Saturnuksen renkaat ovat järjestelmä, jossa on litteitä samankeskisiä jää- ja pölymuodostelmia, jotka sijaitsevat Saturnuksen päiväntasaajan tasolla . Päärenkaat on nimetty latinalaisilla kirjaimilla siinä järjestyksessä, jossa ne löydettiin. Useat automaattiset planeettojenväliset asemat (AMS) ovat tutkineet niitä, erityisesti Cassini-avaruusalus . Itse asiassa niillä on monimutkainen rakenne, ja ne jakautuvat lukuisiin ohuempiin renkaisiin, joita erottavat ns. Näkymä maapallolta riippuu suuresti Saturnuksen sijainnista kiertoradalla.
Ensimmäinen, joka näki Saturnuksen renkaat Galileo Galilei : vuonna 1610 hän tarkkaili niitä kaukoputkellaan 20-kertaisella suurennuksella, mutta ei tunnistanut niitä renkaiksi. Hän uskoi näkevänsä Saturnuksen "kolminkertaisena", jonka sivuilla oli kaksi tuntematonta lisäystä, ja salasi tämän anagrammiksi smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras . Se tulkittiin lat. Altissimum planetam tergeminum obseruaui "Havaitsin korkeimman planeetan kolminkertaisen" [1] - transkriptio julkaistiin Galileon kirjeessä Giuliano de Medicille 13. marraskuuta 1610 [2] . Vuonna 1612 renkaat nähtiin reunassa, joten niistä tuli näkymättömiä kaukoputken läpi katsottaessa, mikä hämmentyi Galileoa. Myöhemmin ne ilmestyivät uudelleen [3] .
Christian Huygens ehdotti ensimmäisenä, että Saturnusta ympäröi rengas. Hollantilainen tiedemies rakensi refraktoriteleskoopin 50-kertaisella suurennuksella, paljon suuremmalla kuin Galileon kaukoputkella, jonka läpi hän tarkkaili Saturnusta. Huygens julkaisi havainnon tulokset vuonna 1656 myös anagrammin muodossa [1] teoksessaan "De Saturni Luna observatio nova" [4] . Hän antoi anagrammin dekoodauksen vuonna 1659 teoksessa "Systema Saturnium": lat. Annulo cingitur, tenui, plano, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinato [5] ( Rengasta ympäröi ohut, litteä, ei kosketa mihinkään, kallistuu ekliptiikkaan [1] ).
Vuonna 1675 Giovanni Domenico Cassini päätti, että Saturnuksen rengas koostui kahdesta osasta, joita erottaa tumma rako, jota myöhemmin kutsuttiin Cassinin jakoksi (tai aukoksi) . 1800-luvulla V. Ya. Struve ehdotti ulomman osan nimeämistä renkaaksi A ja sisäosaa renkaaksi B [6] .
Vuonna 1837 Johann Franz Encke huomasi aukon A-renkaassa, jota kutsuttiin Encke-divisioonaksi [6] . Vuotta myöhemmin Johann Gottfried Galle löysi renkaan B-renkaan sisältä [7] [8] , mutta hänen löytöään ei otettu vakavasti, ja se tunnistettiin vasta sen jälkeen, kun W.C. Bond , D.F. Bond ja W.R. Daves löysivät tämän sormuksen uudelleen vuonna 1850 [9 ] ; se tunnettiin C-renkaana tai kreppirenkaana [10] .
Aikoinaan Laplace ehdotti, että Saturnuksen renkaat koostuvat suuresta määrästä pienempiä kokonaisia renkaita [10] . Vuonna 1859 James Clerk Maxwell osoitti, että Laplace ei ollut aivan oikeassa: renkaat eivät voi olla kiinteitä muodostelmia, koska silloin ne olisivat epävakaita ja repeytyisivät. Hän ehdotti, että renkaat koostuvat monista pienistä hiukkasista [10] . Sophia Kovalevskaya osoitti ainoassa tähtitieteellisessä työssään, joka julkaistiin vuonna 1885, että renkaat eivät voi olla nestemäisiä eivätkä kaasumaisia [11] . Maxwellin oletus vahvistettiin vuonna 1895 Aristarkh Belopolskyn Pulkovossa ja James Edward Keelerin Alleghenyn observatoriossa [12] renkaiden spektroskopisilla havainnoilla .
Avaruusajan alusta (1900-luvun puolivälissä) Saturnuksen renkaiden alueella on lentänyt neljä AMS :ää . Joten vuonna 1979 Pioneer 11 AMS lähestyi Saturnuksen pilvipeitettä 20 900 km :n etäisyydellä . Pioneer-11:n lähettämien tietojen mukaan F-rengas [13] ja G-rengas [14] löydettiin . Renkaiden lämpötila mitattiin: -203 °C Auringossa ja -210 °C Saturnuksen varjossa [15] . Vuonna 1980 Voyager 1 AMS lähestyi Saturnuksen pilvipeitettä 64 200 kilometrin etäisyydellä [16] . Voyager 1:n kuvien mukaan Saturnuksen renkaat koostuvat sadoista kapeista renkaista [14] . F-renkaan ulko- ja sisäpuolelta löydettiin kaksi "paimen"-satelliittia, joita myöhemmin kutsuttiin Prometheukseksi ja Pandoraksi ) [17] . Vuonna 1981 Voyager 2 AMS lähestyi Saturnusta 161 000 kilometrin etäisyydellä sen keskustasta [18] . Voyager 1: ssä epäonnistuneen fotopolarimetrin avulla Voyager 2 pystyi tarkkailemaan renkaita paljon suuremmalla resoluutiolla ja löytämään monia uusia renkaita [19] .
Sitten vuonna 2004 Cassini AMS lähestyi Saturnuksen pilvipeitettä 18 000 km :n etäisyydellä ja siitä tuli Saturnuksen keinotekoinen satelliitti [20] . Cassinin kuvat ovat toistaiseksi yksityiskohtaisimmat kaikista saaduista, niistä on löydetty uusia renkaita [21] . Joten vuonna 2006 ne löydettiin Pallenen [22] ja Januksen ja Epimetheuksen [23] satelliittien kiertoradalta .
Vasta suhteellisen äskettäin, vuonna 2009, löydettiin Spitzer -infrapuna-avaruusteleskoopin avulla suurin rengas, Phoebe-rengas, jonka halkaisija on yli 10 miljoonaa kilometriä [24] [25] .
Tiedemiehet olettivat myös rengasjärjestelmän olemassaolon lähellä Saturnuksen kuuta Rheaa , mutta tätä olettamusta ei vahvistettu [25] .
On olemassa 2 päähypoteesia:
Joten yhden amerikkalaisen Robin Canapin ehdottaman mallin mukaan syy renkaiden muodostumiseen oli Saturnuksen satelliittien useat peräkkäiset absorptiot. Lähes kaikki useat aurinkokunnan aamunkoitteessa muodostuneet suuret (puolitoista kertaa Kuun kokoiset) satelliitit putosivat vähitellen Saturnuksen suolistoon painovoiman vaikutuksesta. Laskeutuessaan kiertoradalta spiraalirataa pitkin ne tuhoutuivat. Samaan aikaan kevyt jääkomponentti jäi avaruuteen, kun taas raskaat mineraalikomponentit imeytyivät planeettaan. Myöhemmin seuraavan Saturnuksen satelliitin painovoima vangitsi jään, ja sykli toistettiin. Kun Saturnus vangitsi viimeisen alkuperäisistä satelliiteistaan, joista tuli jättimäinen jääpallo, jossa oli kiinteä mineraaliydin, planeetan ympärille muodostui "pilvi" jäätä, jonka halkaisija oli 1-50 kilometriä ja joka muodosti sen päärenkaan. Saturnus. Massaltaan se ylitti nykyisen rengasjärjestelmän 1000-kertaisesti, mutta seuraavien 4,5 miljardin vuoden aikana sen muodostaneiden jäälohkareiden törmäykset johtivat jään murskaantumiseen rakeiden kokoisiksi. Samaan aikaan suurin osa aineesta imeytyi planeetalle, ja se myös hävisi vuorovaikutuksessa asteroidien ja komeettojen kanssa, joista monet myös tuhoutuivat Saturnuksen painovoiman vaikutuksesta [27] .
Toisen teorian mukaan japanilaisten ja ranskalaisten tutkijoiden ryhmän laskelmien mukaan renkaat muodostuivat suurten taivaankappaleiden tuhoamisen aikana Kuiperin vyöhykkeestä , jonka lähestyminen tapahtui usein myöhäisen raskaan pommituksen aikana 4 miljardia vuotta sitten. [28] .
Rengasjärjestelmän kiertotaso on sama kuin Saturnuksen päiväntasaaja [29] , eli se on kalteva suhteessa Auringon ympäri kulkevan kiertoradan tasoon 26,7°. Renkaat ovat Kepleri-kiekkoja, eli niiden hiukkaset pyörivät differentiaalisesti , minkä vuoksi ne törmäävät jatkuvasti toisiinsa. Näistä törmäyksistä tulee lämpöenergian lähde ja ne ovat syynä halkeamiseen ohuemmiksi renkaiksi. Tämän tekijän lisäksi Saturnuksen painovoiman epäsymmetria, sen magneettikenttä ja vuorovaikutus sen satelliittien kanssa aiheuttavat myös vaihteluita renkaat muodostavien hiukkasten kiertoradoissa, niiden poikkeamia ympyrän muodosta ja precessio [30] .
Renkaat koostuvat vesijäästä, johon on sekoitettu silikaattipölyä [31] ja orgaanisia yhdisteitä. Epäpuhtauksien osuus ja koostumus määräävät erot renkaiden värissä ja vaaleudessa [32] . Niissä olevan materiaalin hiukkaskoko on senttimetreistä kymmeniin metreihin; suurin osa massasta koostuu partikkeleista, joiden koko on metrin luokkaa [30] . Joissakin renkaiden osissa pienet hiukkaset koostuvat lumesta [31] . Renkaiden paksuus on erittäin pieni verrattuna niiden leveyteen (enimmäkseen 5-30 m), kun taas aine itse vie vain noin 3 % tilavuudesta (kaikki muu on tyhjää tilaa) [30] . Rengasjärjestelmän romumateriaalin kokonaismassaksi on arvioitu 3×10 19 kilogrammaa [30] [25] .
Nimi | Etäisyys Saturnuksen keskustaan, km | Leveys, km | Paksuus, m | Erikoisuudet |
---|---|---|---|---|
D rengas | 67 000–74 500 [33] | 7500 [25] | Sillä ei ole terävää sisärajaa, se kulkee sujuvasti Saturnuksen ilmakehän ylempiin kerroksiin [31] ; sisältää pieniä vesi- ja metaanijääkiteitä [ 34] . | |
Sormus C | 74 500–92 000 [33] [31] | 17 500 [25] | 5 [33] | Kutsutaan myös sisäiseksi, se koostuu jopa 2 m:n kokoisista hiukkasista [31] , se sisältää noin 1/3000 renkaiden sirpalointimateriaalin koko massasta [25] . |
Colombon ero | 77 800 | noin 150 [25] | Sisältää pienen renkaan sisällä, joka on orbitaaliresonanssissa Titanin kanssa [25] . | |
Maxwellin viilto | 87 490 [33] | 270 | ||
bond-aukko | 88 690-88 720 | kolmekymmentä | ||
Davesin ero | 90 200–90 220 | kaksikymmentä | ||
Sormus B | 92 000–117 580 [33] | 25 500 [25] | 5-10 [33] | Kaikista sormuksista kirkkain [31] ; sisältää itsessään satelliitin S/2009 S 1 ; erityispiirteet: pystysuorat muodostelmat ulkoreunalla, joiden korkeus on yli 2,5 kilometriä [25] , sekä häiriöt, jotka aiheutuvat vuorovaikutuksesta Mimas -satelliitin kanssa [30] [32] ; säteittäiset yksityiskohdat (ns. "puolat", eng. pinnat ), joiden luonne ei ole vielä täysin selvä [35] . |
Cassinin osasto | 117 580–122 170 [33] | ~4500 [25] | 20 [33] | Se sisältää itsessään materiaalia, joka muistuttaa väriltään ja optisesti paksuudeltaan C-renkaan materiaalia (hiukkasia, joiden keskikoko on 8 m [31] ), sekä "oikeita" rakoja [25] ; on 2:1 orbitaaliresonanssissa Mimasin kanssa [30] . |
Huygensin aukko | 117 680 | 300 [25] | ||
Herschelin aukko | 118 183—118 285 | 102 | ||
Russellin viilto | 118 597—118 630 | 33 | ||
Jeffreys ero | 118 931-118 969 | 38 | ||
Kuiper Gap | 119 403—119 406 | 3 | ||
Laplace- halkio | 119 848—120 086 | 238 | ||
Besselin aukko | 120 236—120 246 | kymmenen | ||
Barnardin viilto | 120 305-120 318 | 13 | ||
Sormus A | 122 170–136 775 [33] [31] | 14 600 [25] | 10-30 [33] [25] | Sitä kutsutaan myös ulkoiseksi, se koostuu jopa 10 metrin kokoisista hiukkasista [31] , sitä pidetään yhtenä nuorimmista, sisältää satelliitteja Pan , Daphnis , Atlas ja suuria rakoja [25] ; sisärajalla on häiriöitä, jotka aiheutuvat vuorovaikutuksesta Janus -satelliitin kanssa [30] . |
Encke Gap | 133 590 [33] | 325 [25] [32] | Samanaikaisesti Panin satelliitin kiertoradan kanssa [32] . | |
Keelerin viilto | 136 530 [33] | 32-47 [34] | ||
Roche -divisioona | 136 800-139 380 | 2580 | ||
E/2004 S1 | 137 630 [32] | 300 [36] | ||
E/2004 S2 | 138 900 [32] | 300 [36] | ||
F-rengas | ~140 130–140 180 [29] [33] | 30–500 [25] | Sitä pitävät painovoimaisesti "paimen"kuut Prometheus ja Pandora [25] [34] ; kiertorata on hieman pidentynyt: e = 0,0026 [33] | |
Januksen sormus – Epimetheus (R/2006 S 1) | ~151 500 [37] | 5000 [23] [37] | Koostuu hiukkasista, jotka irtosi Januksen ja Epimetheuksen kuuiden pinnasta törmäyksissä eri kappaleiden kanssa [23] | |
G rengas | 166 000–175 000 [25] | ~9000 [25] | Lähellä ulkoreunaa on satelliitti Egeon , joka on koonnut ympärilleen pienen tiiviin rengasmateriaalista tehdyn kaaren, joka ulottuu yli 1/6 ympyrästä [25] . | |
Ring of Pallenan (R/2006 S 2) | ~212 000 [37] | 2500 [23] [37] | Se koostuu hiukkasista, jotka irtoavat Pallenan kuun pinnasta törmäyksissä eri kappaleiden kanssa [23] . | |
E sormus | 181 000–483 000 [33] | 300 000 | Pääasiallinen materiaalilähde on Enceladuksen geysirit [25] | |
Phoeben sormus | ~ 6 000 000–16 300 000 [ 24 ] [25] | ~ 6 000 000 [24] [25] | Se koostuu pääasiassa halkaisijaltaan jopa 10 cm:n pienistä hiukkasista, materiaalin lähde on Phoebesta puhallettu pöly , joten se, kuten sen kiertorata, on kallistunut 27° suhteessa muihin renkaisiin [24] [25] . |
Koska renkaiden taso osuu yhteen Saturnuksen päiväntasaajan tason kanssa, ja se puolestaan on voimakkaasti kallistunut Saturnuksen kiertoradan tasoon - lähes 27 astetta, renkaiden näkymä maasta riippuu voimakkaasti Saturnuksen sijainnista kiertoradalla Auringon ympäri [38] ja paljon vähemmässä määrin - Maan sijainnista sen kiertoradalla (johtuen siitä, että Saturnuksen kiertorata on kallistettu ekliptiikan tasoon 2,5 astetta). Vuosi Saturnuksella kestää 29,5 Maan vuotta, tänä aikana:
Jokaisena seuraavana vuonna Saturnuksella maallisille tarkkailijoille tapahtuu sama asia sen renkaiden kanssa. Vuonna 2022 viimeisimmät tiedot paljastettiin vuosina 1988, 2002 ja 2016; katoamisia tapahtui vuosina 1995 [38] ja 2009. 14 vuoden välein renkaiden avautuminen lisääntyy, Saturnuksen pohjoisnapa ja sen renkaiden sitä kohti näkyvät sivut näkyvät [39] .
Bibliografisissa luetteloissa |
---|
planetaariset renkaat | ||||
---|---|---|---|---|
planetaariset renkaat |
| |||
Kääpiöplaneetan renkaat | haumei
| |||
Satelliittien ja asteroidien renkaat |
| |||
liittyvät aiheet | ||||
|
Saturnus | ||
---|---|---|
Suurimmat satelliitit | ||
Ominaisuudet | ||
Opiskelu | ||
muu | Luettelo asteroideista, jotka ylittävät Saturnuksen kiertoradan | |
|
aurinkokunta | |
---|---|
Keskitähti ja planeetat _ | |
kääpiöplaneetat | Ceres Pluto Haumea Makemake Eris Ehdokkaat Sedna Orc Quaoar Ase-ase 2002 MS 4 |
Suuret satelliitit | |
Satelliitit / renkaat | Maa / ∅ Mars Jupiter / ∅ Saturnus / ∅ Uranus / ∅ Neptunus / ∅ Pluto / ∅ Haumea Makemake Eris Ehdokkaat Orca quawara |
Ensimmäiset löydetyt asteroidit | |
Pienet ruumiit | |
keinotekoisia esineitä | |
Hypoteettiset esineet |
|