Доброго часу доби, шановні читачі блогу вільних льодорубів !
У повсякденному житті люди вже звикли стикатися з льодом, заглядаючи в морозильну камеру холодильника, коли їмо морозиво, взимку граючи в сніжки або катаючись на крижаній гірці. Всім нам знайомі картини безкрайніх полярних льодів, айсбергів і снігових шапок гірських вершин. Ні для кого не секрет, що вода в твердому агрегатному стані існує і поза нашою планетою, і входить до складу великих і дрібних космічних утворень. Ось про це ми і вирішили викласти невелику серію коротких статей під загальною назвою «Космічний лід», а відкривати її буде замітка про одне з найцікавіших явищ природи - крижаних кільцях Сатурна (ілл.1). 
кільця Сатурна
Сатурн є шостою за рахунком від Сонця планетою нашої Сонячної системи (відстань від Сонця посилання - 1 430 млн км, повний оборот навколо Сонця Сатурн робить майже за 30 років) і другий за розміром після Юпітера (екваторіальний діаметр близько 120 000 км). Планета Сатурн, як Юпітер, Уран і Нептун, являє собою газове освіту (газовий гігант) з водню, гелію, аміаку, метану та інших елементів. Ядро планети становлять залізо, нікель, кремній і лід , А покриває ядро шар металевого водню, на зразок рідкого металу (ілл.2).
Структура планети Сатурн
Така будова планети означає її малу щільність і невеликий період добового обертання (трохи більше 10 годин). Атмосфера Сатурна зовні здається спокійною, але насправді це не так - завдяки сильному обертанню планети навколо своєї осі і теплу, що виходить від внутрішньої частини, на Сатурні протягом декількох років дмуть сильні вітри зі швидкістю понад 1500 км / год, що і надає зовнішньому увазі газової планети смугастість.
Внаслідок віддаленості від Сонця на Сатурні не змінюється погода і відсутня зміна пір року в нашому земному розумінні - тут одвічний холод з температурою -170 ° С.
Відмінною особливістю Сатурна від інших планет Сонячної системи, звичайно ж, стали його кільця. Вірніше, треба сказати, що кільця має не тільки Сатурн (у Урана і Нептуна вони теж є), але у Сатурна вони яскравіше виражені і більш помітні. Саму планету Сатурн ми можемо бачити неозброєним оком, але для розгляду кілець вже необхідний телескоп.
Кільця вперше відкрив відомий вчений Галілео Галілей в 1610 році. Спостерігаючи за Сатурном в телескоп, він виявив, що біля планети є додаткові освіти, які спочатку були прийняті астрономом за супутники, проте, через два роки, при повторному спостереженні він їх уже не бачив. Через півстоліття Християн Гюйгенс, маючи в розпорядженні більш потужну оптику, уточнив, що утворення поряд з Сатурном за формою нагадують плоске кільце, яке розташоване по екватору планети, а так як полярна вісь Сатурна має кут нахилу по відношенню до екліптики 27 °, положення Сатурна по ходу руху навколо Сонця змінюється відносно Землі, і саме кільце в певний час розгледіти вкрай важко (ілл.3).
Процес зміни кута осі Сатурна
Надалі астрономи-фізики, які займалися вивченням Сатурна, такі як Джованні Домініко Кассіні, Вільям Гершель, Джеймс Максвелл, Вільям Пікерінг і багато інших, поступово з'ясували, що навколо Сатурна знаходиться не одне, а кілька кілець, а крім того ними були відкриті справжні супутники планети: Титан, Япет, Тефия, Рея і т.д.
З кінця 70-х рр XX століття і в наш час Сатурн і інші далекі планети Сонячної системи активно досліджуються, завдяки космічним апаратам «Вояджер», «Піонер», «Хаббл», «Кассіні» (Ілл.4).
Дослідження планети Сатурн
Техніка дозволила виявити нові супутники Сатурна і більш детально вивчити природу самих кілець.
В результаті величезного наукового досвіду і сучасних космічних досліджень вчені визначили, що кільця Сатурна утворені частинками, що обертаються навколо планети, що складаються на 9/10 з водяного льоду, а також вуглецю, пилу і важких елементів. Розміри частинок варіюються від декількох міліметрів до декількох метрів (ілл.5). Щільні групування частинок, що чергуються з прорізами, і створюють для спостерігача здалеку ефект монолітних кілець у вигляді пластин.
На сьогоднішній день астрономи відкрили сім кілець, які в хронологічному порядку позначаються латинськими літерами, починаючи з «А». Три з них - «A», «B» і «C», можна бачити з Землі. Великі і малі просвіти між кільцями і всередині кілець прийнято називати розподілами або щілинами з присвоєними їм іменами вчених, як наприклад, розподіл Кассіні, шириною понад 4000 км (ілл.6).
Структура кілець Сатурна
Яскравість кілець визначається їх щільністю; велике скупчення льоду створює свого роду дзеркало, що відбиває сонячне світло. Найяскравіше - кільце «B».
Інтерес представляє співвідношення ширини і товщини кілець. Найближче до Сатурну кільце «D» знаходиться на відстані 70 000 км від центру планети, найвіддаленіше «E» - 300 000 км від центру, ширина кілець різниться на кілька тисяч км, а ось максимальна товщина групувань льодово-пилових масивів не перевищує 1 км (за іншими даними товщина кілець досягає всього лише кілька десятків метрів).
За приблизними оцінками маса всіх частинок, що утворюють кільця Сатурна становить 3 × 1019 кг або 30 трлн тонн.
Великі і малі просвіти між кільцями
Дивлячись на крижані кільця Сатурна, ми мимоволі задаємося питанням, за рахунок чого зберігається площинна концентрическая форма цих утворень, їх постійне положення щодо планети і один одного, і як, власне, вони з'явилися?
Щодо появи кілець навколо планети існує кілька гіпотез. За однією версією, частинки, що утворюють кільця, це залишки будівельного матеріалу, з якого формувалася сама планета; невелика гравітаційна сила Сатурна була нездатна використовувати весь матеріал, але її виявилося достатньо для утримання уламків і пилу на орбіті. Друга версія припускає зіткнення Сатурна або його супутника з іншим небесним тілом, в результаті чого космічний прибулець або супутник розколовся на дрібні фрагменти і вони під дією гравітації згрупувалися в кільця. Згідно з іншою версією, на зорі формування Сонячної системи навколо молодої планети оберталися великі за розмірами супутники. Гравітаційна сила притягувала супутники до планети, через що вони один за одним сходили зі своїх орбіт і руйнувалися. Важкі частинки йшли на подальше будівництво планети, а легкі частинки у вигляді льоду і пилу «зависали» в космічному просторі.
Площинна форма кілець визначається відцентровою силою і, як вже було зазначено вище, гравітаційної зв'язком з планетою. Гравітація впливає на кільця з усіх боків, але обертання частинок, дозволяючи їм перебувати на певній відстані від планети, стримує силу тяжіння в поперечному напрямку щодо осі обертання, що і надає величезного «хмарі» з льоду і пилу плоский вид.
На впорядковане будова кілець і рух частинок впливають супутники, іменовані «пастухами» (ілл.7).
супутники Сатурна
Наприклад, стабільний стан розподілу Кассіні, залежить від супутника Мімас, завдяки гравітаційній силі якого даний проміжок залишається вільним від заповнення частинками. Варто також відзначити, що області кілець, що знаходяться ближче до планети, здійснюють обертання швидше зовнішніх областей. Середня швидкість обертання частинок в кільцях -
близько 10 км / с, але відносно один одного вони рухаються зі скрость 1-2 мм / с, і, тим не менше, цього цілком достатньо, щоб при зіткненні вони могли зруйнуватися, а потім з більш дрібних фрагментів знову сформувалися великі.
Вид поверхні супутника Енцелад
Руйнування частинок відбувається через їх неміцною структури - справа в тому, що лід, з якого складаються частинки, представлений тут у вигляді пухкого снігу.
Лід, в основній масі своїй утворює кільця Сатурна, присутній також в складі супутників цієї планети, таких як Мімас, Тефія, Феба, Олена та інші. На Енцеладі, наприклад, діють гейзери, що викидають воду, яка осідає на поверхні супутника у вигляді інею (ілл.8).
Частина поверхні Реї пошматована від ударів дрібних космічних тіл, внаслідок яких з неї вибивалися крижані маси. На Діоні також видно смуги - тут лід заповнив зовнішні розломи супутника.
Космічні зонди дали можливість побачити красу суворої планети, будувати комп'ютерні моделі пристрою планетарної системи, і зокрема, кілець, а художники навіть створюють на основі зображень фантастичні картини (ілл.9). Дивлячись на ілюстрації, нам залишається захоплюватися генієм Творця і його величним крижаним твором.
Комп'ютерна модель гейзерів на Енцеладі
Про Сатурні, його кільцях і численних супутниках можна розповісти ще багато цікавих речей, але щоб не втомлювати читача подробицями, ми вирішили обмежитися основними відомостями про цю планету.
космічний лід
На цьому наш короткий розповідь закінчується, і на закінчення ми пропонуємо вашій увазі відеоролик про дивовижну системі Сатурна, що приховує в собі чимало загадок, відповіді на які ми, можливо, отримаємо в майбутньому при ретельному її вивченні із застосуванням більш досконалого технічного обладнання.
Приємного вам перегляду!
Чекаємо зустрічі з вами в наступному випуску рубрики «Космічний лід».
