Сатурн и его кольца

Подготовил Малахов О.
28-01-2007, изменено 07-01-2008

Пожалуй, самой загадочной планетой Солнечной системы является Сатурн. И все благодаря кольцам, окружающим планету и придающим ей столь характерный вид. В 2008 году в эти зимние вечера из всех планет Солнечной системы наиболее благоприятные условия складываются для наблюдений Сатурна, так как 24 февраля он вступает в противостояние с Солнцем, при этом в средних широтах России он поднимается высоко над горизонтом на фоне созвездия Льва юго-восточнее Регула как звезда +0,2m и виден всю ночь. Характерный матово-желтый цвет Сатурна хорошо различим на фоне этой менее богатой на яркие светила восточной «периферии» зимнего звездного неба, граничащей с весенними звездами.

Сатурн является вторым по величине гигантом среди планет Солнечной системы. Его экваториальный радиус составляет 60 000 км, а масса в 95 раз больше массы Земли. Отсюда следует, что средняя плотность Сатурна составляет всего 0,7 г/см³, т.е. почти в восемь раз меньше земной и в два с лишним раза меньше, чем у Солнца. Это объясняется тем, что планета состоит в основном из водорода с примесью гелия.

Один оборот вокруг оси Сатурн совершает за 10,25 часа. В результате такого быстрого вращения он сплюснут с полюсов: полярный радиус планеты на 6 тыс. км меньше экваториального. Это сжатие хорошо видно даже в небольшой любительский телескоп.

Что касается кольца Сатурна, то оно состоит из частиц, инфракрасные спектры которых напоминают спектры обычного инея. Размеры частиц – от нескольких сантиметров до метров, каждая из них движется по своей кеплеровской орбите. По всей видимости, толщина кольца не превышает 4 км, так что в целом его можно назвать полупрозрачным: свет от звезды, зашедшей за кольцо, ослабляется всего в 2-5 раз.

Кольцо Сатурна состоит из внешнего кольца А, кольца В, разделенных между собой щелью Кассини и внутреннего кольца С. На самом же деле кольца состоит из огромного числа колец, сливающихся для земного наблюдателя в единые светлые кольца. А начинается эта система колец непосредственно у поверхности Сатурна, а радиус внешнего кольца Е превышает 900 тыс. км. Моделью кольца может быть диск толщиной в 1 мм и диаметром около 250 м.

Однако понадобилось больше двух веков, чтобы разгадать природу этого исключительного образования в Солнечной системе.

Еще Галилей в эпоху своих революционных открытий при помощи своего несовершенного телескопа была озадачен «поведением» Сатурна, когда увидел по бокам планеты какое-то «придатки». Напомним, что телескоп Галилея не давал четкого изображения и увеличивал всего в 30 раз. Эти самые «придатки» можно найти и в наше время при наблюдении Сатурна в современную подзорную трубу, дающую четкое изображение, при увеличении всего в 20 раз. При увеличении в 30 раз кольцо видно очень хорошо: можно заметить пространство, отделяющее его от диска планеты, а также тень, отбрасываемую на кольца самим Сатурном. Но эти наблюдения можно проводить не во все годы. Наблюдения кольца в течение ряда лет могут показать, что угол, под которым развернуты кольца Сатурна по направлению к земному наблюдателю, из года в год непрерывно меняется. После максимального угла раскрытия кольцо постепенно разворачивается так, что через несколько лет мы его не увидим, т.к. оно становится направленным к земному наблюдателю ребром. За несколько дней до исчезновения в самые сильные телескопы кольца Сатурна видны в виде тончайшей иглы, «пронизывающей» диск планеты, которая вскоре исчезает и кольцо становится недоступным для наблюдений. Период «невидимости» кольца Сатурна повторяется примерно каждые 15 лет, а в следующий раз кольцо «исчезнет» в 2009 году. Тогда мы сможем наблюдать Сатурн в виде немного сплюснутого у полюсов бело-желтого диска. Но иногда расположение кольца таково, что оно отбрасывает на диск планеты тень. В таких случаях мы наблюдаем темную полосу, пересекающую диск Сатурна.

Так случается вследствие движения Сатурна вокруг Солнца относительно земного наблюдателя. Планета то открывает южный свой полюс, то северный, то экваториальную зону. В последнем случае, как вы наверное догадались, кольцо становится не видимым с Земли.

…Так случилось и с Галилеем. Только представьте себе озадаченность ученого, когда наблюдаемые им загадочные «придатки» по бокам Сатурна вдруг… исчезли! И такое исчезновение колец вело к недоразумениям еще долго. Так, в 1921 году ряд провинциальных газет напечатал сенсационное сообщение своих ретивых, но мало осведомленных корреспондентов о том, что «Кольцо Сатурна пропало!», т.е. разрушилось, а некоторые из них уже совсем от себя добавляли: «и осколки его летят к Земле, грозя столкновением». Как это похоже на современных журналистов, не правда ли?

Распознать кольцо Сатурна и объяснить изменения его вида удалось лишь лет через пятьдесят после Галилея голландскому ученому Гюйгенсу. Позднее была обнаружена и щель Кассини, получившая такое название благодаря ученому, ее открывшему. Тогда кольцо Сатурна разделили на кольцо А и кольцо В. А в 20 веке при помощи космических аппаратов началось более детальное исследование Сатурна и его колец. Началась эпоха космических исследований Сатурна с 1979 года, когда рядом с планетой первым проходил американский аппарат «Пионер-11».

Наиболее благоприятным временем для наблюдений любой планеты, за исключением Меркурия и Венеры, является период противостояния планеты Солнцу. В этот период планета кульминирует над точкой юга около полуночи, достигая при этом максимума блеска и углового диаметра своего диска. Противостояние Сатурна в 2007 году произойдет 24 февраля, когда планета будет видна в центральной части созвездия Льва неподалеку от Регула (a Льва), как звезда +0,2m. Геоцентрическое расстояние (т.е. расстояние от Земли до Сатурна) в этот день составит 8,2743 а.е. Кольца Сатурна по сравнению с 2007 годом развернуты по отношению к земному наблюдателю уже под меньшим углом, но их все еще легко заметить в небольшие телескопы. При этом планета сейчас демонстрирует нам южный свой полюс. А вот после исчезновения колец в 2009 году, в последующие годы Сатурн будет демонстрировать нам свой северный полюс. Прошлый наилучший период видимости колец пришелся на 2003 год, а следующий наступит в 2017 году.

Телескопические наблюдения Сатурна также покажут нам крупнейший спутник этой планеты – Титан. Его видимый блеск достигает +8,4m, поэтому он хорошо виден в небольшой телескоп сбоку от планеты. Период обращения Титана вокруг Сатурна составляет 15,95 суток, а его диаметр составляет 5150 км (больше диаметра Луны). Размеры остальных спутников Сатурна в 5-10 раз меньше, а их наблюдаемые с Земли звездные величины составляют от +9,7m до +18,5m.

В любительские телескопы при больших увеличениях можно наблюдать облачные темные полосы, наподобие полос на Юпитере. Однако полосы Сатурна более светлые, поэтому менее заметны. Интерес также представляют наблюдения прохождения звезд за кольцом Сатурна. Ввиду «полупрозрачности» кольца звезда не исчезает, а изменяет свой блеск. Оценивая блеск звезды во время ее прохождения за кольцом, мы можем получить данные относительно плотности вещества в кольце Сатурна. Также интересно проводить определение относительной яркости правого и левого краев – «ушек» Сатурна.

Самые же начинающие любители астрономии, пока еще не располагающие телескопом, могут проследить за перемещением Сатурна на фоне звездного неба до середины лета, когда Сатурн скроется в лучах вечерней зари и закончится нынешний период его видимости. Для этого распечатайте прилагаемую карту созвездия Льва, в котором находится в этом году Сатурн, и раз примерно в 10-15 дней отмечайте его положение среди звезд этого созвездия. И вы обнаружите, что Сатурн, как и любая другая планета, перемещается на фоне далеких звезд.

Удачных наблюдений!

Назад в раздел