Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 22.10.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Кольцо Сатурна демонстрирует странные особенности

Кольцо Сатурна демонстрирует странные особенности
shortstoryf

В августе 2009 года космический аппарат «Кассини» особенно пристально наблюдал за кольцами газового гиганта Сатурна. Это было связано с тем, что на планете началось равноденствие при котором два раза за сатурнианский год его кольца поворачиваются к Солнцу своим ребром. Это событие дало аппарату экстраординарную возможность недолго наблюдать изменения в кольцах Сатурна, которые могут показать некоторые детали об их характере.

Ось вращения Сатурна, так же как и Земная, наклонены относительно плоскости орбиты движения вокруг Солнца. Во время движения по своей орбите, год на Сатурне равен 29 земных лет, солнечные лучи перемещаются по телу планеты с севера на юг и по её кольцам, а затем и с юга на север. Изменение количества падающего света существенно изменяет температуру колец, которые в основном созданы из триллионов ледяных частиц. Во время равноденствия, которое продлилось только несколько дней, в кольцах появились необычные тени и волнистые структуры.

И вот, недавно было опубликовано исследование, в котором команда Кассини сообщила, что одна секция колец Сатурна, кажется, ведёт себя несколько необычно во время равноденствия, а температура её была существенно выше ожидаемой. Такое повышение температуры обеспечило учёным провести исследования внутренних структур кольцевых частиц, которые в обычном состоянии не были доступны для изучения.

«По большей части мы не можем знать много о том, на что похожи частицы колец Сатурна. Но тот факт, что одна часть колец не охлаждается как ожидалось, позволяет нам моделировать то, на что их внутренняя структура могла бы походить», — Рюджи Моришима из Лаборатории реактивного движения НАСА, автор исследований.

Исследователи подробно изучили данные, которые были собраны инфракрасным спектрометром «Кассини» в области дат рядом с равноденствием. По существу инструмент зафиксировал температуру охлаждающихся колец. Затем исследователи сравнили эти температурные данные с компьютерными моделями, которые пытаются описать свойства частиц колец в близком к ним масштабе. То, что в итоге было обнаружено, было очень озадачивающим. Практически для всей области распространения сатурнианских колец модели правильно предсказывали то, как кольца должны охлаждаться, когда они попадают в тень. Но одна большая секция наиболее удалённого из всех больших колец, которое известно под литерой A, имела намного более высокую температуру, чем предсказывали модели. На графике этот температурный пик был особенно хорошо заметен в середине кольца.

Чтобы попытаться хоть немного приблизиться к этому любопытному явлению, Моришима и его коллеги выполнили подробное исследование того, как составные части колец при различном составе нагрелись и остыли в течение сезонных изменений на Сатурне. Предыдущие исследования, основанные на данных «Кассини», показали, что ледяные составляющие колец, которые расположены во внешних регионах, имеют рыхлую структуру, подобную свежевыпавшему снегу. Этот внешний материал, названый реголит, был создан в течение долгого времени, по мере того, как крошечные частички воздействовали на поверхность каждого объекта колец. В связи с этим исследователи сделали самое лучшее на сегодняшний день объяснение странного температурного поведения: повышенная температура во время равноденствия фиксируется в тех областях, в которых кольца составлены из объектов протяжённостью не менее метра, которые составлены главным образом из твёрдого льда с незначительным тонким слоем реголита.

«Высокая концентрация плотных, твёрдых ледяных камней в этой области колец Сатурна, очень неожиданная для нас. До сих пор мы считали, что составные элементы колец обычно перемешиваются и равномерно распределяются по системе примерно за 100 миллионов лет», — продолжает Моришима.

Накопление плотных кольцевых частиц в этой области предполагает, что некий процесс мог поместить эти объекты сюда в недавнем геологическом прошлом. Или частицы могли быть заблокированы в этом месте каким-то другим образом. Исследователи уже разработали несколько теорий возможного развития событий. В этом регионе когда-то мог существовать спутник Сатурна, но не далее чем сто миллионов лет назад он был разрушен, возможно, из-за гигантского удара. Если это так, то у этих осколков попросту не было достаточно времени, чтобы распределиться равномерно всюду по кольцу A. По альтернативной версии некоторые большие объекты кольца могли перетаскивать за собой плотные, ледяные частицы, а затем они могли рассеяться в наблюдаемом месте под действием сильной гравитации Сатурна и его основных спутников.

«На самом деле этот неожиданный результат очень захватывает нас, поскольку он предполагает, что середина кольца A Сатурна может быть моложе, чем остальная часть колец. Остальные области могут быть столь же старыми, как сам Сатурн«, Линда Спилкер, координатор проекта «Кассини« в Лаборатории реактивного движения НАСА.

Сатурн равноденствие

Сатурн равноденствие. Источник: NASA/JPL/Space Science Institute

Описание снимка

На этом снимке показано одно из бесчисленных равноденствий Сатурна, которые произошли за многие сотни миллионов лет существования планеты. Но это впервые наблюдал рукотворный космический аппарат «Кассини». Если смотреть с Земли, то во время равноденствия Сатурна очень трудно получить информацию о его кольцах. Но, находясь на орбите Сатурна, «Кассини» не имеет ограниченностью зрения. Опираясь на представленное изображение, аппарат расположился на 20 градусов выше плоскости системы колец. Аппарат в общей сложности сделал 75 поочерёдных кадров, из которых затем была составлена эта мозаика, на которой показан Сатурн, его кольца и несколько спутников. Мозаика составлена всего лишь спустя полтора дня после равноденствия, когда диск Солнца всё ещё почти точно освещал экватор планеты.

Как уже говорилось выше, такое особое геометрическое положение солнечных лучей, сопровождающее равноденствие, значительно затемняет кольца и заставляет структуры, выделяющиеся из них, выглядеть аномально яркими и бросать тени сквозь кольца. Такая ситуация возможна только в течение нескольких месяцев до и после равноденствия, которое происходит только один раз за 15 земных лет. Также, благодаря равноденствию, протяжённые кольца Сатурна бросают очень узкую, сжатую тень на планету.

Работа по получению изображений, из которых составлена мозаика, проходила в течение восьми часов, а сами кадры был очень сильно обработаны уже на Земле перед объединением. Это было необходимо, чтобы на итоговом снимке не было швов, по которым склеивались кадры, также были убраны световые артефакты, возникающие в результате переотражения света уже внутри оптической системы камеры. Есть и ещё одна проблема: те кольца, которые находятся прямо перед областью Сатурна, освещённой Солнцем, значительно ярче других областей, поскольку из-за отсутствия солнечного света они освещаются только переотражённым от планеты излучением. Это очень хорошо видно в левой части снимка, здесь кольца выглядят ярче. В связи с этим без компьютерной обработки кольца попросту не были бы видны на изображениях. Чтобы улучшить их видимость, у тёмной (правой) половины колец была увеличена яркость примерно в три раза, а затем, яркость всей кольцевой системы была увеличена в 20 раз относительно общей яркости Сатурна. Таким образом, правая часть в 60 раз, а левая в 20 раз ярче, чем есть на самом деле.

Теперь о спутниках. Янус, диаметр которого равен 179 километра, расположен слева ниже колец. Эпиметей имеет диаметр 113 километров и расположился в середине под кольцами. Спутник Пандора имеет диаметр 81 километр и его можно увидеть при сильном приближении за системой колец справа. Маленький спутник Атлас имеет в диаметре всего 30 километров и виден внутри кольца F справа. Яркость этих спутников была так же увеличена примерно в 3060 раз.

Изображения были получены 12 августа 2009 года с помощью широкоугольной камеры с применением красного, зелёного и синего фильтров, а затем были объединены, чтобы создать мозаику в естественном цвете. «Кассини« в то время находился на расстоянии 847000 километров от Сатурна, масштаб — 50 километров на пиксель.

По информации NASA.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google