholder satellitter Pan , Daphnis , Atlas og store huller [25] ; der er forstyrrelser på den indre grænse forårsaget af interaktionen med satellitten Janus [30] .
Encke Gap 133 590 [33] 325 [25] [32] Falder sammen med Pans satellits kredsløb [32] .
Keelers slids 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 holdes gravitationsmæssigt af "hyrde"-månerne Prometheus og Pandora [25] [34] ; banen er let forlænget: e = 0,0026 [33]
Ring of Janus - Epimetheus (R/2006 S 1) ~151 500 [37] 5000 [23] [37] Består af partikler slået ud fra overfladen af ​​månerne Janus og Epimetheus ved kollisioner med forskellige kroppe [23]
G ring 166.000-175.000 [25] ~9000 [25] Nær yderkanten findes satellitten Egeon , som har samlet en lille tæt bue af ringmateriale omkring sig, der strækker sig over 1/6 af cirklen [25] .
Ring of Pallena (R/2006 S 2) ~212.000 [37] 2500 [23] [37] Den består af partikler slået ud fra overfladen af ​​Pallenas måne ved kollisioner med forskellige kroppe [23] .
E ring 181.000-483.000 [33] 300.000 Hovedkilden til materiale er Enceladus gejsere [25]
Ring af Phoebe ~ 6.000.000-16.300.000 [ 24 ] [25] ~ 6.000.000 [24] [25] Den består hovedsageligt af små partikler op til 10 cm i diameter, kilden til materialet er støv, der blæses af Phoebe , derfor hælder den, ligesom dens bane, 27° i forhold til andre ringe [24] [25] .

Observationer af ringe fra Jorden

Da ringenes plan falder sammen med planet for Saturns ækvator, og det til gengæld er stærkt hældende til planet for Saturns kredsløb - med næsten 27 grader, afhænger synet af ringene fra Jorden stærkt af Saturns placering i kredsløb om Solen [38] og i meget mindre grad - fra Jordens position i dens bane (på grund af det faktum, at Saturns kredsløb hælder 2,5 grader til ekliptikaplanet). Et år på Saturn varer 29,5 jordår i denne periode:

I hvert næste år på Saturn, for jordiske observatører, sker det samme med dens ringe. For 2022 var de sidste maksimale afsløringer i 1988, 2002 og 2016; forsvindinger var i 1995 [38] og 2009. Hvert 14. år øges ringenes åbning, Saturns nordpol og siden af ​​dens ringe, der vender mod den, er synlige [39] .

I kultur

Noter

  1. ↑ 1 2 3 Perelman Ya. I. Astronomiske anagrammer // Underholdende astronomi. - 7. udg. - M . : Statens forlag for teknisk og teoretisk litteratur, 1954. - S. 120-122.
  2. ↑ 427. Galileo a Giuliano De' Medici i Praga. Firenze, 13. november 1610 // Le Opere di Galileo Galilei  (italiensk) . - Firenze, 1900. - T. X. Carteggio. 1574-1610. - S. 474.
  3. ↑ Silkin, 1982 , s. 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 , s. 128.
  7. ↑ Encke. Über den Ring des Saturn  (tysk)  // Mathematische Abhandlungen der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Aus dem Jahre 1838. - 1840. - S. 8-9 .
  8. ↑ Dawes WR Bemærkninger om observationerne af den obskure del af Saturns ring, lavet af Dr. Galle i Berlin i 1838  // Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society  . — Oxford University Press . — Bd. 11 . - S. 184-186 . - .
  9. ↑ Michele Dougherty, Larry Esposito, Stamatios Krimigis. Saturn fra Cassini–  Huygens . - Springer Science & Business Media, 2009. - S. 376.
  10. ↑ 1 2 3 Silkin, 1982 , s. 132.
  11. ↑ Sophie Kowalewsky. Zusätze und Bemerkungen zu Laplace's Untersuchung über die Gestalt der Saturnsringe  (tysk)  // Astronomische Nachrichten. - Wiley-VCH , 1885. - Bd. 111 . - S. 37-48 . - .
  12. ↑ Silkin, 1982 , s. 134.
  13. ↑ Silkin, 1982 , s. 138-139.
  14. ↑ 1 2 Silkin, 1982 , s. 145.
  15. ↑ Silkin, 1982 , s. 142.
  16. ↑ Voyager 1 . // JPL/NASAs hjemmeside. Hentet 15. marts 2016. Arkiveret fra originalen 1. juli 2016.
  17. ↑ Silkin, 1982 , s. 146.
  18. ↑ PDS: Mission Information . // JPL/NASAs hjemmeside. Hentet 15. marts 2016. Arkiveret fra originalen 18. marts 2016.
  19. ↑ Voyager 2: In Depth . NASA hjemmeside . Hentet 15. marts 2016. Arkiveret fra originalen 20. april 2017.
  20. ↑ Michael Meltzer. Cassini-Huygens besøg i Saturn : En historisk mission til den ringede planet  . — Springer, 2015. — S. 205.
  21. ↑ Cassini Solstice Mission: Om Saturn og dens måner . JPL/NASAs hjemmeside . Hentet 15. marts 2016. Arkiveret fra originalen 24. marts 2016.
  22. ↑ Selve Pallenes lille måne blev opdaget kun 2 år tidligere, også ifølge Cassini.
  23. ↑ 1 2 3 4 5 Månelavede ringe  . NASA (11. oktober 2006). Hentet 11. juni 2020. Arkiveret fra originalen 11. juni 2020.
  24. ↑ 1 2 3 4 Alexander Ponomarev. Saturns ringe viste sig at være endnu større . Populær mekanik (17. juni 2015). Hentet 5. oktober 2017. Arkiveret fra originalen 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 . Ringe på den sjette planet , N+1 (10. december 2016). Arkiveret fra originalen den 24. juli 2020. Hentet 10. maj 2020.
  26. ↑ 1 2 Andrey Merkulov . Lords of Saturn , Rossiyskaya Gazeta (10. november 2015). Arkiveret fra originalen den 13. april 2016. Hentet 9. maj 2020.
  27. ↑ Saturns ringdannelsesteori foreslog at forklare Cassinis resultat . Gazeta.ru (13. december 2010). Dato for adgang: 11. januar 2011. Arkiveret fra originalen 23. august 2011.
  28. ↑ Kristina Ulasovich . Forskere forklarer udseendet af Saturns ringe , N + 1 (1. november 2016). Arkiveret fra originalen den 24. juli 2020. Hentet 11. maj 2020.
  29. ↑ 1 2 Surdin, 2018 , s. 206.
  30. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Freddie Wilkinson. Saturns  ringe . Astrophysics Spectator (24. november 2004). Hentet 20. maj 2020. Arkiveret fra originalen 3. september 2020.
  31. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Surdin, 2018 , s. 208.
  32. ↑ 1 2 3 4 5 6 C.C. Porco. Cassini Imaging Science: Indledende resultater på Saturns ringe og små satellitter   // Videnskab . - 2005. - 25. februar ( bd. 307 , iss. 5713 ). - S. 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 Saturnske Ringe  Faktaark . NASA. Arkiveret fra originalen den 23. august 2011.
  34. ↑ 1 2 3 Surdin, 2018 , s. 209.
  35. ↑ D. Yu. Tsvetkov. Mystiske "eger" i Saturns ringe . Astronet (27. november 2006). Hentet 11. juni 2020. Arkiveret fra originalen 11. juni 2020.
  36. ↑ 1 2 C. C. Porco et al. Cassini Imaging Science: Indledende resultater på Saturns ringe og små  satellitter . Arkiveret fra originalen den 21. august 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  (engelsk) . Centralbureauet for Astronomiske Telegrammer . International Astronomical Union (11. oktober 2006). Hentet 15. juni 2020. Arkiveret fra originalen 4. juni 2020.
  38. ↑ 1 2 Tsesevich V.P. § 46. Saturn og dets system // Hvad og hvordan man observerer på himlen. - 6. udg. - M . : Nauka , 1984. - S. 158-162. — 304 s.
  39. ↑ Friedman A.  6 år i Saturns liv  //  Astronet .

Litteratur

Links

  Gå til Wikidata-elementet  I bibliografiske kataloger
 planetringe
planetringe _
Hypotetisk
Dværgplanet ringehaumei
Ikke opdagetPluto
Ringe af satellitter og asteroider
HypotetiskRhea
relaterede emner
  • Kategori " Ringsystemer af planeter "
  • Portal "Astronomi"
 Saturn
Største satellitter Ægte farver billede af Saturn samlet fra Voyager 2 billeder
Egenskaber
Undersøgelse
AndetListe over asteroider, der krydser Saturns kredsløb
  • Kategori " Saturn "
  • Portal "Astronomi"
  • Wikimedia Commons: Saturn