Сатурн известен своей блестящей системой колец. Кольца Сатурна являются самыми обширными из всех планетарных колец в этой солнечной системе, но кольца есть и у других планет, включая Юпитер и Нептун, которые являются планетами Юпитера.
Планеты Юпитера - это газовые планеты без твердой поверхности. Некоторые более крупные газовые гиганты образуют вокруг себя планетарные кольца, в то время как другие слишком малы или не имеют достаточного количества местной материи, чтобы втянуться в систему колец.
Так как же формируются эти системы колец и почему на одной планете есть кольца, а на другой нет? Давайте исследуем некоторые планеты с кольцами в Солнечной системе и то, как они появились.
Как формируются кольцевые системы
Кольцевые системы могут образовываться вокруг планет-гигантов, обладающих достаточным гравитационным притяжением, чтобы притягивать на свою орбиту маленькие луны, астероиды и другие объекты. «Когда Луна приближается к планете, ее приливные силы, то есть ее гравитационное притяжение с обеих сторон, достигают точки, когда гравитация Луны больше не может удерживать себя вместе», - объясняет доктор Вахе Перумян, главный профессор физики и астрономии. в Университете Южной Калифорнии. «Это известно как предел Роша, и он заставляет луну разрываться на части».
По мере того, как вращающаяся вокруг Луна снова и снова распадается на части, она измельчается до частиц воды, льда и пыли, путешествующих по гравитационной орбите, как вода, стекающая в канализацию. Тем не менее, системы колец являются временными структурами, так как ледяные частицы тают, если они находятся слишком близко к солнцу, а более мелкие частицы пыли притягиваются к планете, сгорая в атмосфере.
Кольца планет Солнечной системы
Все газовые гиганты нашей внешней Солнечной системы, включая Сатурн, Юпитер, Уран и Нептун, имеют свои собственные системы колец. Эти внешние планеты Солнечной системы имеют большие массы, чтобы притягивать кольцевые частицы, и они вращаются достаточно далеко от Солнца, чтобы водяной лед оставался замороженным.
Читайте дальше, чтобы узнать, чем каждая система колец отличается от планеты к планете.
Кольца Юпитера
Кольцевая система Юпитера состоит из четырех основных компонентов: самое внутреннее «кольцо гало», состоящее из частиц пыли; тонкое, слабое основное кольцо; и два тонких кольца. Кольца Юпитера вокруг внешней части системы обычно называют Кольцом Амальтеи и Кольцом Фив, названным в честь лун, которые предоставили необходимый материал после столкновений на высокой скорости.
Кольца Юпитера были впервые обнаружены в 1979 году во время первого пролета "Вояджера-1" и еще раз исследованы космическим кораблем "Галилео" в 1990-х годах. Хотя они вряд ли исчезнут при нашей жизни, кольца Юпитера потенциально сжимаются из-за сильного гравитационного притяжения планеты на эти тонкие слои колец.
Кольца Нептуна
Космический аппарат "Вояджер-2" сделал первые изображения колец Нептуна в 1989 году, используя методы звездного покрытия для измерения смещения ультрафиолетового света. С помощью этой техники «Вояджер-2» смог различить, что у Нептуна пять основных колец (Галле, Леверье, Лассель, Араго и Адамс) и четыре заметных кольцевых дуги (Либерте, Эгалите, Братство и Храбрость). Эти меньшие кольца образованы тусклыми, тонкими скоплениями микрометровой пыли, которую окружают четыре маленькие луны Нептуна.
Кольца Сатурна
Кольца Сатурна - самая обширная система колец среди всех планет в нашей Солнечной системе, что непреднамеренно делает этот газовый гигант одной из самых захватывающих планет, которые можно воссоздать для вашего научного проекта четвертого класса. Кольца Сатурна обычно делятся на 14 отдельных частей, причем кольцо D является ближайшим к планете, а кольцо E Сатурна и система колец Фиби - самыми удаленными.
Сатурн состоит в основном из водорода и гелия, и на самом деле это единственная планета в Солнечной системе с меньшей плотностью, чем вода. Эта отражающая газовая структура, обрамленная характерной системой в форме диска, делает ее одной из самых далеких планет, которые вы можете наблюдать в ночном небе с помощью небольшого телескопа. Если вы надеетесь мельком увидеть это небесное чудо, планета и ее кольца видны большую часть года, кроме января и февраля, когда она находится ближе всего к Солнцу. Однако ярче всего Сатурн появляется, когда достигает оппозиции в августе и сентябре.
Кольца Урана
Уран имеет два набора колец. Астроном и ученый Джеймс Л. Эллиот и его команда открыли внутренние кольца 10 марта 1977 года, которые состоят из девяти различных колец. Это открытие является более поздним в истории исследования космоса из-за того, что кольца Урана состоят из более крупных тел, чем его родственные планеты, Юпитер и Нептун. Из-за отсутствия пыли и более мелких частиц кольца Урана кажутся тонкими и слегка непрозрачными для земных обсерваторий.
Одно из двух внешних колец красноватое, как и многие другие кольца Солнечной системы, а другое внешнее кольцо синее, как кольцо E Сатурна.
Почему у Земли нет собственной системы колец?
Хотя Земля не является малой планетой, она не обладает массой планет-гигантов, таких как Уран и Нептун. Поскольку предел Роша является основным механизмом создания колец, и это явление происходит на расстоянии, примерно в 1,5-2,5 раза превышающем радиус планеты, луна или астероид должны были бы пройти в пределах примерно 5 592 миль (9 000 километров) от нашей планеты. планета развалится на части.
На нашем ночном небе видно, что у Земли есть гравитация, необходимая для формирования лун; однако маловероятно, что материя достаточно мала, чтобы сформировать собственную систему колец.
Исследование колец Сатурна
Знаменитый астроном Галилео Галилей открыл кольца Сатурна в 1610 году н.э., и с тех пор большинство астрономов предполагают, что кольца Сатурна, вероятно, образовались одновременно с планетой-гигантом примерно 4,5 миллиарда лет назад.
Однако космический зонд «Кассини» был запущен для проведения исследований дальнего космоса в 1997 году, и с 2004 по 2017 год он провел более десяти лет, исследуя, записывая и передавая данные, которые проливают свет на эту далекую планету.
Миссия «Кассини» преследовала несколько целей, включая исследование точного состава и структуры кольцевой системы шириной 175 226 миль (282 000 километров) и поверхностей ее спутников.
Миссия Кассини провела несколько лет, исследуя магнитные эффекты ближайших спутников Сатурна. Эти объекты варьируются в размерах от маленьких спутников, таких как Мимас, которые настолько малы, что не могут сохранять круглую форму, до гигантских спутников, таких как Титан, который больше любой карликовой планеты в Солнечной системе. Кассини также изучил поведение атмосферы Сатурна и узнал больше об изменчивости времени на Титане, крупнейшем спутнике Сатурна.
Во время своего новаторского путешествия «Кассини» отправил обратно некоторые из самых новаторских данных, которые заставили ученых пересмотреть то, что мы думаем, что знаем о нашей Солнечной системе и космосе за ее пределами.
Одним из наиболее разбивающих гипотез выводов Кассини о мире Сатурна был относительно молодой возраст его колец.
«Если бы вы вернулись во времена динозавров, примерно 100 миллионов лет назад, и посмотрели бы на Сатурн, вы бы не увидели никаких колец», - говорит Перумян. «Кольца Сатурна чрезвычайно молоды по сравнению с возрастом Солнечной системы».
Интересно
В феврале 2023 года астрономы из Университета Шеффилда опубликовали в журнале Nature исследование о новой системе колец, обнаруженной командой в нашей Солнечной системе. Кольца находятся вокруг Квавара, карликовой планеты, вращающейся вокруг Нептуна. Кольца слишком малы, чтобы их можно было увидеть напрямую; вместо этого команда обнаружила систему колец, наблюдая затмение, что означает, что свет от фоновой звезды блокировался Кваваром, когда он вращался вокруг Солнца. Что делает эту кольцевую систему особенно уникальной, так это то, что она в два раза дальше, чем то, что ученые ранее считали максимальным пределом в соответствии с пределом Роша, который является внешним пределом, в котором кольцевые системы, как считалось, могли выжить.