Кольца Сатурна

Чтобы узнать о других значениях, см. Кольца Сатурна (значения) .

Полный набор колец, на котором Сатурн затмил Солнце с орбитального Кассини аппарата на расстоянии 1,2 миллиона км (¾ миллиона миль) 19 июля 2013 года (яркость преувеличена). Земля отображается в виде точки в положении «4 часа» между G и E. кольцами

Кольца Сатурна — самая обширная и сложная система колец среди всех планет Солнечной системы . Они состоят из бесчисленного множества мелких частиц размером от микрометров до метров . это орбита вокруг Сатурна . Частицы кольца почти полностью состоят из водяного льда с примесью каменистого материала . До сих пор нет единого мнения относительно механизма их формирования. Хотя теоретические модели указывали на то, что кольца, скорее всего, сформировались в начале истории Солнечной системы. новые данные Кассини показали, что они образовались относительно поздно.

Сатурна Хотя отражение от колец увеличивает яркость , их невозможно увидеть с Земли невооруженным зрением . В 1610 году, через год после того, как Галилео Галилей направил телескоп на небо , он стал первым человеком, наблюдавшим кольца Сатурна, хотя и не смог увидеть их достаточно хорошо, чтобы распознать их истинную природу. В 1655 году Христиан Гюйгенс был первым, кто описал их как диск, окружающий Сатурн. Идея о том, что кольца Сатурна состоят из серии крошечных колечек, принадлежит Пьеру-Симону Лапласу . хотя истинных разрывов немного – правильнее думать о кольцах как о кольцевом диске с концентрическими локальными максимумами и минимумами плотности и яркости. В масштабах сгустков внутри колец много пустого пространства.

В кольцах есть множество промежутков, где плотность частиц резко падает: два открыты известными спутниками, встроенными в них, и многие другие в местах известных дестабилизирующих орбитальных резонансов со спутниками Сатурна . Другие пробелы остаются необъяснимыми. С другой стороны, стабилизирующие резонансы отвечают за долговечность некоторых колец, таких как Titan Ringlet и G Ring .

Далеко за пределами главных колец находится кольцо Фебы , которое, как предполагается, произошло от Фебы и, таким образом, разделяет ее ретроградное орбитальное движение. Она совпадает с плоскостью орбиты Сатурна. Сатурн имеет осевой наклон 27 градусов, поэтому это кольцо наклонено под углом 27 градусов к более заметным кольцам, вращающимся над экватором Сатурна.

"Вояджера-2" Вид с на Сатурн , отбрасывающий тень на его кольца. четыре спутника, две их тени и спицы кольца . Видны

В сентябре 2023 года астрономы сообщили об исследованиях, предполагающих, что кольца Сатурна могли образоваться в результате столкновения двух лун «несколько сотен миллионов лет назад».

История

Ранние наблюдения

Фрагмент рисунка Сатурна , сделанного Галилеем в письме Белисарио Винте (1610 г.)

Галилео Галилей был первым, кто наблюдал кольца Сатурна в 1610 году с помощью своего телескопа, но не смог идентифицировать их как таковые. Он писал герцогу Тосканскому , что «Планета Сатурн не одна, а состоит из трех, которые почти соприкасаются друг с другом и никогда не движутся и не изменяются по отношению друг к другу. Они расположены в линию, параллельную зодиаку , и средний (сам Сатурн) примерно в три раза больше боковых». Он также назвал кольца «ушами» Сатурна. В 1612 году Земля прошла через плоскость колец и они стали невидимы. Озадаченный Галилей заметил: «Я не знаю, что сказать в случае столь удивительном, столь неожиданном и столь новом». Он задумался: «Неужели Сатурн поглотил своих детей?» - имея в виду миф о Титане Сатурне, пожирающем его потомство, чтобы предотвратить пророчество о его свержении. Он был еще больше сбит с толку, когда в 1613 году кольца снова стали видны.

Ранние астрономы использовали анаграммы как форму схемы обязательств , чтобы заявить права на новые открытия до того, как их результаты будут готовы к публикации. Галилей использовал анаграмму « smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras» для Altissimum Planetam Tergeminum Observavi («Я наблюдал, что самая далекая планета имела тройную форму») для открытия колец Сатурна.

В 1657 году Кристофер Рен стал профессором астрономии в Грешем-колледже в Лондоне. Он проводил наблюдения за планетой Сатурн примерно с 1652 года с целью объяснить ее внешний вид. Его гипотеза была изложена в книге «О теле Сатурни», в которой он был близок к предположению, что у планеты есть кольцо. Однако Рен не был уверен, было ли кольцо независимым от планеты или физически прикреплено к ней. Прежде чем гипотеза Рена была опубликована, Христиан Гюйгенс представил свою гипотезу колец Сатурна. Рен сразу же признал эту гипотезу лучшей, чем его собственная, и De corpore saturni так и не была опубликована. Роберт Гук был еще одним ранним наблюдателем колец Сатурна и заметил тени на кольцах.

Гипотеза колец Гюйгенса и более поздние разработки

Гипотеза колец Гюйгенса в Systema Saturnium (1659 г.)

Гюйгенс начал шлифовать линзы вместе со своим отцом Константином в 1655 году и смог наблюдать Сатурн с большей детализацией, используя 43-кратный рефракторный телескоп, который он сконструировал сам. Он был первым, кто предположил, что Сатурн окружен кольцом, оторвавшимся от планеты, и опубликовал знаменитую анаграмму: « аааааакксскдеееееегииииииилллммннннннноооппqrrstttttuuuuu» . Три года спустя он обнаружил, что это слово означает Annulo cingitur, tenui, plano, nusquam coherente, ad eclipticam inclinato («[Сатурн] окружен тонким, плоским кольцом, нигде не касающимся [тела планеты], наклоненным к эклиптика»). Он опубликовал свою гипотезу колец в «Системе Сатурниума» (1659 г.), которая также включала открытие им спутника Сатурна, Титана , а также первое четкое описание размеров Солнечной системы .

В 1675 году Джованни Доменико Кассини определил, что кольцо Сатурна состоит из множества меньших колец с промежутками между ними; самый большой из этих разрывов позже был назван Дивизией Кассини . Это подразделение представляет собой регион шириной 4800 километров (3000 миль) между кольцами A и B Ring .

В 1787 году Пьер-Симон Лаплас доказал, что однородное сплошное кольцо неустойчиво, и предположил, что кольца состоят из большого количества сплошных колец.

В 1859 году Джеймс Клерк Максвелл продемонстрировал, что неоднородное твердое кольцо, твердые колечки или непрерывное жидкое кольцо также не будут стабильными, что указывает на то, что кольцо должно состоять из множества мелких частиц, независимо вращающихся вокруг Сатурна. Позже Софья Ковалевская также установила, что кольца Сатурна не могут быть жидкими кольцеобразными телами. Спектроскопические исследования колец, независимо проведенные в 1895 году Джеймсом Килером из обсерватории Аллегейни и Аристархом Белопольским из Пулковской обсерватории, показали, что анализ Максвелла был верен.

Четыре автоматических космических корабля наблюдали кольца Сатурна из окрестностей планеты. Ближайший подход «Пионера-11 » к Сатурну произошел в сентябре 1979 года на расстоянии 20 900 км (13 000 миль). «Пионер-11» был ответственным за открытие кольца F. Максимальное сближение " Вояджера-1 " произошло в ноябре 1980 года на расстоянии 64 200 км (39 900 миль). Неисправный фотополяриметр помешал «Вояджеру-1» наблюдать кольца Сатурна с запланированным разрешением; тем не менее, изображения с космического корабля предоставили беспрецедентную детализацию кольцевой системы и выявили существование кольца G. Максимальное сближение " Вояджера-2 " произошло в августе 1981 года на расстоянии 41 000 км (25 000 миль). Рабочий фотополяриметр «Вояджера-2 » позволил ему наблюдать систему колец с более высоким разрешением, чем «Вояджер-1» , и тем самым обнаружить множество ранее невиданных колец. Космический корабль Кассини вышел на орбиту Сатурна в июле 2004 года. Кассини Изображения колец, полученные , являются наиболее подробными на сегодняшний день и позволили обнаружить еще больше колечек.

Кольца названы в алфавитном порядке в порядке их открытия. (A и B в 1675 году Джованни Доменико Кассини , C в 1850 году Уильяма Крэнч Бонда и его сына Джорджа Филлипса Бонда , D в 1933 году Николая П. Барабачева и Б. Семейкина , E в 1967 году Уолтера А. Фейбельмана , F в 1979 году « Пионером -11» и G в 1980 году « Вояджером-1» ). Главные кольца C, B и A направлены наружу от планеты, при этом самый большой разрыв между кольцами B и A отделяется делением Кассини. Несколько более тусклых колец были обнаружены совсем недавно. Кольцо D чрезвычайно слабое и находится ближе всего к планете. Узкое кольцо F находится сразу за кольцом А. За ним находятся два гораздо более тусклых кольца, названных G и E. Кольца демонстрируют огромную структуру во всех масштабах, некоторые из которых связаны с возмущениями, вызванными спутниками Сатурна, но во многом необъяснимыми.

В сентябре 2023 года астрономы сообщили об исследованиях, предполагающих, что кольца Сатурна могли образоваться в результате столкновения двух лун «несколько сотен миллионов лет назад».

Смоделированный внешний вид Сатурна с Земли в течение одного года Сатурна.

Наклон оси Сатурна

Наклон оси Сатурна составляет 26,7°, а это означает, что с Земли в разное время были получены самые разные виды колец, видимые из которых занимают его экваториальную плоскость. Земля совершает проходы через плоскость кольца каждые 13–15 лет, примерно каждые пол года Сатурна, и в каждом таком случае вероятность одного или трех пересечений примерно равна. Последние пересечения кольцевой плоскости произошли 22 мая 1995 г., 10 августа 1995 г., 11 февраля 1996 г. и 4 сентября 2009 г.; предстоящие события произойдут 23 марта 2025 г., 15 октября 2038 г., 1 апреля 2039 г. и 9 июля 2039 г. Благоприятные возможности наблюдения за пересечением плоскости кольца (когда Сатурн находится не близко к Солнцу) появляются только во время тройных пересечений.

Сатурна Точки равноденствия , когда Солнце проходит через плоскость кольца, расположены неравномерно. Солнце проходит с юга на север через плоскость кольца, когда гелиоцентрическая долгота Сатурна составляет 173,6 градуса (например, 11 августа 2009 г.), примерно в то время, когда Сатурн переходит от Льва к Деве. Спустя 15,7 лет долгота Сатурна достигает 353,6 градуса, и Солнце переходит на южную сторону плоскости кольца. На каждой орбите Солнце находится к северу от плоскости кольца в течение 15,7 земных лет, затем к югу от плоскости кольца в течение 13,7 лет. Даты пересечения границ с севера на юг включают 19 ноября 1995 года и 6 мая 2025 года, а пересечения с юга на север - 11 августа 2009 года и 23 января 2039 года. В период около равноденствия освещенность большинства колец значительно снижается, что позволяет проводить уникальные наблюдения, выделяющие особенности, отклоняющиеся от плоскости кольца.

Физические характеристики

Смоделированное изображение с использованием цвета для представления данных о размере частиц, полученных с помощью радиозатмения . Затухание Кассини сигналов 0,94, 3,6 и 13 см, посылаемых через кольца на Землю, показывает наличие большого количества частиц, размеры которых аналогичны этим длинам волн или превышают их. Фиолетовый (B, внутреннее кольцо A) означает небольшое количество частиц размером < 5 см (все сигналы одинаково ослабляются). Зеленый и синий (C, внешнее кольцо A) означают, что часто встречаются частицы размером <5 см и <1 см соответственно. Белые области (кольцо B) слишком плотны для передачи адекватного сигнала. Другие данные показывают, что кольца от A до C имеют широкий диапазон размеров частиц, до нескольких метров в поперечнике.

подразделение Кассини отделяет широкое внутреннее кольцо B и внешнее кольцо A на этом изображении от ( ACS HST Темное 22 марта 2004 г.). Менее заметное кольцо C находится внутри кольца B.

Мозаика Кассини с кольцами Сатурна 12 августа 2009 года, на следующий день после равноденствия . Когда кольца направлены на Солнце, освещение происходит за счет света, отраженного от Сатурна, за исключением более толстых или неплоских участков, таких как F. кольцо

Вид с космического аппарата Кассини на неосвещенную сторону колец Сатурна (9 мая 2007 г.).

Плотные главные кольца простираются на расстояние от 7000 км (4300 миль) до 80 000 км (50 000 миль) от экватора Сатурна, радиус которого составляет 60 300 км (37 500 миль) (см. Основные подразделения ). Приблизительная местная толщина всего 10 метров (32 фута 10 дюймов). и целых 1 км (1093 ярда), они на 99,9% состоят из чистого водяного льда с небольшим количеством примесей, которые могут включать толины или силикаты . Главные кольца состоят в основном из частиц размером менее 10 мкм.

Кассини напрямую измерил массу кольцевой системы через их гравитационный эффект во время последнего набора орбит, прошедших между кольцами и верхушками облаков, получив значение 1,54 (± 0,49) × 10. ¹⁹ кг, или 0,41±0,13 Мимаса . массы Это примерно две трети массы всего антарктического ледникового щита Земли , занимающего площадь в 80 раз большую, чем у Земли. Оценка близка к значению 0,40 массы Мимаса, полученному на основе наблюдений Кассини волн плотности в кольцах A, B и C. Это небольшая доля от общей массы Сатурна (около 0,25 частей на миллиард ). Более ранние наблюдения "Вояджером" волн плотности в кольцах A и B и профиля оптической глубины дали массу около 0,75 массы Мимаса. более поздние наблюдения и компьютерное моделирование показали, что это была заниженная оценка.

Хотя самые большие промежутки в кольцах, такие как Деление Кассини и Щель Энке , можно увидеть с Земли, космический корабль «Вояджер» обнаружил, что кольца имеют сложную структуру из тысяч тонких промежутков и колец. Считается, что эта структура возникла несколькими различными способами в результате гравитационного притяжения многих спутников Сатурна. Некоторые пробелы заполняются пролетом крошечных лун, таких как Пан . многие из них еще могут быть обнаружены, а некоторые локоны, по-видимому, поддерживаются гравитационным воздействием небольших спутников-пастухов (аналогично тому, как Прометей и Пандора поддерживают кольцо F). Другие промежутки возникают из-за резонансов между орбитальным периодом частиц в зазоре и периодом более массивной луны дальше; Мимас поддерживает подразделение Кассини. Таким образом Еще большая часть структуры колец состоит из спиральных волн, возникающих в результате периодических гравитационных возмущений внутренних лун при менее разрушительных резонансах. Данные космического зонда Кассини показывают, что кольца Сатурна обладают собственной атмосферой, независимой от атмосферы самой планеты. Атмосфера состоит из газообразного молекулярного кислорода (O ₂ ), образующегося при взаимодействии ультрафиолетового света Солнца с водяным льдом в кольцах. Химические реакции между фрагментами молекул воды и дальнейшая ультрафиолетовая стимуляция создают и выделяют, среди прочего, O ₂ . Согласно моделям этой атмосферы, _{H 2} также присутствует . Атмосферы O ₂ и H ₂ настолько разрежены, что если бы вся атмосфера каким-то образом сконденсировалась на кольцах, то ее толщина была бы примерно в один атом. Кольца также имеют столь же разреженную атмосферу OH (гидроксида). Как и O ₂ , эта атмосфера создается в результате распада молекул воды, хотя в этом случае распад осуществляется энергичными ионами , которые бомбардируют молекулы воды, выброшенные спутником Сатурна Энцеладом . Эта атмосфера, несмотря на то, что она чрезвычайно разрежена, была обнаружена с Земли космическим телескопом Хаббл. Сатурн демонстрирует сложные закономерности своей яркости. Большая часть изменчивости связана с изменением внешнего вида колец. и это проходит два цикла на каждом витке. Однако на это накладывается изменчивость из-за эксцентриситета орбиты планеты, из-за которой планета демонстрирует более яркие противоположности в северном полушарии, чем в южном.

В 1980 году «Вояджер-1» пролетел мимо Сатурна и показал, что кольцо F состоит из трех узких колец, которые, казалось, сплелись в сложную структуру; теперь известно, что два внешних кольца состоят из бугорков, изломов и комочков, создающих иллюзию плетения, а внутри них лежит менее яркое третье кольцо.

Новые изображения колец, полученные в период равноденствия Сатурна 11 августа 2009 года космическим кораблем НАСА Кассини, показали, что в нескольких местах кольца значительно выходят за пределы номинальной плоскости колец. Это смещение достигает целых 4 км (2,5 мили) на границе Киллер- Гэпа из-за отклонения от плоскости орбиты Дафниса , луны, которая создает разрыв.

Формирование и эволюция главных колец

Оценки возраста колец Сатурна сильно различаются в зависимости от используемого подхода. Считалось, что они, возможно, очень старые и датируются формированием самого Сатурна. Однако данные Кассини предполагают, что они намного моложе, скорее всего, сформировались в течение последних 100 миллионов лет и, таким образом, могут иметь возраст от 10 до 100 миллионов лет. Этот недавний сценарий происхождения основан на новой оценке малой массы, моделировании динамической эволюции колец и измерениях потока межпланетной пыли, которые позволяют оценить скорость потемнения колец с течением времени. Поскольку кольца постоянно теряют материал, в прошлом они были более массивными, чем сейчас. Сама по себе оценка массы не является очень диагностической, поскольку кольца с большой массой, образовавшиеся в начале истории Солнечной системы, к настоящему времени развились до массы, близкой к измеренной. Судя по нынешним темпам истощения, они могут исчезнуть через 300 миллионов лет.

Есть две основные теории относительно происхождения внутренних колец Сатурна. Теория, первоначально предложенная Эдуардом Рошем в 19 веке, заключается в том, что кольца когда-то были спутником Сатурна (названным Веритас в честь римской богини , которая пряталась в колодце). Согласно теории, орбита Луны распадалась до тех пор, пока она не оказалась достаточно близко, чтобы ее могли разорвать приливные силы (см. Предел Роша ). Численное моделирование, проведенное в 2022 году, подтверждает эту теорию; авторы этого исследования предложили название « Хризалис ». разрушенной луны Разновидностью этой теории является то, что эта луна распалась после столкновения с большой кометой или астероидом . Вторая теория заключается в том, что кольца никогда не были частью Луны, а остались от первоначального небулярного материала, из которого образовался Сатурн.

Изображение художника 2007 года: совокупность ледяных частиц, образующих «твердые» части колец Сатурна. Эти удлиненные комки постоянно формируются и рассеиваются. Самые крупные частицы имеют диаметр несколько метров.

Кольца Сатурна
и луны

Тетис, Гиперион и Прометей

Тетис и Янус

Более традиционная версия теории разрушенной луны состоит в том, что кольца состоят из обломков луны диаметром от 400 до 600 км (от 200 до 400 миль), что немного больше Мимаса . В последний раз столкновения, достаточно крупные, чтобы разрушить такую ​​большую луну, произошли во время поздней тяжелой бомбардировки около четырех миллиардов лет назад.

Более поздний вариант теории такого типа, предложенный Р.М. Канупом, заключается в том, что кольца могут представлять собой часть остатков ледяной мантии гораздо более крупного, дифференцированного спутника размером с Титан, который был лишен своего внешнего слоя, когда он спирально врезался в планету. в период формирования, когда Сатурн еще был окружен газовой туманностью. Это могло бы объяснить нехватку каменного материала внутри колец. Первоначально кольца должны были быть гораздо массивнее (≈1000 раз) и шире, чем сейчас; материал во внешних частях колец слился бы в спутники Сатурна до Тефии , что также объясняет отсутствие каменистого материала в составе большинства этих спутников. Последующая коллизионная или криовулканическая эволюция Энцелада могла тогда вызвать выборочную потерю льда с этой луны, подняв ее плотность до нынешнего значения 1,61 г/см. ³ , по сравнению со значениями 1,15 для Мимаса и 0,97 для Тетиса.

Идея массивных ранних колец впоследствии была расширена, чтобы объяснить образование спутников Сатурна в районе Реи. Если бы первоначальные массивные кольца содержали куски скалистого материала (>100 км; 60 миль в поперечнике), а также лед, эти силикатные тела накопили бы больше льда и были бы выброшены из колец из-за гравитационного взаимодействия с кольцами и приливного взаимодействия с Сатурн на все более широкие орбиты. В пределах предела Роша тела скалистого материала достаточно плотны, чтобы аккумулировать дополнительный материал, тогда как менее плотные тела льда — нет. Оказавшись за пределами колец, вновь образовавшиеся спутники могли бы продолжить свое развитие посредством случайных слияний. Этот процесс может объяснить изменение содержания силикатов на спутниках Сатурна вплоть до Реи, а также тенденцию к уменьшению содержания силикатов ближе к Сатурну. Тогда Рея была бы самой старой из лун, образовавшихся из первичных колец, а луны, расположенные ближе к Сатурну, становились бы все моложе.

Яркость и чистота водяного льда в кольцах Сатурна также приводится в качестве доказательства того, что кольца намного моложе Сатурна. поскольку падение метеоритной пыли привело бы к потемнению колец. Однако новые исследования показывают, что кольцо B может быть достаточно массивным, чтобы разбавлять падающий материал и, таким образом, избегать существенного потемнения с течением времени Солнечной системы. Материал колец можно переработать, поскольку внутри колец образуются комки, которые затем разрушаются ударами. Это могло бы объяснить кажущуюся молодость некоторых материалов внутри колец. Доказательства, свидетельствующие о недавнем происхождении кольца C, были собраны исследователями, анализирующими данные радара Cassini Titan Radar Mapper , который сосредоточился на анализе доли скалистых силикатов внутри этого кольца. Если большая часть этого материала была получена недавно разрушенным кентавром или луной, возраст этого кольца может быть порядка 100 миллионов лет или меньше. С другой стороны, если бы материал поступил в основном в результате притока микрометеоритов, возраст был бы ближе к миллиарду лет.

Команда Cassini UVIS под руководством Ларри Эспозито звезд использовала затмение в пределах кольца F. , чтобы обнаружить 13 объектов диаметром от 27 метров (89 футов) до 10 км (6 миль ) Они полупрозрачны, что позволяет предположить, что они представляют собой временные агрегаты ледяных валунов диаметром несколько метров. Эспозито считает, что это основная структура колец Сатурна: частицы слипаются вместе, а затем разлетаются на части.

Исследования, основанные на скорости падения на Сатурн, говорят в пользу более молодой кольцевой системы возрастом в сотни миллионов лет. Материал колец постоянно спускается к Сатурну; чем быстрее это падение, тем короче срок службы кольцевой системы. Один из механизмов заключается в том, что гравитация вытягивает электрически заряженные частицы водяного льда вниз из колец вдоль силовых линий планетарного магнитного поля. Этот процесс получил название «кольцевой дождь». , эта скорость потока составила 432–2870 кг/с По данным наземных наблюдений телескопа Кек ; только в результате этого процесса кольца исчезнут через ~ 292 +818
−124 миллиона лет. Проходя зазор между кольцами и планетой в сентябре 2017 года, Кассини космический корабль обнаружил экваториальный поток нейтрального по заряду материала от колец к планете со скоростью 4800–44000 кг/с. Если предположить, что скорость притока стабильна, то добавление ее к непрерывному процессу «кольцевого дождя» означает, что кольца могут исчезнуть менее чем через 100 миллионов лет.

Подразделения и структуры внутри колец

Самыми плотными частями кольцевой системы Сатурна являются кольца А и В, которые разделены отделом Кассини (открытым в 1675 году Джованни Доменико Кассини ). Наряду с кольцом С, открытым в 1850 году и близким по своему характеру к отделу Кассини, эти регионы составляют основные кольца . Основные кольца более плотные и содержат более крупные частицы, чем разреженные пыльные кольца . К последним относятся кольцо D, простирающееся внутрь к вершинам облаков Сатурна, кольца G и E и другие, выходящие за пределы основной системы колец. Эти диффузные кольца характеризуются как «пылевые» из-за небольшого размера их частиц (часто около мкм ) ; их химический состав, как и основные кольца, почти полностью состоит из водяного льда. Узкое кольцо F, расположенное рядом с внешним краем кольца A, сложнее классифицировать; его части очень плотные, но он также содержит большое количество частиц размером с пыль.

Мозаика естественных цветов из Кассини неосвещенной стороны колец Сатурна D, C, B, A и F (слева направо), сделанных 9 мая 2007 г. (расстояния указаны до центра планеты). изображений узкоугольной камеры

Физические параметры колец

Освещенная сторона колец Сатурна с обозначенными основными подразделениями.

Сатурн и некоторые из его спутников, снятые Джеймса Уэбба космического телескопа инструментом NIRCam 25 июня 2023 года. На этом монохромном изображении фильтр NIRCam F323N (3,23 микрона) был нанесен на карту с оранжевым оттенком.

Основные подразделения

Имя	Расстояние от Сатурна центр (км)	Ширина (км)	Толщина (м)	Примечания
D-кольцо	66,900 –74,510	7,500	<30	Подозревается Пьером Жёреном (1967), подтверждено Pioneer 11 (1979).
Кольцо С	74,658 – 92,000	17,500	5	Открыт Уильямом и Джорджем Бондами в 1850 году.
Приносить	92,000 –117,580	25,500	5-15	Обнаружен вместе с кольцом А Галилеем в 1610 году. Структура кольца раскрыта Гюйгенсом в 1655 году.
Кассини Дивизия	117,580 –122,170	4,700		Открыт Джованни Кассини в 1676 году.
Кольцо	122,170 –136,775	14,600	10-30	Обнаружен вместе с кольцом B Галилеем в 1610 году. Структура кольца открыта Гюйгенсом в 1655 году.
Подразделение Рош	136,775 – 139,380	2,600		Граничит с кольцом F (открытие «Пионера-11» - 1979 г.), названным в честь космического корабля, затем в честь Эдуарда Роша (2007 г.).
F-кольцо	140,180	30 – 500		Обнаружен «Пионером-11» (1979).
Кольцо Януса/Эпиметея	149,000 – 154,000	5,000		Янус и Эпиметей
Кольцо G	166,000 –175,000	9,000		Первое изображение, сделанное «Вояджером-1» (1980 г.).
Арка Мефонового Кольца	194,230	?		Метон
Арка Кольца Анте	197,665	?		Анте
Кольцо поддонов	211,000 – 213,500	2,500		Поддоны
Электронное кольцо	180,000 – 480,000	300,000	>2000 км	Наблюдался в 1907 году Жоржем Фурнье ; подтверждено Уолтером Фейбельманом в 1980 году
Фиби Ринг	~4 000 000 – > 13 000 000	9,900,000 –12,800,000	2 330 000 км	Состоит из материала, выброшенного в результате удара о луну Феба ; обнаружен в 2009 году Энн Вербиссер, Майклом Скрутски и Дугласом Гамильтоном.

C Кольцевые структуры

Имя	Расстояние от Сатурна центр (км)	Ширина (км)	Назван в честь
Коломбо Гэп	77,870	150	Джузеппе «Бепи» Коломбо
Кольцо Титана	77,870	25	Титан , спутник Сатурна
Максвелл Гэп	87,491	270	Джеймс Клерк Максвелл
Максвелл Ринглет	87,491	64	Джеймс Клерк Максвелл
Бонд Гэп	88,700	30	Уильям Крэнч Бонд и Джордж Филлипс Бонд
1.470R S Колечко	88,716	16	его радиус
1.495R S Колечко	90,171	62	его радиус
Дауэс Гэп	90,210	20	Уильям Раттер Доус

Структуры дивизиона Кассини

• Источник:

Имя	Расстояние от Сатурна центр (км)	Ширина (км)	Назван в честь
Зазор Гюйгенса	117,680	285–400	Кристиан Гюйгенс
Колечко Гюйгенса	117,848	~17	Кристиан Гюйгенс
Гершель Гэп	118,234	102	Уильям Гершель
Рассел Гэп	118,614	33	Генри Норрис Рассел
Джеффрис Гэп	118,950	38	Гарольд Джеффрис
Купер Гэп	119,405	3	Джерард Койпер
Лаплас Гэп	119,967	238	Пьер-Симон Лаплас
Бессель Гап	120,241	10	Фридрих Бессель
Барнард Гэп	120,312	13	Эдвард Эмерсон Барнард

Кольцевые структуры

Имя	Расстояние от Сатурна центр (км)	Ширина (км)	Назван в честь
Энке Гап	133,589	325	Иоганн Энке
Килер Гэп	136,505	35	Джеймс Киллер

Наклонные (угол 4 градуса) изображения колец Сатурна C, B и A, полученные Кассини (слева направо; кольцо F слабо видно на полноразмерном верхнем изображении, если смотреть при достаточной яркости). Верхнее изображение: мозаика естественных цветов из Кассини фотографий освещенной стороны колец узкоугольной камерой , сделанных 12 декабря 2004 г. Нижнее изображение: смоделированный вид, построенный на основе радиозатменных наблюдений, проведенных 3 мая 2005 г. Цвет на нижнем изображении используется для представления информации о размерах кольцевых частиц (пояснения см. в подписи ко второму изображению статьи).

D-кольцо

Изображение Кассини слабого кольца D с внутренним кольцом C внизу.

Кольцо D — самое внутреннее кольцо, и оно очень слабое. В 1980 году «Вояджер-1» обнаружил внутри этого кольца три локона, обозначенных D73, D72 и D68, причем D68 был отдельным колечком, ближайшим к Сатурну. Примерно 25 лет спустя изображения Кассини показали, что D72 стала значительно шире и более рассеянной и переместилась в сторону планеты на 200 км (100 миль).

Кольцо D представляет собой мелкомасштабную структуру с волнами на расстоянии 30 км (20 миль) друг от друга. Впервые замечен в промежутке между кольцом C и D73. структура была обнаружена во время равноденствия Сатурна в 2009 году и простиралась на радиальное расстояние 19 000 км (12 000 миль) от кольца D до внутреннего края кольца B. Волны интерпретируются как спиральная структура вертикальных гофр амплитудой от 2 до 20 м; Тот факт, что период волн со временем уменьшается (с 60 км; 40 миль в 1995 году до 30 км; 20 миль к 2006 году), позволяет сделать вывод, что картина могла возникнуть в конце 1983 года в результате удара облака обломков. (при массе ≈10 ¹² кг) от разрушенной кометы, которая отклонила кольца из экваториальной плоскости. Похожий спиральный узор в главном кольце Юпитера был приписан возмущению, вызванному столкновением материала с кометой Шумейкера-Леви 9 в 1994 году.

Кольцо С

«C Ring» перенаправляется сюда. Чтобы узнать о других значениях, см. Cring .

Вид на внешнее кольцо C; Разрыв Максвелла с кольцом Максвелла на правой стороне находятся выше и справа от центра. Гэп облигаций находится над широкой светлой полосой вверху справа; Разрыв Дауэса находится внутри темной полосы чуть ниже правого верхнего угла.

расположенное внутри кольца B. Кольцо C — это широкое, но слабое кольцо , Он был открыт в 1850 году Уильямом и Джорджем Бондами , хотя Уильям Р. Доус и Иоганн Галле также видели его независимо. Уильям Ласселл назвал его «Креповое кольцо», потому что оно, казалось, состояло из более темного материала, чем более яркие кольца A и B.

Его вертикальная толщина оценивается в 5 метров (16 футов), масса - около 1,1 × 10. ¹⁸ кг, а его оптическая толщина варьируется от 0,05 до 0,12. То есть от 5 до 12 процентов света, проходящего через кольцо перпендикулярно, блокируется, так что, если смотреть сверху, кольцо почти прозрачно. Спиральные гофры длиной 30 км, впервые замеченные в кольце D, наблюдались во время равноденствия Сатурна в 2009 году и распространились по всему кольцу C (см. выше).

Коломбо Гэп и Титан Колечко

Разрыв Коломбо находится во внутреннем кольце C. Внутри разрыва находится яркое, но узкое Кольцо Коломбо с центром в 77 883 км (48 394 милях) от центра Сатурна, которое имеет скорее эллиптическую, чем круглую форму. Это кольцо также называют Кольцом Титана, поскольку оно управляется орбитальным резонансом с луной Титаном . кольцевой частицы В этом месте внутри колец длина апсидальной прецессии равна длине орбитального движения Титана, так что внешний конец этого эксцентричного кольца всегда направлен в сторону Титана.

Максвелл Гэп и Ринглет

Разрыв Максвелла находится во внешней части кольца C. Он также содержит плотное некруглое колечко Максвелла. Во многом это колечко похоже на кольцо ε Урана . В середине обоих колец имеются волнообразные структуры. Хотя считается, что волна в кольце ε вызвана спутником Урана Корделией , по состоянию на июль 2008 года в щели Максвелла не было обнаружено ни одного спутника.

Приносить

Кольцо B — самое большое, яркое и массивное из колец. Его мощность оценивается от 5 до 15 м, а оптическая толщина варьируется от 0,4 до более 5 м. это означает, что> 99% света, проходящего через некоторые части кольца B, блокируется. Кольцо B содержит множество вариаций своей плотности и яркости, почти все из которых необъяснимы. Они концентрические, выглядят как узкие локоны, хотя в кольце B нет промежутков. Местами внешний край кольца B содержит вертикальные структуры, отклоняющиеся до 2,5 км (1½ мили) от плоскости основного кольца, что является значительным отклонением от вертикальной толщины основных колец A, B и C, которая обычно составляет всего лишь около 10 метров (около 30 футов). Вертикальные структуры могут быть созданы невидимыми встроенными лунами.

Исследование спиральных волн плотности, проведенное в 2016 году с использованием звездных затмений, показало, что поверхностная плотность кольца B находится в диапазоне от 40 до 140 г/см. ² , ниже, чем считалось ранее, и что оптическая толщина кольца мало коррелирует с его массовой плотностью (обнаружение, ранее сообщенное для колец A и C). Общая масса Кольца B оценивалась где-то в диапазоне от 7 до 24 × 10 ¹⁸ кг. Это сравнимо с массой Мимаса 37,5 × . 10 ¹⁸ кг.

Цветной вид внутреннего центрального кольца B в высоком разрешении (около 3 км на пиксель) (от 98 600 до 105 500 км; от 61 300 до 65 600 миль от центра Сатурна). Показанные структуры (от 40 км; колечки шириной 25 миль в центре до 300–500 км; полосы шириной от 200 до 300 миль справа) остаются четко выраженными в масштабах ниже разрешения изображения.

Внешний край кольца B, вид в районе равноденствия, где тени отбрасываются вертикальными структурами высотой до 2,5 км (1½ мили), вероятно, созданными невидимыми встроенными лунами. Дивизион Кассини находится на вершине.

Спицы

Продолжительность: 8 секунд. 0:08

Темные спицы отмечают освещенную солнцем сторону кольца B на с низким фазовым углом изображениях Кассини . Это видео с низким битрейтом. Версия этого видео в низком разрешении

До 1980 года структуру колец Сатурна объясняли исключительно действием гравитационных сил. Затем изображения с космического корабля "Вояджер" показали радиальные особенности кольца B , известные как спицы . что нельзя было объяснить таким образом, поскольку их существование и вращение вокруг колец не соответствовало гравитационной орбитальной механике . Спицы кажутся темными в обратном рассеянном свете и яркими в прямом свете (см. изображения в Галерее ); переход происходит при фазовом угле около 60 ° . Ведущая теория относительно состава спиц состоит в том, что они состоят из микроскопических частиц пыли, оторванных от главного кольца за счет электростатического отталкивания, поскольку они вращаются почти синхронно с магнитосферой Сатурна. Точный механизм образования спиц до сих пор неизвестен. Было высказано предположение, что электрические возмущения могут быть вызваны либо молниями Сатурна в атмосфере , либо ударами микрометеоритов о кольца. В качестве альтернативы предполагается, что спицы очень похожи на явление, известное как свечение лунного горизонта или левитация пыли, и вызваны интенсивными электрическими полями на терминаторе кольцевых частиц, а не электрическими возмущениями.

Спицы снова наблюдались лишь двадцать пять лет спустя, на этот раз космическим зондом Кассини . Спицы не были видны, когда Кассини прибыл к Сатурну в начале 2004 года. Некоторые ученые предположили, что спицы не будут видны снова до 2007 года, основываясь на моделях, пытающихся описать их формирование. Тем не менее, команда исследователей Кассини продолжала искать спицы на изображениях колец, и в следующий раз они были замечены на изображениях, сделанных 5 сентября 2005 года.

Спицы, по-видимому, являются сезонным явлением: они исчезают в середине зимы и в середине лета Сатурна и появляются снова, когда Сатурн приближается к равноденствию . Предположения о том, что спицы могут быть сезонным эффектом, зависящим от 29,7-летней орбиты Сатурна, были подтверждены их постепенным появлением в последние годы миссии Кассини.

Космический телескоп Хаббл показывает начало «сезона спиц» Сатурна с появлением двух размытых спиц в кольце B слева на изображении.

Лунет

В 2009 году, во время равноденствия, луна, встроенная в кольцо B, была обнаружена по отбрасываемой ею тени. Его диаметр оценивается в 400 м (1300 футов). Луна получила предварительное обозначение S/2009 S 1 .

Кассини Дивизия

Дивизион Кассини, снимок космического корабля Кассини . Разрыв Гюйгенса находится на его правой границе; Разрыв Лапласа находится ближе к центру. Имеется также ряд других, более узких пробелов. Луна на заднем плане — Мимас .

Сатурна Дивизион Кассини — это область шириной 4800 км (3000 миль) между кольцами А и В . Он был открыт в 1675 году Джованни Кассини в Парижской обсерватории с помощью телескопа-рефрактора с 2,5-дюймовым объективом 20 футов , фокусным расстоянием и 90-кратным увеличением . С Земли оно выглядит как тонкая черная дыра в кольцах. Однако «Вояджер» обнаружил, что зазор сам по себе заполнен материалом кольца, очень похожим на C. кольцо Разделение может показаться ярким на неосвещенной стороне колец, поскольку относительно низкая плотность материала позволяет передавать больше света через толщину колец (см. второе изображение в галерее ).

Внутренний край отдела Кассини находится под сильным орбитальным резонансом. Кольцевые частицы в этом месте вращаются дважды за каждую орбиту луны Мимас . Резонанс заставляет Мимаса притягивать эти кольцевые частицы к накоплению, дестабилизируя их орбиты и приводя к резкому сокращению плотности колец. Однако многие другие промежутки между локонами в пределах отдела Кассини необъяснимы.

Зазор Гюйгенса

Обнаружен в 1981 году на изображениях, отправленных с космического корабля "Вояджер-2". Разрыв Гюйгенса расположен на внутренней границе отдела Кассини. В центре находится плотное эксцентричное кольцо Гюйгенса. Это кольцо демонстрирует нерегулярные азимутальные изменения геометрической ширины и оптической глубины, что может быть вызвано близким резонансом 2:1 с Мимасом и влиянием эксцентричного внешнего края B-кольца. Сразу за кольцом Гюйгенса есть еще одно узкое колечко.

Кольцо

«Кольцо» перенаправляется сюда. О письме см. Å .

Центральное колечко щели Энке кольца А совпадает с орбитой Пана , а это означает, что его частицы колеблются по подковообразным орбитам .

Кольцо А — самое дальнее из больших ярких колец. Ее внутренняя граница — деление Кассини , а резкая внешняя граница — близка к орбите небольшого спутника Атласа . Кольцо А прерывается в месте, расположенном на расстоянии 22% ширины кольца от его внешнего края, зазором Энке . Более узкий зазор в 2% ширины кольца от внешнего края называется зазором Килера .

Толщина кольца А оценивается от 10 до 30 м, его поверхностная плотность от 35 до 40 г/см. ² а его общая масса от 4 до 5 × 10 ¹⁸ кг (чуть ниже массы Гипериона ). Его оптическая толщина варьируется от 0,4 до 0,9.

Как и в случае с кольцом B, внешний край кольца A поддерживается орбитальными резонансами, хотя в данном случае это более сложный набор. На него в первую очередь влияет резонанс 7:6 с Янусом и Эпиметеем , а также другие вклады резонанса 5:3 с Мимасом и различные резонансы с Прометеем и Пандорой . Другие орбитальные резонансы также возбуждают множество спиральных волн плотности в кольце А (и, в меньшей степени, в других кольцах), которые составляют большую часть его структуры. Эти волны описываются той же физикой, которая описывает спиральные рукава галактик . Спиральные изгибные волны, также присутствующие в кольце А и также описываемые той же теорией, представляют собой вертикальные гофры в кольце, а не волны сжатия.

В апреле 2014 года ученые НАСА сообщили о наблюдении возможной стадии формирования новой луны вблизи внешнего края Кольца А.

Энке Гап

Разрыв Энке — это разрыв шириной 325 км (200 миль) внутри кольца А , расположенный на расстоянии 133 590 км (83 000 миль) от центра Сатурна. Это вызвано присутствием маленькой луны Пан . которая вращается внутри него. Изображения, полученные зондом Кассини , показали, что внутри зазора есть как минимум три тонких завитых колечка. Спиральные волны плотности, видимые по обе стороны от него, вызваны резонансами с ближайшими лунами за пределами колец, в то время как Пан вызывает дополнительный набор спиралевидных следов (см. изображение в галерее ).

Сам Иоганн Энке этого разрыва не заметил; он был назван в честь его кольцевых наблюдений. Сам разрыв был обнаружен Джеймсом Эдвардом Килером в 1888 году. Второй крупный разрыв в кольце А , обнаруженный «Вояджером» , в его честь был назван разрывом Килера.

Разрыв Энке — это разрыв , потому что он полностью находится внутри кольца А. существовала некоторая двусмысленность Между терминами «разрыв» и «разделение» , пока МАС не уточнил определения в 2008 году; до этого отделение иногда называли «Дивизией Энке».

Килер Гэп

Волны на краях щели Килера, вызванные орбитальным движением Дафниса (см. также растянутый вид крупным планом в галерее ).

Около точки равноденствия Сатурна Дафнис и его волны отбрасывают тени на Кольцо А.

Киллер-Гэп — это разрыв шириной 42 км (26 миль) в кольце А , примерно в 250 км (150 милях) от внешнего края кольца. Небольшая луна Дафнис , открытая 1 мая 2005 года, вращается внутри нее, сохраняя ее ясной. Прохождение Луны вызывает волны по краям разрыва (на это также влияет небольшой эксцентриситет ее орбиты). Поскольку орбита Дафниса слегка наклонена к плоскости кольца, волны имеют составляющую, перпендикулярную плоскости кольца, достигающую расстояния 1500 м «над» плоскостью.

Щель Килера была открыта «Вояджером» и названа в честь астронома Джеймса Эдварда Килера . Килер, в свою очередь, обнаружил и назвал разрыв Энке в честь Иоганна Энке .

Пропеллерные лунки

Пропеллер-лунолет Сантос-Дюмон с освещенной (вверху) и неосвещенной сторон колец.

Местоположение первых четырех лун, обнаруженных в кольце А.

В 2006 году четыре крошечных « луны ». были обнаружены Кассини на изображениях Кольца А Сами луны имеют диаметр всего около ста метров, слишком малы, чтобы их можно было увидеть напрямую; Кассини видит возмущения в форме «пропеллера» , создаваемые лунами, диаметр которых составляет несколько километров. Подсчитано, что Кольцо А содержит тысячи таких объектов. В 2007 году открытие еще восьми лун показало, что они в основном ограничены поясом длиной 3000 км (2000 миль), примерно в 130 000 км (80 000 миль) от центра Сатурна. а к 2008 году было обнаружено более 150 пропеллерных лун. Тот, которого отслеживали уже несколько лет, получил прозвище Блерио .

Подразделение Рош

Разделение Роша (проходящее через центр изображения) между кольцом A и узким кольцом F. Внутри него можно увидеть Атлас. Также видны разрывы Энке и Килера.

Разделение между кольцом A и кольцом F было названо разделением Роша в честь французского физика Эдуарда Роша . Разделение Роша не следует путать с пределом Роша планеты , который представляет собой расстояние, на котором большой объект находится настолько близко к планете (например, Сатурну), что приливные силы разорвут его на части. Расположенное на внешнем краю главной системы колец, подразделение Роша фактически близко к пределу Роша Сатурна, поэтому кольца не смогли срастись в луну.

Как и отдел Кассини , отдел Роша не пуст, а содержит лист материала. Характер этого материала аналогичен тонким и пыльным кольцам D, E и G. В двух местах округа Рош концентрация пыли выше, чем в остальной части региона. Они были обнаружены группой изображений зонда Кассини и получили временные обозначения : R/2004 S 1, который находится вдоль орбиты спутника Атлас ; и R/2004 S 2 с центром в 138 900 км (86 300 миль) от центра Сатурна, внутри орбиты Прометея .

F-кольцо

Продолжительность: 25 секунд. 0:25

Маленькие спутники Пандора (слева) и Прометей (справа) вращаются по обе стороны от кольца F. Прометей действует как пастырь кольца, и за ним следуют темные каналы, которые он прорезал во внутренних нитях кольца.

Кольцо F — самое дальнее дискретное кольцо Сатурна и, возможно, самое активное кольцо в Солнечной системе, характеристики которого меняются в течение нескольких часов. Он расположен на расстоянии 3000 км (2000 миль) от внешнего края А. кольца Кольцо было обнаружено в 1979 году командой исследователей космического корабля «Пионер-11» . Он очень тонкий, всего несколько сотен километров (миль) в радиальном направлении. Хотя традиционная точка зрения заключалась в том, что он удерживается вместе двумя спутниками-пастухами , Прометеем и Пандорой , которые вращаются вокруг него внутри и снаружи, недавние исследования показывают, что только Прометей способствует заключению. Численное моделирование предполагает, что кольцо образовалось, когда Прометей и Пандора столкнулись друг с другом и были частично разрушены.

Более поздние изображения крупным планом, полученные зондом Кассини , показывают, что кольцо F состоит из одного центрального кольца и спиральной нити вокруг него. Они также показывают, что, когда Прометей сталкивается с кольцом в его апоапсисе , его гравитационное притяжение создает изломы и узлы в кольце F, поскольку Луна «крадет» у него материал, оставляя темный канал во внутренней части кольца (см. ссылку на видео и дополнительные изображения колец F в галерее ). Поскольку Прометей вращается вокруг Сатурна быстрее, чем материал кольца F, каждый новый канал располагается примерно на 3,2 градуса впереди предыдущего.

В 2008 году был обнаружен дальнейший динамизм, предполагающий, что маленькие невидимые спутники, вращающиеся внутри кольца F, постоянно проходят через его узкое ядро ​​из-за возмущений со стороны Прометея. Один из маленьких спутников был предварительно идентифицирован как S/2004 S6 .

По состоянию на 2023 год комковатая структура кольца «считается вызванной наличием тысяч мелких родительских тел (размером от 1,0 до 0,1 км), которые сталкиваются и образуют плотные нити частиц размером от микрометра до сантиметра, которые повторно прирастать в течение нескольких месяцев к родительским телам в установившемся режиме».

Мозаика из 107 изображений, показывающих 255° (около 70%) кольца F, как оно выглядело бы в выпрямленном виде, показывая изогнутую первичную нить и спиральную вторичную нить. Радиальная ширина (сверху вниз) составляет 1500 км (1000 миль).

Наружные кольца

Внешние кольца, подсвеченные Солнцем сзади

Кольцо Януса/Эпиметея

Слабое пылевое кольцо присутствует вокруг области, занимаемой орбитами Януса и Эпиметея , как видно на изображениях, полученных в пряморассеянном свете кораблем Кассини космическим в 2006 году. Кольцо имеет радиальную протяженность около 5000 км (3000 миль). Его источником являются частицы, отлетающие от поверхности лун в результате ударов метеороидов, которые затем образуют диффузное кольцо вокруг своей орбитальной траектории.

Кольцо G

Кольцо G (см. последнее изображение в галерее ) — это очень тонкое, слабое кольцо примерно на полпути между кольцом F и началом кольца E , его внутренний край находится примерно в 15 000 км (10 000 миль) внутри орбиты Мимаса . Он содержит одну отчетливо более яркую дугу около своего внутреннего края (похожую на дуги в кольцах Нептуна ), которая простирается примерно на одну шестую его окружности, с центром в полукилометровом (500 ярдов) спутнике Эгеоне , который находится в место по орбитальному резонансу 7:6 с Мимасом. Считается, что дуга состоит из ледяных частиц диаметром до нескольких метров, а остальная часть кольца G состоит из пыли, выброшенной изнутри дуги. Радиальная ширина дуги составляет около 250 км (150 миль) по сравнению с шириной 9000 км (6000 миль) для Кольца G в целом. Считается, что дуга содержит вещество, эквивалентное небольшой ледяной луне диаметром около ста метров. Пыль, выпущенная из Эгеона и других тел-источников внутри дуги в результате ударов микрометеороидов , дрейфует наружу из дуги из-за взаимодействия с Сатурна магнитосферой (чья плазма Сатурна взаимодействует с магнитным полем , которое вращается гораздо быстрее, чем орбитальное движение Кольца G). Эти крошечные частицы постепенно разрушаются в результате дальнейших ударов и рассеиваются под действием сопротивления плазмы. На протяжении тысячелетий кольцо постепенно теряет массу, который пополняется дальнейшими ударами по Эгеону.

Арка Мефонового Кольца

Слабая кольцевая дуга, впервые обнаруженная в сентябре 2006 года, протяженностью около 10 градусов по долготе связана со спутником Мефон . Считается, что материал дуги представляет собой пыль, выброшенную из Метона в результате ударов микрометеороидов. Удержание пыли внутри дуги обусловлено резонансом 14:15 с Мимасом (аналогично механизму удержания дуги внутри кольца G). Под влиянием того же резонанса Метон совершает либрации взад и вперед по своей орбите с амплитудой 5° долготы.

Арка Кольца Анте

Арка Кольца Анте – яркое пятно – Анте

связана слабая кольцевая дуга, впервые обнаруженная в июне 2007 года, длиной около 20 градусов С луной Анте . Считается, что материал дуги представляет собой пыль, сбитую с Анте ударами микрометеороидов. Удержание пыли внутри дуги объясняется резонансом 10:11 с Мимасом. Под действием того же резонанса Анте дрейфует взад и вперед по своей орбите на протяжении 14° долготы.

Кольцо поддонов

Слабое пылевое кольцо находится на той же орбите, что и Паллена в 2006 году в рассеянном вперед свете , о чем свидетельствуют снимки, сделанные космическим кораблем Кассини . Кольцо имеет радиальную протяженность около 2500 км (1500 миль). Его источником являются частицы, отлетевшие от поверхности Паллены в результате ударов метеороидов, которые затем образуют диффузное кольцо вокруг ее орбитального пути.

Электронное кольцо

Хотя это и не было подтверждено до 1980 года, существование кольца E было предметом споров среди астрономов, по крайней мере, еще в 1908 году. В повествовательной хронологии наблюдений Сатурна Артур Фрэнсис О'Донел Александер приписывает первое наблюдение того, что впоследствии будет названо Кольцом E, было сделано Жоржем Фурнье , который 5 сентября 1907 года в Мон-Реваре наблюдал «светящуюся зону», «окружающую внешнее яркое кольцо». В следующем году, 7 октября 1908 г., Э. Шаер самостоятельно наблюдал в Женевской обсерватории «новое темное кольцо... окружающее яркие кольца Сатурна». Продолжая открытие Шаера, У. Бойер, Т. Льюис и Артур Эддингтон обнаружили признаки прерывистого кольца, соответствующего описанию Шаера, но описали свои наблюдения как «неопределенные». После того, как Эдвард Барнард , используя лучший на тот момент телескоп в мире , не смог обнаружить признаков кольца. Э.М. Антониади приводил доводы в пользу существования кольца в публикации 1909 года, вспоминая наблюдения Уильяма Рэя 26 декабря 1861 года «очень слабого света... чтобы создать впечатление, что это было темное кольцо». но после отрицательного результата Барнарда большинство астрономов стали скептически относиться к существованию Кольца Е.

В отличие от колец A, B и C, небольшая оптическая глубина кольца E и большая вертикальная протяженность означают, что его лучше всего рассматривать с ребра, что возможно только один раз в 14–15 лет. так что, возможно, по этой причине только в 1960-х годах Кольцо Е снова стало объектом наблюдений. Хотя некоторые источники приписывают Уолтеру Фейбельману , открытие кольца E в 1966 году его статья, опубликованная в следующем году, в которой объявляется о наблюдениях, начинается с признания существующих разногласий и длительного набора наблюдений, как подтверждающих, так и оспаривающих существование кольца, и тщательно подчеркивает его интерпретацию данных как нового кольца как «только предварительную». Повторный анализ первоначальных наблюдений Фейбельмана , проведенный в преддверии предстоящего пролета Сатурна «Пионером-11», еще раз назвал доказательства существования этого внешнего кольца «шаткими». Даже поляриметрические наблюдения «Пионера-11» не смогли окончательно идентифицировать E-кольцо во время его пролета в 1979 году, хотя «его существование было сделано на основе [измерений частиц, излучения и магнитного поля]». Только после цифрового повторного анализа наблюдений 1966 года, а также нескольких независимых наблюдений с использованием наземных и космических телескопов существование было окончательно подтверждено в статье 1980 года Фейбельмана и Клинглсмита.

Кольцо E — второе внешнее кольцо, оно очень широкое; он состоит из множества мельчайших (микронных и субмикронных) частиц водяного льда с силикатами, углекислым газом и аммиаком. Кольцо E распределено между орбитами Мимаса и Титана . В отличие от других колец, оно состоит из микроскопических частиц, а не из макроскопических кусков льда. В 2005 году источником материала кольца E были определены криовулканические шлейфы . исходящий из «тигровых полос» южной полярной области луны Энцелад . В отличие от главных колец, толщина кольца E превышает 2000 км (1000 миль) и увеличивается по мере удаления от Энцелада. Структуры, похожие на усики, наблюдаемые внутри кольца E, могут быть связаны с выбросами наиболее активных южнополярных струй Энцелада.

Частицы Кольца E имеют тенденцию накапливаться на лунах, вращающихся внутри него. Экватор ведущего полушария Тефии слегка окрашен в синий цвет из-за падающего материала. троянские спутники Телесто , Калипсо , Елена и Полидевк Особенно страдают , поскольку их орбиты движутся вверх и вниз по плоскости кольца. В результате их поверхности покрываются ярким материалом, который сглаживает черты.

Кольцо E с подсветкой и силуэтом Энцелада на его фоне.
Луны . южные полярные струи Под ней ярко вспыхивают

Крупный план южнополярных гейзеров Энцелада, источника Кольца Е.

Вид сбоку на систему Сатурна: Энцелад относительно Кольца E.

Усики колец E из гейзеров Энцелада - сравнение изображений (а, в) с компьютерным моделированием

Кольцо Фиби

Огромная протяженность кольца Фиби затмевает основные кольца. Вставка: сделанное Спитцером, 24 мкм. изображение части кольца,

об открытии тонкого диска материала внутри орбиты Фебы В октябре 2009 года сообщалось . На момент открытия диск был расположен ребром к Земле. Этот диск можно условно назвать еще одним кольцом. Хотя он очень большой (если смотреть с Земли, видимый размер равен двум полным лунам). ), кольцо практически не видно. Он был обнаружен с помощью НАСА Спитцер инфракрасного космического телескопа . и наблюдался во всем диапазоне наблюдений, простиравшемся от 128 до 207 радиусов Сатурна, расчеты показывают, что он может простираться наружу до 300 радиусов Сатурна и внутрь до орбиты Япета на 59 радиусов Сатурна. Кольцо впоследствии изучалось с помощью космических кораблей WISE , Herschel и Cassini ; Наблюдения WISE показывают, что она простирается как минимум на расстояние от 50–100 до 270 радиусов Сатурна (внутренний край теряется в ярком свете планеты). Данные, полученные с помощью WISE, показывают, что кольцевые частицы малы; те, радиус которых превышает 10 см, составляют 10% или менее площади поперечного сечения.

Фиби вращается вокруг планеты на расстоянии от 180 до 250 радиусов. Кольцо имеет толщину около 40 радиусов. Поскольку предполагается, что частицы кольца возникли в результате ударов ( микрометеороидов и более крупных) о Фебу, они должны разделять ее ретроградную орбиту . что противоположно орбитальному движению следующей внутренней луны, Япета . Это кольцо лежит в плоскости орбиты Сатурна или, грубо говоря, эклиптики , и, таким образом, наклонено на 27 градусов от экваториальной плоскости Сатурна и других колец. Феба наклонена на 5 ° по отношению к плоскости орбиты Сатурна (часто обозначаемой как 175 ° из-за ретроградного орбитального движения Фебы), и ее результирующие вертикальные отклонения выше и ниже плоскости кольца близко согласуются с наблюдаемой толщиной кольца в 40 радиусов Сатурна.

Существование кольца было предложено в 1970-х годах Стивеном Сотером . Открытие было сделано Энн Дж. Вербиссер и Майклом Ф. Скрутски (из Университета Вирджинии ) и Дугласом П. Гамильтоном (из Университета Мэриленда, Колледж-Парк ). Все трое вместе учились в Корнеллском университете в качестве аспирантов.

Материал кольца мигрирует внутрь вследствие переизлучения солнечной радиации . со скоростью, обратно пропорциональной размеру частиц; частица размером 3 см мигрировала из окрестностей Фебы в окрестности Япета на протяжении всего возраста Солнечной системы. Таким образом, материал попадет в ведущее полушарие Япета. Падение этого материала вызывает небольшое затемнение и покраснение ведущего полушария Япета (аналогично тому, что наблюдается на спутниках Урана Оберон и Титания ), но не создает непосредственно драматическую двухцветную окраску этой луны. Скорее, падающий материал инициирует с положительной обратной связью процесс термической самосегрегации , при котором лед сублимируется из более теплых областей с последующей конденсацией пара в более холодные области. В результате остается темный остаток «запаздывающего» материала, покрывающий большую часть экваториальной области ведущего полушария Япета, который контрастирует с яркими отложениями льда, покрывающими полярные регионы и большую часть ведомого полушария.

Возможная кольцевая система вокруг Реи

Основная статья: Кольца Реи

второй по величине спутник Сатурна Рея имеет собственную разреженную систему колец, состоящую из трех узких полос, заключенных в диск твердых частиц. Предполагается, что Эти предполагаемые кольца не были отображены, но их существование было сделано на основе наблюдений Кассини в ноябре 2005 года истощения энергичных электронов в магнитосфере Сатурна вблизи Реи. Прибор магнитосферной визуализации (MIMI) наблюдал плавный градиент, перемежающийся тремя резкими падениями потока плазмы на каждой стороне Луны в почти симметричной схеме. Это можно было бы объяснить, если бы они были поглощены твердым материалом в форме экваториального диска, содержащего более плотные кольца или дуги, с частицами диаметром от нескольких дециметров до примерно метра. Более недавнее свидетельство, подтверждающее наличие колец Реана, представляет собой набор небольших ярких ультрафиолетовых пятен, распределенных по линии, проходящей на три четверти окружности Луны, в пределах 2 градусов от экватора. Пятна были интерпретированы как точки падения материала сходящего с орбиты кольца. Однако целенаправленные наблюдения «Кассини» за предполагаемой плоскостью кольца под разными углами ничего не дали, что позволяет предположить, что необходимо другое объяснение этих загадочных особенностей.

Галерея

• 
  Сатурн за кольцами, покрытый их тенями, вид Кассини с расстояния 725 000 км (450 000 миль).
• 
  Мозаика изображений Кассини неосвещенной стороны внешнего кольца C (внизу) и внутреннего кольца B (вверху) возле точки равноденствия Сатурна, демонстрирующая несколько видов тени Мимаса . Тень ослаблена более плотным кольцом B. Разрыв Максвелла находится ниже центра.
• 
  Спиральная волна плотности во внутреннем кольце B Сатурна, которая формируется в орбитальном резонансе 2:1 с Янусом . Длина волны уменьшается по мере удаления волны от резонанса, поэтому кажущийся ракурс изображения иллюзорен.
• 
  Внешний вид колец C и B в естественных цветах.
• 
  Темное кольцо B представляет собой с малым фазовым углом Кассини изображение неосвещенной стороны колец, полученное . Слева от центра две темные дыры (большая из них — это дыра Гюйгенса ) и яркие (судя по этой геометрии просмотра) колечки слева от них составляют деление Кассини .
• 
  Изображение Кассини освещенной солнцем стороны колец, полученное в 2009 году с фазовым углом 144 °, с яркими кольца B. спицами
• 
  Пана Движение кольца А вызывает через зазор Энке краевые волны и (несамораспространяющиеся) спиральные следы . впереди и внутри него. Другие более плотно закрученные полосы представляют собой спиральные волны плотности .

• 
  Радиально растянутое (4x) изображение краевых волн Киллер-Гэпа, вызванных Дафнисом .
• 
  Прометей (справа) и Пандора вращаются внутри и снаружи кольца F , но только Прометей действует как пастырь кольца.
• 
  Прометей возле апоапсиса вырезает темный канал в кольце F (более старые каналы справа). Видео процесса можно посмотреть на веб-сайте группы Cassini Imaging Team. или Ютуб .
• 
  Динамизм кольца F , вероятно, из-за возмущающего воздействия небольших лун, вращающихся вокруг ядра кольца или сквозь него.
• 
  Тень Сатурна отсекает подсвеченное кольцо G и его яркую внутреннюю дугу. Видео, показывающее орбитальное движение дуги, можно посмотреть на YouTube. или веб-сайт группы Cassini Imaging Team.
• 
  Сатурн и его кольца A, B и C в видимом и (на вставке) инфракрасном свете. В ИК-изображении с искусственными цветами большее содержание водяного льда и больший размер зерен приводят к сине-зеленому цвету, в то время как большее содержание незамерзшего льда и меньший размер зерен дают красноватый оттенок.
• 
  Кольца Сатурна, снимок космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА/ЕКА/ККА.

См. также

• Галилео Галилей – первый человек, наблюдавший кольца Сатурна, в 1610 году.
• Христиан Гюйгенс – первый, кто предположил существование кольца вокруг Сатурна, в 1655 году.
• Джованни Кассини - обнаружил разделение между кольцами A и B (деление Кассини) в 1675 году.
• Эдуард Рош - французский астроном, который описал, как спутник, попадающий в пределы Роша Сатурна, может распасться и образовать кольца.

Внешние ссылки

• Узел планетарных колец: система колец Сатурна
• Кольца Сатурна по результатам исследования Солнечной системы НАСА
• Номенклатура колец Сатурна со страницы планетарной номенклатуры Геологической службы США.
• Самое большое кольцо вокруг Сатурна только что стало увеличенным (получено 20 декабря 2017 г. с сайта Space.com)
• Все, что любопытный ум должен знать о системах планетарных колец с доктором Марком Шоуолтером (подкаст Васима Ахтара с Марком Шоуолтером )
• в ​​высоком разрешении от Шона Дорана. Анимация колец с подсветкой
• Анимация Кевина М. Гилла в высоком разрешении , изображающая пролет над внешним кольцом B в день равноденствия (после первой минуты она начинает становиться менее однородной); см. альбом Rings подробнее
• Анимация Сатурна и его колец в высоком разрешении Ника Стивенса с экваториальной и полярной орбиты, а также с погружения под кольца ; см . список для получения дополнительной информации