|
Сатурн - бог природы и земледелия у древних римлян
Н. Пуссен. Сатурн, Гелиос и Фаэтон
Д. Крети Наблюдение Сатурна
Снимок Сатурна с приближающегося "Вояджера". По сравнению с кольцами других газовых планет-гигантов система колец Сатурна чрезвычайно развита. Кольца очень яркие и окрашены в разные цвета. Общая ширина колец - 400 тыс. км, а толщина в некоторых местах не превышает нескольких десятков метров. Полагают, что возраст колец составляет всего лишь 100 миллионов лет. В результате набора пыли и динамического взаимодействия со спутниками происходит потемнение колец и постепенное "проседание" их в сторону планеты-гиганта. В течение следующих нескольких сотен миллионов лет они могут потерять свой блеск. Со времен Галилея астрономы пытались понять тайну этих колец. Сатурн находился 31 декабря 2003 года в ближайшей к Земле точке -на расстоянии 1 миллиард 200 миллионов километров и был в центре внимания всех астрономов. В ближайшие месяцы будут продолжаться интенсивные наблюдения планеты с помощью наземных телескопов
В августе 1981 года на снимках "Вояджера-2" были запечатлены три очень ярких пятна
в северном полушарии Сатурна. Наибольшее имело размеры около 3 000 километров.
Ученые считают, что так зарождаются гигантские белые облака в верхней атмосфере планеты
Сатурн и его спутники в свете восходящего Солнца.
В левом верхнем углу видна его самая крупная луна Титан
снимок телескопа Хаббл: Сатурн предстает перед нами во всем своем великолепии
В разных точках орбиты кольца Сатурна видны по-разному.
Этот снимок Сатурна сделан на телескопе Хаббла, когда кольца были видны сбоку.
Сразу бросается в глаза их малая толщина. На снимке их нет, а видна лишь тень
от колец вдоль экватора планеты. Слева отчетливо виден Титан, который к
тому же отбрасывает тень на поверхность планеты. Справа можно различить еще
4 другие луны: это Мимас, Рея, Янус и Энцелад
Это изображение, полученное с аппарата "Кассини", представляет нам натуральный цвет колец,
то есть какими бы мы их видели невооруженным глазом, поскольку кольца светят за счет отраженного
солнечного света. Вид колец, так ярко окрашенных, объясняется тем, что, чем бы ни были составляющие
кольца частицы - пылью или камешками, - они все покрыты коркой водяного льда и поэтому хорошо
отражают солнечные лучи
Фрагмент кольца Сатурна в проекции на его поверхность (снимок с "Вояджера")
"Вояджер" на подлете к Сатурну (рисунок)
Вид Сатурна со спутниками с стороны Титана
Поверхность Титана. Фото "Вояджера"
Атмосфера Титана. Фото "Вояджера"
Подлет зонда к Сатурну (рисунок)
Вид Сатурна и его кольца с удаляющегося аппарата "Вояджер-1"
|
Я побывал на самом дне глубин,
Взлетал к Сатурну. Нет таких причин,
Таких сетей, чтоб я не мог распутать,
Есть только лишь секрет колец его один.
ОМАР ХАЙЯМ
Римский бог Сатурн отождествляется с мрачным греческим богом Кроном, хранителем времени (Крон по-гречески звучит как Хронос). Сын Урана, унаследовав олимпийский трон, жил в вечном страхе потерять его, так как, по предсказанию оракула, его ожидала позорная смерть от руки собственного сына. Вот почему он пожирал всех младенцев, которых рожала ему жена Рея. Последняя очень страдала и, когда она в очередной раз решилась стать матерью, по совету Геи, дочерью которой была Рея, она отправилась подальше от Олимпа, на остров Крит, и там в пещере в самый короткий день года - день зимнего солнцестояния - она родила мальчика и назвала его Зевсом.
Время, как всегда, шло вперед. Мальчика своим молоком вскормила коза Амалтея, а ухаживали за ним две нимфы - Идея и Адрастея - самые лучшие няни на свете. Могучим юношей предстал перед отцом Зевс, и для Крона настал роковой час расплаты. Зевс оскопил отца серпом и заставил его выплюнуть проглоченных братьев и сестер - Аида, Посейдона, Деметру, Гестию и Геру. У древних римлян Сатурн был богом земледелия и природы, поэтому он часто изображается с плодами нивы и орудиями труда землепашцев.
Вопреки имени, пользующемуся дурной славой, Крон-Сатурн - самая красивая для разглядывания в телескоп планета. В вечерние сумерки он сияет на небе как золотисто-желтый шар, а его великолепные раскрашенные во все цвета желто-оранжевых тонов кольца воспринимаются как уникальное произведение ювелирного искусства - драгоценная диадема бога-планеты. На южном безоблачном небе Сатурн можно разглядеть даже без бинокля, поэтому с незапамятных времен он был обнаружен древними наблюдателями. Омар Хайям описал Сатурн в своих трактатах. Его удивили сплющенность у полюсов планеты и "припухлости" у экватора, которые, как мы знаем, представляют собой видимые боковые части колец. В рубай, посвященном Сатурну (оно приведено в качестве эпиграфа), он с удивлением отмечает эти детали. Мы взяли на себя смелость заменить его слово "наросты" на "кольцо", о котором поэт, конечно, не догадывался.
Впервые через оптическую трубу Сатурн наблюдал Галилей в 1610 году, но он тоже не увидел колец, а только некоторое утолщение по бокам его экватора, которое назвал "ушами". В 1655 году Христиан Гюйгенс, сам сделавший себе телескоп, нашел у Сатурна маленькую луну - это был Титан, а год спустя сообщил, что видел широкие кольца, охватывающие планету вдоль экватора. Страстный наблюдатель итальянец Доменико Кассини, уже состоя в должности директора Парижской обсерватории, открыл, в свою очередь, четыре спутника Сатурна и долго занимался кольцами, найдя, в частности, щель между ними, которую сейчас называют "деление Кассини".
За истекшие столетия посредством телескопических наблюдений было установлено, что Сатурн в 10 раз дальше от Солнца, чем Земля, и, следовательно, получает в 100 раз меньше тепла и света. Масса Сатурна в 100 раз превышает земную, при этом его плотность ниже даже плотности воды, так что помещенный в гигантский водный океан, он прекрасно плавал бы на поверхности, как надувной матрац.
По размерам и массе Сатурн больше всего похож на старшего брата Юпитера, являясь газовым, сплюснутым у полюсов шарообразным телом. В поверхностных слоях водород и гелий находятся в газообразном состоянии. Под облаками располагаются глубинные слои жидкого водорода, а центральная часть содержит силикатное ядро, размеры которого сравнимы с параметрами Земли.
Наверное, у читателя не раз возникал вопрос, как это астрономы так уверенно говорят о недрах далеких планет. Дело в том, что астрономы умеют "взвесить" планету с помощью законов Кеплера, определить ее объем по наблюдениям на телескопе, а затем рассчитать плотность. В случае Сатурна плотность близка по значению к плотности льда, но Сатурн гораздо больше Земли. Стало быть, в значительной части своей массы он является газовой планетой, да и жидкий водород имеет низкие цифры плотности. Отсюда следует, что у Сатурна должно существовать каменное ядро, чтобы его средняя плотность была хотя бы сравнима с плотностью воды. Его атмосфера состоит в основном из водорода и гелия, а облака образуются кристалликами амми-ачного льда.
Сатурн лежит далеко от Солнца, и ему достается мало энергии и света, но в его ядре до сих пор идут процессы, которые дают тепла в 2,5 раза больше того, что он получает от центрального светила. Радиоактивный распад не может полностью объяснить такой феномен. Однако следует иметь в виду, что жидководородная мантия планеты - хороший проводник. Так что тело планеты греют электрические токи. Создаваемые ими магнитные поля, как и у Юпитера, мощные и вполне способны вызывать специфические явления на планете. Так на поверхности Сатурна время от времени появляются белые пятна, которые сохраняются в течение длительного времени. Это - крупномасштабные выбросы нагретого вещества из более глубоких слоев, вызывающие мощные долговременные торнадо в его атмосфере. Заметим, кстати, что ветра на Сатурне еще более мощные, чем на Юпитере. В экваториальной зоне их скорости достигают 1 800 километров в час, что вчетверо больше скорости самых мощных ветров на Юпитере, и в 20 раз превосходят силу земного шторма.
Красивые кольца Сатурна располагаются в плоскости экватора, не соприкасаются с поверхностью планеты и по форме представляют собой правильные окружности. Они имеют ширину до 400 000 километров, а толщину от 12 до 120 метров. Их внутренне части вращаются вокруг планеты быстрее, чем внешние. С близкого от Сатурна расстояния станция "Пионер" смогла посмотреть на кольца с другого ракурса. Тут-то и обнаружилось, что кольца имеют разную толщину и бывают почти прозрачные - через них часто можно видеть звезды, хотя их отдельные части уплотнены и плохо пропускают свет. "Вояджер-1" подтвердил, что вблизи вид колец меняется: они рассыпаются на множество более тонких колец, причем состоят из льдинок, пыли и каменных фрагментов. Отдельные камни могут достигать размера от одного до нескольких метров, но независимо от величины, все они покрыты коркой льда и вращаются как отдельные крошечные спутники.
Экваториальная плоскость Сатурна составляет угол 26° с плоскостью эклиптики, поэтому условия видимости колец с Земли меняются: мы видим их сверху (с севера), снизу (с юга) и дважды с ребра. Когда кольца наклонены к лучу зрения наблюдателя под наибольшим углом, они кажутся широкими, плоскими и хорошо освещенными Солнцем. Но если кольца повернуты к наблюдателю ребром, они почти не видны и даже могут исчезнуть, что подтверждает предположение об их незначительной толщине.
Изучению колец посвятили жизнь многие астрономы. Имена некоторых из них запечатлены в названиях деталей колец. Вы, наверное, обратили внимание, что основные слои колец обозначены буквами латинского алфавита. Так, кольцо А наиболее удалено от поверхности Сатурна и хорошо видимо с Земли. Астроном Энке различил его расщепление и этому новому разрыву дали его имя. Позже было обнаружено, что перед кольцом А, дальше от Сатурна, располагается кольцо, состоящее из двух переплетенных замысловатым образом слоев. Ему присвоили литер F. За кольцом А через промежуток, называемый щелью, или делением Кассини, лежит кольцо В, самое яркое в системе колец. Наиболее темным цветом обладает кольцо С, состоящее из каменных фрагментов и пыли. Самое внутреннее кольцо, наименее плотное и поэтому самое слабое по цвету, обозначено буквой D. Среди колец проходят орбиты нескольких мелких спутников Сатурна, в частности Пана.
Существуют две равно вероятные версии возникновения феномена колец у больших планет. Одна утверждает, что если какая-то из его лун подошла к планете на слишком близкое расстояние, то притяжение слоев с внутренней стороны намного превысило силы, действующие с противоположных сторон, что могло разорвать ее. Согласно другой гипотезе, кольца остались с момента образования прото-Сатурна, когда гравитация не смогла объединить их в единое тело.
У Сатурна достаточно многочисленная семья спутников, 12 из которых известны давно, а 7 открыты космическими миссиями. Вот как звучат их имена: Пан, Атлас, Прометей, Пандора, Эпиметей, Янус, Мимас, Энцелад, Тетис, Телесто, Калипсо, Диона, Елена, Рея, Титан, Гиперион, Япет и Феба. В настоящий момент после подлета к планете космического корабля "Кассини" количество открытых спутников превысило 30. Многие из вновь открытых спутников представляют собой каменные глыбы, скорее всего, это - захваченные гравитационным полем Сатурна астероиды. Все спутники Сатурна повернуты к центральной планете одной стороной.
Облик каждого из спутников Сатурна неповторим, у них есть свои особенности. Так, Мимас знаменит гигантским кратером, носящим имя Уильяма Гершеля. Поперечник кратера равен трети его диаметра. Столкнувшееся тело было столь больших размеров, что могло расколоть Мимас и даже разбить его на осколки, что время от времени и происходит в Солнечной системе. Орбита Мимаса пролегает через деление Кассини и "очищает" его пространство от мелких частиц. На Энцеладе можно видеть абсолютно гладкие участки поверхности, не испещренные кратерами. Возможно, его собственная вулканическая деятельность оказала благотворное влияние на ландшафт: лава затопила мелкие ударные кратеры. Тетис, похоже, - чисто ледяная луна, на поверхности Дионы наблюдаются клочковатые структуры и обычные ударные кратеры, а поверхность Реи носит следы многочисленных древних бомбардировок, Гиперион похож на огромный бутерброд. Его диаметр приближается к 400 километрам, но при этом он сплющен, потому что имеет орбитальный период немногим более суток
Два малых внутренних спутника - Янус и Эпиметей - движутся по очень близким орбитам, и более того: периодически они сближаются друг с другом и обмениваются орбитами, как танцоры при исполнении старинного менуэта. Оба имеют асимметричную форму. Судя по всему, это - части одного спутника, который по какой-то причине раскололся.
Япет представляет особый случай: одна сторона его поверхности - та, которая обращена к Сатурну, - черная, а противоположная - белоснежная. Его осевой период вращения не совпадает с орбитальным (79 дней), а полушария имеют разную отражательную способность: одно яркое -ледяное, другое - черное, как грифельная доска, хотя при этом ученые не сомневаются, что он тоже весь состоит изо льда.
Самый интересный и внушительный спутник Сатурна Титан. Очень долго его считали наиболее крупным среди всех спутников Солнечной системы, но, передав пальму первенства Ганимеду, он тем не менее отстал от него, как говорится, на "полкорпуса". Зато он единственный из спутниковых тел имеет атмосферу, к тому же столь плотную, что никакой аппаратурой пока не удалось заснять его поверхность. Анализ, проведенный "Вояджером-1", показал, что верхние слои атмосферы состоят из азота с небольшой примесью метана. И этот мощный оранжево-бурый смог скрывает поверхность. Можно предположить, что она каменная, и на ней множество прудов, озер и морей, заполненных жидким этаном или метаном. Измерения температуры показали около 100 К Для метана - это тройная точка, когда он может находиться одновременно во всех трех фазах.
Таким образом, можно представить, что в мире Титана имеются ландшафты, созданные метановыми скалами, озера из жидкого метана, а с неба, закрытого оранжевыми тучами, идет метановый дождь. Христиан Гюйгенс в 1655 году открыл Титан. Будем надеяться, что спущенный космическим кораблем "Кассини" на поверхность Титана зонд "Гюйгенс" откроет нам что-нибудь новенькое в этом достаточно неблагоприятном для жизни мире.
Космический корабль "Кассини" был направлен в сторону Сатурна еще в 1997 году для исследования планеты и ее многочисленных лун. Выход на орбиту Сатурна состоялся в запланированный срок - 1 июля 2004 года! Путь, в 3 000 раз более длинный, чем расстояние Земля-Луна, благодаря гравитационным маневрам был пройден намного быстрее теоретически возможного. Сделав 75 оборотов вокруг центральной планеты, космический наблюдатель отправился к Титану, на который планируется спуск платформы "Гюйгенс" с оборудованием для исследования его поверхности.
В конце XX века были открыты еще три малых спутника Сатурна. Они находятся в одной из щелей внутреннего кольца В Сатурна. Их диаметр не превышает 500 километров. Дальняя точка их орбит находится за кольцом F.
Наблюдения с зондов "Вояджер" и "Кассини" показали, что кольца образованы тысячами чередующихся узких колец со щелями между ними. Общая картина напоминает поверхность старых граммофонных пластинок со звуковыми дорожками. Размеры фрагментов колец варьируются от нескольких сантиметров до 2 километров. Возможно, щели в кольцах образовались миллионы лет назад именно благодаря спутникам, гравитация которых разогнала вещество колец на несколько сот метров, создав щель. Налицо согласованность в движении колец и спутников. Так, Мимас отвечает за "чистоту" щели Кассини, Пан "курирует" щель Энке, а недавно открытые мелкие спутники - щели в кольцах В и С.
С. И. Дубкова. Чудесное семейство планет. 2005
|
