Как называются кольца вокруг планет
У каких планет Солнечной системы есть кольцевая система
Мы знаем, что на просторах Солнечной системы существует настоящая красавица, выделяющаяся роскошной системой колец. Конечно же, речь идет о великолепной планете Сатурн. Но не многие знают, что кольца можно найти и вокруг других миров, пусть и не такие масштабные. Где искать?
Явление колец у небесных тел
Кольца формируются из пыли и льда. Полагают, что это остаточные материалы от создания планет и спутников, которые удерживаются гравитацией небесного тела и вращаются вокруг него по экваториальной плоскости. Вы удивитесь, но подобные «украшения» можно найти не только возле Сатурна, но также у остальных газовых и ледяных гигантов.
Более того, кольцами располагает карликовая планета Хаумеа, астероиды Хирон и Харилко, а также может быть у Реи (луна Сатурна). Велика вероятность, что кольца были когда-то у Земли и однажды появятся у Марса (его спутник Фобос уничтожится на орбите). Давайте ближе познакомимся с кольцами наших гигантов.
Кольца Сатурна
Так как это самый очевидный вариант, то начнем с шестой планеты от Солнца. Впервые эти кольца наблюдал еще в 1610 году Галилео Галилей, использовавший собственный телескоп, добивающийся увеличения изображения в 20 раз. Но астроном не понял, на что смотрит, и посчитал, что речь идет о спутниках или неизвестных планетарных придатках.
О кольцах первым заговорил Христиан Гюйгенс (его телескоп увеличивал в 50 раз) в 1656 году. Темный промежуток (щель) в 1675 году нашел Джованни Кассини, который назвали в его честь. К Сатурну отправляли несколько миссий, но самым примечательным стал полет космического корабля Кассини.
Аппарат стартовал в 1997 году и прибыл к планете в 2004-м. Он не только поведал много новой информации о Сатурне, но также выполнил несколько пролетов между кольцами, отправив качественные фотографии и детализировав состав.
Кольца представлены частицами, размер которых достигает от микрометров до десятков метров (редкие экземпляры). В составе наблюдался водяной лед и небольшое количество силикатной пыли.
Кольца Юпитера
Впервые о возможных кольцах заговорили в 1960 году. В основе легло исследование комет, которые могли прибывать из кольца Юпитера. Впервые их смогли зафиксировать в 1979 году, когда мимо планеты пролетал космический корабль Вояджер-1. Детальный обзор обеспечил пролет корабля Галилео в 1990-х гг.
Полагают, что система появилась из-за вулканической активности спутников, вроде Ио. Важно отметить, что это слабые кольца, представленные по большей части пылью. Есть главное кольцо и два внешних. Пополняются материалом от спутников Адрастеи и Метиды. Частички невероятно маленькие. Ширина главного кольца – 6500 км, а вытягивается на 129 000 км от планеты.
Кольца Урана
Эта система по сложности стоит посредине между кольцами Юпитера и Сатурна. В 1977 году Джеймс Эллиот сумел отыскать сразу 9 колец. В 1986 году пролет корабля Вояджер-2 продемонстрировал два новых кольца, а уже в 2003-2005 гг. обзор космического телескопа Хаббл открыл еще два.
Интересно, что еще за два века до фактического обнаружения Уильям Гершель сообщал, что видит кольца вокруг планеты. Правда современные ученые думают, что он привирал, так как они слишком слабые для наблюдения в инструменты того времени.
Итак, у Урана наблюдается система из 13 колец, радиус которых охватывает от 38000 км до 98000 км. В обзоре они кажутся невероятно темными, поэтому состав должен основываться на водяном льде и органических материалах. В ширину вытягиваются не сколько метров, а среди частиц встречаются как сантиметровые, так и метровые объекты.
Кольца Нептуна
Вокруг восьмой планеты сосредоточено 5 колец. Самое внешнее начинается на удаленности в 63000 км от Нептуна. Полагают, что первое кольцо нашли в 1968 году, но подтвердить удалось лишь в 1984 году. Тогда планета проходила перед звездой, и кольца перекрыли часть света.
Дополнительные слабые кольца заметили при полете космического корабля Вояджер-2 в 1989 году. Тогда не знают, как появилась система, но указывают на гравитационное влияние ближайших спутников. В составе числятся ледяные частички с силикатами или углеродным материалом. Стоит отметить, что эти кольца меняются и уже в ближайшую сотню лет одна дуга способна исчезнуть.
Постскриптум
Теперь вы знаете, что кольца – довольно распространенное явление в нашей системе. Конечно, главной изюминкой остается Сатурн. Правда есть опасения, что однажды и они исчезнут. Поэтому успейте налюбоваться их красотой, пока есть возможность.
Новости
Время работы: с 10:00 до 21:00,
Выходной день: вторник
«Ретро-кафе»: в дни работы Планетария с 10:00 до 20:00.
Музей «Лунариум» временно закрыт
+7 (495) 221-76-90
АО «Планетарий» © 2017 г. Москва, ул.Садовая-Кудринская, д. 5, стр. 1
Геология космоса: Кольца планет
Некоторые планеты в Солнечной системе окружены кольцами. Это плоские концентрические образования, состоящие из космической пыли и льда, вращающиеся вокруг планеты. Долгое время Сатурн считался единственной планетой, окружённой кольцами. Одним из первых, кто сделал предположение о наличии у Сатурна «придатка», был Галилей. Это было в 1610 году. А в 1655 году Христиан Гюйгенс, используя более мощный, чем у Галилея, телескоп, впервые описал этот «придаток» как кольцо, окружающее Сатурн.
Сатурн, снимок КА «Кассини-Гюйгенс», 2009 г.
Следующей планетой, вокруг которой были обнаружены кольца, был Уран, и произошло это открытие в 1977 году. Чуть позже, в 1979-м, тонкие кольца были зафиксированы вокруг Юпитера космическим аппаратом «Вояджер-1». А в 1989-м приборы КА «Вояджер-2» диагностировали наличие кольца вокруг Нептуна.
Уран, снимок космического телескопа «Хаббл», 2005 г.
Но самым необычным было открытие в 2014 году колец вокруг астероида Харикло – самого большого астероида в области между Главным поясом и поясом Койпера. Имея диаметр всего 250 километров, он окружен двумя узкими и плотными кольцами шириной 7 км и 3 км, разделёнными щелью в 9 км. Кольца расположены на расстоянии 391 и 405 км от центра планетоида. Существование системы колец вокруг малой планеты было неожиданным, поскольку считалось, что кольца могут быть стабильны только вокруг массивных тел. Остаётся неясным, как Харикло могла удержать кольца в течение длительного времени.
Наиболее популярной гипотезой происхождения колец вокруг планет является гипотеза столкновения планеты с другим космическим телом, в результате чего образовалось огромное количество мелких обломков, постепенно распределившихся по орбите. Так ли это? – предмет будущих исследований.
Откуда взялись кольца у Сатурна и у других планет-гигантов
Кольца Сатурна – давняя загадка для учёных, с самого момента их открытия. И хотя Галилео Галилей в 1610 году не смог их рассмотреть, но уже к 1656 году Христиан Гюйгенс провёл свои наблюдения и написал, что планета окружена кольцом. Да, это было невиданное чудо, странное и загадочное.
Остаётся это загадкой и сейчас, потому что происхождение колец Сатурна до конца так и не выяснено. А ведь они есть и у других планет-гигантов – у Юпитера, у Урана, и у Нептуна. При этом наблюдаются большие различия как в их размерах, так и в составе.
У Сатурна кольца очень широкие и на 90-95% состоят из льда – от микроскопических частиц до крупных ледяных камней и даже настоящих глыб. У других планет кольца тусклые, практически не заметные. Их и обнаружили только благодаря космическим зондам, которые оказались непосредственно вблизи планет. А состав их смешанный – кроме льда, там много и каменистой породы, в основном пыли.
Понятно, что планеты получили свои кольца примерно одинаковым путём, но как именно происходил этот процесс? И почему они получились такими разными, да ещё и с разным составом? Всё это много лет занимает умы учёных, и они разработали разные теории. Самая реалистичная основана на модели Ниццы и компьютерном моделировании.
Модель Ниццы
Чтобы лучше понять, откуда у Сатурна и других планет кольца, обратим внимание на модель Ниццы. Она была разработана в городе обсерватории, расположенной в городе Ницце во Франции, откуда и получила своё название. В ней прорабатывается эволюция Солнечной системы от самого её возникновения. Хотя в ней и есть некоторые труднообъяснимые места, в целом она считается самой правдоподобной и полной на данный момент.
Итак, когда Солнечная система была ещё молодой, примерно 4 миллиарда лет назад, планеты-гиганты располагались на других орбитах, чем сейчас. Они были гораздо ближе к Солнцу и друг к другу. Так, расстояние от Солнца до Нептуна составляло всего примерно 17 а.е, против современных 30 а.е.
Сразу за планетами начинался древний пояс Койпера, где было множество планетезималей, состоящих из льда и камня. Дальняя граница этого пояса располагалась на расстоянии 35 а.е. от Солнца – примерно там, где сейчас Нептун.
Понятно, что планетезимали, которые находились на внутреннем краю этого пояса, взаимодействовали с ближайшими к ним планетами – гигантами – Ураном и Нептуном. В итоге они обычно забрасывались их гравитацией внутрь планетной системы. Там в дело вступали и другие планеты – Сатурн и Юпитер. Происходили столкновения, планетезимали разрывались на части и дробились, некоторые забрасывались на внутренние орбиты, а другие вовсе выбрасывались из Солнечной системы.
Все эти катаклизмы продолжались сотни миллионов лет, но в итоге этого грандиозного «футбола» планеты – гиганты отдалились от Солнца и заняли современное положение. И заодно они получили свои кольца.
Как Сатурн и планеты-гиганты получили свои кольца
Теперь рассмотрим такое понятие, как предел, или радиус Роша. Это такое расстояние от планеты, на котором гравитация спутника уравновешивает действие гравитации планеты, то есть существует гравитационное равновесие. Если этот спутник вдруг окажется к планете ближе, чем предел Роша, то будет разрушен её гравитацией.
А теперь вспомним, что в далёком будущем планеты-гиганты взаимодействовали с большим количеством планетезималей, которые прибывали к ним из раннего пояса Койпера по самым разным траекториям. Многие из них пролетали и ближе, чем предел Роша, а потому разрушались, образуя много обломков разного размера. Вероятно, они достигали в поперечнике 100 км и даже больше.
Часть этих обломков падала в атмосферу, а часть оставалась на орбите. Сталкиваясь между собой и дальше, эти обломки всё больше дробились и приобретали более круговую орбиту. Так они постепенно и образовали кольца. В них сейчас можно обнаружить очень мелкие части бывших обломков, практически микроскопическую пыль.
Но почему же кольца Сатурна состоят в основном из льда, а кольца других планет – преимущественно из каменной пыли? Дело в том, что Сатурн – планета с меньшей плотностью, поэтому гравитация у него меньше, несмотря на большие размеры. И предел Роша у него расположен ближе. Поэтому для разрушения телу нужно приблизиться ближе к Сатурну. Но на такой низкой траектории процесс разрушения не завершается полностью – планета успеет только сорвать верхний слой льда и мантии, а ядро упадёт в атмосферу.
А вот у Урана и Нептуна предел Роша находится далеко от самой планеты. Поэтому они в состоянии разрушить даже тело, которое пролетает далеко от них. При этом они могут разорвать его полностью, не только оболочку, но и само ядро. И все эти куски останутся на орбите. Поэтому в их кольцах больше различных горных пород, чем льда.
Вот такая теория по происхождению колец у планет-гигантов существует сейчас. Конечно, в ней много своих нюансов и сложностей, но на данный момент она лучше всего объясняет весь процесс. Мы рассмотрели его очень упрощённо, и надеемся, что всё было понятно. Кстати, эта теория была смоделирована на компьютере и показала убедительные результаты, а итоги были опубликованы в журнале Icarus.
Почему некоторые планеты имеют кольца?
Завораживающие кольца Сатурна
В течение очень долгого времени Сатурн считался единственной планетой в нашей Солнечной системе с кольцами. Кольца вокруг Сатурна были открыты астрономом по имени Галилео Галилей почти 400 лет назад. Он использовал очень простой телескоп, который он сконструировал из линз и направил его на планеты в ночном небе. Одним из первых объектов, на которые он посмотрел, был Сатурн. Сначала он подумал, что у Сатурна две большие луны по обе стороны планеты, потому что его телескоп был не очень хорошим и давал только очень размытые изображения.
С тех пор астрономы, которые изучают Вселенную и все в ней, например, планеты, используют большие и лучшие телескопы, чтобы найти кольца вокруг всех внешних газовых планет-гигантов: Юпитера, Сатурна, Нептуна и Урана. Эти планеты, в отличие от других в нашей системе, состоят в основном из газа.
Мы не уверены, как работают кольца или как они образовались, но есть несколько теорий.
Теории образования колец
Первая теория утверждает, что кольца образовались одновременно с планетой. Некоторые частицы газа и пыли, из которых состоят планеты, были слишком далеко от ядра планеты и не могли быть сдавлены гравитацией. Они остались позади, чтобы сформировать кольцевую систему.
Фотография колец Юпитера
Вторая теория, и мой личный фаворит, состоит в том, что кольца образовались, когда два спутника планеты, которые сформировались одновременно с планетой, каким-то образом сбились со своих орбит и в конечном итоге столкнулись друг с другом. То, что осталось в этом огромном крушении, не могло снова собраться вместе, чтобы образовать новый спутник. Вместо этого материал распространился на кольцевую систему, которую мы видим сегодня.
Поскольку у нас пока нет ответов, мы продолжаем изучать и тестировать различные теории.
Что мы действительно знаем, так это то, что кольца вокруг различных планет немного отличаются друг от друга, но все они также имеют некоторые общие характеристики.
Во-первых, все они очень широкие, но тонкие. Кольца Сатурна, например, имеют ширину около 280 000 км (простирается от планеты), но имеют толщину всего 200 метров. Это как обычный блин на тарелке на завтрак шириной 14 км.
Фотография колец Урана
Самое большое различие между кольцами Сатурна и планетами других газовых гигантов заключается в том, что частицы, составляющие кольца Сатурна, очень хорошо отражают свет от Солнца обратно к Земле. Это означает, что они кажутся очень яркими, поэтому мы можем видеть кольца с Земли, используя обычный телескоп. Чрезвычайно большое количество частиц, захваченных в кольцах Сатурна, также делает кольца намного больше и шире; это еще одна причина, по которой их легче увидеть, чем кольца других газовых гигантов.
Строение колец Нептуна
Частицы, которые составляют кольца Урана и Нептуна, содержат элементы, которые были затемнены Солнцем. Эти темные частицы очень похожи на кусочки угля или древесного угля, которые вы используете для разжигания огня. Это делает их менее заметными, потому что они не отражают так много солнечного света назад к нам.
Новые открытия
Планеты с кольцами
Знаете ли вы, сколько планет Солнечной системы имеют кольца? Наверняка, все сразу вспомнят Сатурн, чья яркая и широкая кольцевая система является неотъемлемой частью изображения планеты.
Но Сатурн – не единственный, кто имеет систему колец. Образования из пыли и льда вращаются и вокруг остальных газовых планет Солнечной системы: Юпитера, Урана и Нептуна. Они долгое время были неизвестны людям, т.к. до изобретения космических аппаратов и орбитальных телескопов астрономы не могли их увидеть. Но с развитием технологий было выявлено, что в Солнечной системе кольца имеют все ледяные гиганты. И на сегодняшний день все эти объекты подробно изучены.
В этой статье мы подробно изучим все планеты с кольцами в Солнечной системе, кто ими обладает, и поговорим об их сходстве и различиях.
Сатурн
Второй по размерам и шестой по удаленности от Солнца газовый гигант. Планета наиболее узнаваема среди объектов Солнечной системы именно благодаря своим ярким кольцевым образования. Считается, что образовались они из крупных спутников, поглощенных Сатурном на заре своего существования. Ядра спутников разрушались в атмосфере гиганта, а частицы льда и пыли формировали вокруг ее орбиты такие знамениты образования.
Всего у Сатурна 8 главных кольцевых образований. Первые семь из них названы буквами латинского алфавита, а последнее и самое удаленное именуется Фебом – в честь одного из прозвищ древнегреческого бога Аполлона.
Кольца Сатурна самые широкие. Их размер в поперечнике составляет более 13 млн. км (диаметр последнего элемента системы – образование Феба). При этом его толщина невелика – от десятка метров до километра. Общая масса обломков, из которых они состоят, составляет 3*10 9 кг.
К примеру элемент D – ближе всего находится к планете он расположился от Сатурна на 67 тыс. км. Между собой образования разделены щелями и делениями, получившими имена известных астрономов. Элементы системы А и В между собой расположили самое большое деление, шириной 4700 км. Этот промежуток назван в честь итальянского астронома Джованни Кассини.
Сатурнианская кольцевая система наклонена к плоскости орбиты на 27°. При наблюдении это влияет на видимость образования с Земли. В период равноденствия гиганта она практически недоступна для наблюдения. В течение следующих 7 лет она постепенно раскрывается, достигая максимума своей заметности в период солнцестояния. Последующие 7 лет видимость прогрессивно ухудшается. В 1921 году «исчезновение» колец Сатурна даже привело к панике среди жителей Земли. Люди считали что образования вокруг планеты разрушились и их обломки летят на нашу планету :).
Нептун
Планета является самым мелким газовым гигантом и самой дальней в Солнечной системе. Кольца Нептуна долгое время оставались неизвестны для исследователей. Обнаружил их только в 1989 году американский космический зонд Вояджер-2. Всего у него 5 кольцевых образований. В честь астрономов и математиков которые приняли участие в открытии Нептуна их и назвали.
Помимо льда, пыли и обломков, которые являются основными компонентами любых кольцевых образований, они имеют высокий процент вероятно органических веществ, придающих им красный цвет.
Юпитер
Планета обладает самыми внушительными размерами. Межпланетный аппарат Вояджер-1 подтвердил наличие колец у Юпитера пятой планеты Солнечной системы. Зонд Галилео и
и орбитальная обсерватория Хаббл получили о них дополнительные сведения.
Кольца Юпитера тонкие и слабые. Ближайшее к планете – гало – имеет радиус 92 тыс. км. Оно самое массивное и его толщина достигает 12,5 тыс. км. Далее следуют тонкое главное и два так званых «паутинных», названных в честь формирующих их спутников планеты – Амальтеи и Фивы. Общий радиус системы равняется 226 тыс. км.
Эта бледно-голубая «ледяная» планета занимает седьмое место по удаленности от Солнца. Уран развил кольцевую систему сильнее, чем у Нептун и Юпитер. Она состоит из 9 узких главных, 2 пылевых и 2 внешних колец. Самым близким к планете является кольцо ζ(дзета), радиус которого 37 тыс. км. Далее μ(мю) оно расположилось от Урана на на расстоянии 103 тыс. км. Самым яркий образованием является ε(эпсилон). Его яркость обусловлена плотным слоем ледяных частиц, отражающих больше всего света в системе.
В состав входят более тусклые элементы системы помимо льда и пыли, чрезвычайно темное вещество, поглощающее свет. Считается, что это органика, облученная магнитосферой планеты. Все элементы урановой кольцевой системы произошли в результате столкновения небольших спутников и разрушения астероидов, попавших в атмосферу планеты.
По мнению астрономов, ранее кольцевыми образованиями обладали и твердотельные планеты, в том числе Земля. Через десятки миллионов лет такая участь ждет Марс, когда спутник Фобос упадет на его поверхность под силой приливного взаимодействия.