Насколько тонки кольца Сатурна?

 

Ответ: они невероятно тонкие. Кольца Сатурна, несмотря на протяженность более чем 100 000 км от внутреннего к внешнему краю, могут иметь толщину всего 20 м.

 

Другими словами, если кольца сократить до 1 км в диаметре, они будут тоньше, чем острое лезвие бритвы.

 

Галилей был гигантом в истории науки. Он говорил, что одна и та же причина объясняет регулярные колебания маятника и падение всех тел. Но неудача в его научной карьере случилась…

 

…когда в 1610 он направил новомодный телескоп на Сатурн и заявил, что это была… «планета с ушами».

 

В следующем году Галилей решил, что у Сатурна две больших луны: по одной с каждой стороны. Но позже луны исчезли. Галилей умер, сбитый с толку.

 

Тайна была раскрыта только в 1655, когда Христиан Гюйгенс рассмотрел Сатурн в большой телескоп и заключил, что планета опоясана системой колец.

 

Когда Сатурн вращается вокруг Солнца, мы видим с Земли кольца изменяющими ориентацию: будучи повернуты ребром, они исчезают. Когда находятся под углом, они действительно похожи на уши.

 

В 1858 Джеймс Клерк Максвелл доказал, что если кольца твердые или жидкие, они не могут быть стабильными. Должно быть множество независимых частиц на орбите.

 

Частицы на 99 % состоят из водяного льда, что объясняет яркость колец. Несмотря на типичный размер в 1 см, размеры частиц колеблются от величины зернышка пыли до размера дома.

 

Полагают, что кольцам около 400 млн лет и они образовались, когда 250-км ледяная луна подошла слишком близко к Сатурну и была разрушена.

 

В начале 1980-х космический корабль НАСА Вояджер обнаружил, что кольца Сатурна на самом деле состоят из тысяч и тысяч узки) колечек.

 

В реальности Сатурн не имеет колец вообще — у него есть не сколько спиралей, подобных канавкам на старых виниловых пластинках.

 

Колебания обломков обусловливают «спиральные волны плотности», движущиеся наружу. При прохождении сжатых частиц они создают «временные» колечки.

 

Спиральные волны плотности также создают «спиральные рукава» Млечного Пути. Удивительно, что кольца Сатурна являются просто уменьшенной версией спиральной галактики.

 

Мог бы я плавать на Титане?

 

Титан, открытый Христианом Гюйгенсом в 1655, является крупнейшим спутником Сатурна и вторым по величине спутником в Солнечной системе. Он больше, чем планета Меркурий.

 

В 1944 Джерард Купер обнаружил на Титане метан. Это, определенно, является доказательством наличия атмосферы. Титан — единственная планетарная луна с реальной атмосферой.

 

Космический корабль Вояджер обнаружил, что атмосфера этой планеты очень плотная. Главный ее элемент — азот. Слои тумана, состоящего из органических молекул, закрывают поверхность от наблюдателя.

 

Атмосфера титана напоминает атмосферу древней Земли. Давление на поверхности в 1,45 раз больше земного. Однако температура на Титане намного ниже: -180 °C.

 

14 января 2005 европейский зонд Гюйгенс совершил мягкую посадку на Титан. Он обнаружил, что лед играет роль твердой породы, а жидкий метан — роль воды.

 

Космический корабль Кассини с использованием радара создал карту значительной части Титана. Были найдены озера жидкого метана и этана и доказательства бурь с метановыми дождями.

 

В Солнечной системе только Титан и Земля обладают жидкой поверхностью. Поэтому да: вы можете плавать там. Однако это было бы не очень полезно для здоровья.

 

Интересен также небольшой ледяной спутник Сатурна Энцелад; (500 км). Он имеет водные гейзеры, лед и пыль, что указывает на наличие подповерхностного океана.

 

Маленькие внутренние спутники с помощью своей гравитации создают систему колец Сатурна. Лучший пример: щель Кассини шириной 4700 км, образовавшаяся под действием гравитации Мимаса.

 

Многие еще меньшие кольцевые структуры, такие как узкие F-кольца и небольшие щели, возникли из-за гравитации малых соседних спутников или собственных лун.

 

Япет — странный двуликий Янус с темным и светлым полушариями. Гигантский экваториальный хребет, возможно, образовало под влиянием вещества колец.

 

Маленькая Феба (230 км), вероятно, является «кентавром»: объектом пояса Койпера, захваченным гравитацией Сатурна за пределами орбиты Нептуна.

 

Гиперион (328 км) — это странный, очень пористый объект, состоящий в основном из замерзшей воды. Он напоминает губку: пустое пространство составляет около 40 % его объема.

 

Почему Уран лежит на боку?

 

Так как все планеты родились из диска, вращающегося вокруг новорожденного Солнца, они должны вращаться вокруг вертикальной оси с экваторами, совпадающими с плоскостями их орбит.

 

Но есть два исключения: перевернутая Венера, вращающаяся в противоположном направлении по отношению к орбитальному движению, и Уран, который вращается, «лежа на боку».

 

Уран обращается вокруг Солнца за 84,3 года: он повернут северным полюсом к Солнцу и 42 года получает солнечный свет; затем полюса меняются, и наступают 42 года темноты.

 

Вопрос: почему Уран походит на упавшее сверху тело? Ответ: возможно, он был опрокинут столкновением с большим телом (Луна Земли появилась в результате подобного удара).

 

Проблема теории: спутники Урана, вращаясь вокруг его экватора, наклонены вместе с планетой. Трудно представить себе воздействие, которое наклонило бы и Уран, и его спутники.

 

В 2009 Гвенэл Буэ (Gwenael Boué) и Жак Ласкар (Jacques Laskar)  из Парижской обсерватории предложили альтернативную теорию.

 

Гравитация обломков диска, циркулирующих вокруг новорожденного Солнца, могла вызвать колебания при вращении новорожденного Урана или прецессию, как у вращающегося волчка.

 

Если у планеты когда-то была гигантская луна с массой, составляющей 0,1 % от массы планеты, колебания, в итоге, могли стать настолько сильными, что это опрокинуло бы планету на бок.

 

Но где же эта гигантская луна? Буэ и Ласкар предполагают, что она была похищена! Точнее, эти ученые говорят о трении между протопланетным диском и Ураном….

 

…вызвавшем «мигрирование» планеты через диск. Если это было так, то Уран прошел вблизи другой планеты-гиганта, чья гравитация захватила его луну.

 

Эта теория может показаться неправдоподобной. Однако для астрономов долгое время оставалось загадкой то, что только Уран — одна из четырех гигантских планет Солнечной системы — не имеет большой луны.

 

Кстати, Уран — самая близкая от нас планета, которая не была известна древним. Уильям Гершель обнаружил ее, находясь в собственном саду, Бат, Англия, 1781.

 

Гершель, немецкий иммигрант, назвал планету «Звездой Георга» в честь короля Георга III. Французы возразили. Немцы предложили название «Уран».

 

Открытие Гершеля удвоило известный размер Солнечной системы. У Урана, который в диаметре в 4 раза больше Земли, орбита приблизительно в 20 раз дальше от Солнца, чем у Земли.

 

Уран, несмотря на его положение на боку, довольно уныл и невыразителен. Большинство астрономов назвали его «самой скучной планетой».

 

62. Всегда ли Нептун был самой удаленной планетой?

 

Фактически Нептун был открыт и описан Галилео Галилеем в 1612. Он обнаружил его близко к Юпитеру, но ошибочно принял за звезду.

 

Существование планеты предполагали из-за необычной орбиты Урана. Она была вытянута невидимой планетой. Местоположение было рассчитано из законов тяготения Ньютона.

 

Вычисления выполнили в середине 1840-х Джон Куч Адамс в Англии (приближенно) и Урбен Леверье во Франции (более точно).

 

23 сентября 1846 Йохан Галле в Берлине обнаружил недостающую планету близко к тому положению, которое предсказал Леверье. Она была названа Нептуном в честь римского бога моря.

 

Первым (и единственным) космическим кораблем, посетившим Нептун, был Вояджер 2 от НАСА, 25 августа 1989. Он обнаружил новые луны и темные узкие кольца вокруг планеты.

 

Нептун, как и Земля, имеет голубой цвет. Такая окраска возникла из-за атмосферного метана. На планете бушуют сильные ветры, гигантские штормы, а облака тонкие, подобные перистым.

 

Нептун, имеющий 49 530 км в поперечнике, является самым маленьким из 4 гигантских планет. Он обращается вокруг своей оси за 16 ч 07 мин. Нептун находится в 4,48 млрд км от Солнца и совершает оборот вокруг него за ~165 лет.

 

Самая большая луна Нептуна — Тритон — найдена Ласселлом в 1846. Ее орбитальное движение противоположно направлению вращения Нептуна. Вероятно, этот объект, подобный Плутону, был захвачен из пояса Койпера.

 

Нептун в настоящее время — наиболее удаленная планета в Солнечной системе. Однако так было не всегда — по трем причинам…

 

1. В древности Сатурн был самой отдаленной из известных планет.

 

2. До августа 2006 Плутон, находящийся дальше всего от Солнца, считался планетой (Плутон был открыт в 1930).

 

3. Компьютерное моделирование показывает, что притяжение «мигрирующего» Юпитера, возможно, заставило Уран и Нептун поменяться местами после рождения Солнечной системы.

 

63. Почему Плутон больше не рассматривается как планета?

 

Американский астроном Персиваль Лоуэлл начал поиск 9-й планеты, так как, если принимать во внимание только притяжение Нептуна, движение Урана не укладывалось в расчеты.

 

После смерти Лоуэлла его обсерватория наняла на ферме в Канзасе юношу Клайда Томбо, который должен был выставлять и исследовать фотографические пластинки для «Планеты X».

 

18 февраля 1930 наступил триумф Томбо. Был найден новый объект на фотопластинках, выставленных несколькими неделями ранее. Об открытии Планеты X было объявлено 13 марта 1930.

 

Имя «Плутон» предложила 11-летняя Венеция Бёрни из Оксфорда, Англия. Это римский бог подземного мира. Две первые буквы — инициалы Персиваля Лоуэлла.

 

Орбита Плутона необычна. Она сильно наклонена (17°) к плоскостям орбит других планет и очень вытянута: колеблется между 4,4 и 7,4 млрд км от Солнца.

 

Плутон оказался слабее/меньше/легче, чем ожидали от 9-й планеты. Его масса, определенная с помощью луны Харон, обнаруженной в 1974, составляет менее 18 % от массы нашей Луны.

 

С 1992 сотни ледяных объектов были найдены вне орбиты Нептуна. Людям стало ясно, что Плутон — это просто очень большой объект пояса Койпера.

 

Вообще говоря, может быть даже чуть больше Плутона другой объект пояса Койпера (ОПК) — Эрида (Eris). У тела с диаметров 2300 км даже есть луна, Дисномия (Dysnomia).

 

Некоторые ОПК имеют чрезвычайно широкие/наклонные/вытянутые орбиты. Седна (Sedna), например, обращается вокруг Солнца за 12 000 лет в сравнении с 248 годами Плутона.

 

ОПК — ледяные остатки от формирования Солнечной системы. По современным оценкам, общее количество астероидов, чьи размеры превышают 100 км в диаметре, составляет приблизительно 100 000.

 

Статус Плутона изменился на Пражской конференции Международного астрономического союза, август 2006. Плутон был «понижен» с планеты до «карликовой планеты».

 

К счастью, Клайд Томбо не мог узнать об унизительном понижении в статусе его любимой планеты. Он умер в возрасте 90 лет в 1997.

 

Зонд НАСА Новые Горизонты, запущенный в январе 2006, пролетит над Плутоном и Хароном в июне 2015 перед тем, как достигнет, по крайней мере, двух других ОПК.