Солнечная система (Астрономия и астрофизика)

После первых пролетов научных зондов вблизи Сатурна радикально изменились не только представления о делении Кассини. В момент сближения с планетой фотометр «Вояджера-2» с очень высоким разрешением (до 150 м. на кольцах) был направлен на яркую звезду Sco, и его поле зрения, благодаря движению аппарата, пересекло кольца. В результате, получился фотометрический разрез части кольца А вблизи деления Энке. На нем легко отождествить сравнительно крупные части кольца; но при высоком разрешении уже становится трудно указать, где проходит граница отдельных узких «колечек». Вполне вероятно, что многие минимумы кривой определяются отдельными глыбами и обломками. Их типичный размер составил 10 м. в кольце А, 8 м. в делении Кассини и 2 м. в кольце С. Разумеется, в каждом из них есть фрагменты и других размеров — от пыли до крупных блоков. Природа материала колец та же, что и у спутников Сатурна, — слегка загрязненный водяной лед и снег.

Очень резкими оказались внешние края колец А и В. Там резонансы проявляются весьма остро. Удалось оценить толщину края кольца А: она не превышает 150 м. Даже если предположить, что в какой-то части толщина колец достигает 0,5 км., их пропорциональной моделью будет диск толщиной в 0,5 мм. и диаметром 270 м. (круг из плотной бумаги диаметром в четверть километра!).

Интереснейшей теоретической проблемой является стабильность колец. Взаимные столкновения частиц должны переводить их с орбиты на орбиту, создавая эффект вязкости. Благодаря этому внутренние части кольца должны приближаться к планете, а наружные — удаляться. В результате жизнь колец, в космогонических масштабах, должна быть очень короткой.

В последнее время появились работы, связывающие в единый процесс катастрофические столкновения комет или астероидов со спутниками планет-гигантов, последующее образование колец и их постепенное разрушение. При этом время существования колец действительно может быть очень коротким (на что, возможно, указывают кольца Урана). Эта идея получила наглядную поддержку благодаря происшедшему в 1994 г. столкновению кометы Шумейкеров-Леви-9 с Юпитером. Но сторонники классической концепции (противники идеи недавнего возникновения колец) возражают, и приводят свои аргументы, в том числе присутствие колец у других планет — Юпитера, Урана, Нептуна. Они считают, что правильнее исходить из того, что кольца планет существуют уже очень давно. Стало быть, какой-то механизм не дает им разрушаться. Однако сомнения в этом все крепнут. Все кольца (кроме колец Сатурна) выглядят слабыми следами когда-то существовавших настоящих колец. И если предположить, что из менее крупных обломков могли когда-то возникнуть и сами кольца Сатурна, то возникает вопрос, будут ли любоваться кольцами Сатурна наши далекие потомки?

Кольцо F, споки и новые идеи

Очертания колец постоянно меняются. Особенно наглядно это показало кольцо F, открытое еще «Пионер-Сатурном» (1979 г.). Эта тонкая светлая полоска шириной от 50 до нескольких сотен километров находится на расстоянии 4000 км. от края кольца А (или в 140180 км. от центра планеты). В первых сообщениях указывалось, что по неизвестным причинам линия кольца выглядит прерывистой. Когда были получены снимки «Вояджера-1», выяснилось, что кольцо свито из двух тонких «шнуров» с шагом около 7000 км. Среди различных объяснений природы кольца F была гипотеза о том, что структура его определяется гравитационным воздействием небольших спутников, орбиты которых проходят вдоль кольца.

Рис. Спутник Прометей создает сложный узор в кольце F.

Но когда «Вояджер-2» передал свои снимки, кольцо F было ровным, лишь один раз знакомые скрученные шнуры снова появились на экране. Когда и как изменился вид кольца F, остается неизвестным. Считается существенным, что кольцо действительно находится между двумя спутниками, которые получили неофициальное название «овчарки» или «сторожевые собаки». Это спутники Прометей и Пандора, которые движутся, обгоняя друг друга каждые 25 дней. Предполагалось, что скручивание кольца происходит у точки соединения обоих спутников. Но это не подтвердилось; по-видимому, их взаимодействие с кольцом F сложнее. Анализ его структуры методом фотометрического разреза указал на присутствие примерно десяти слабых компонентов там, где телевизионная камера показывала три компонента.

Еще одно интересное образование — тонкое эксцентрическое кольцо в делении Энке. С одной стороны планеты кольцо почти касается внутренней границы деления, с другой — проходит по его середине. Многие «колечки» имеют такой же несимметричный вид.

Гипотезы о структуре колец