«Техника-молодежи» 1997 №10, c.6-7
| Так выглядят Сатурн и его кольца на фотографии, сделанной с помощью космического телескопа «Хаббл» осенью 1995 г. Посадка спускаемого зонда «Гюйгенс» на поверхность Титана — самого крупного из спутников Сатурна, как себе представляет американский художник Крейг Эттебери | Космический корабль "Кассини" стартует в октябре. |
| Александр СЕМЕНОВ, физик | В ГОСТИ К «ПОВЕЛИТЕЛЮ КОЛЕЦ» |
В проекте, названном в честь выдающегося французского астронома, по национальности итальянца, кроме НАСА, приняли участие национальные космические агентства многих стран.
Корабль долетит до Сатурна лишь в июне 2004 г, а пока — некоторые подробности об этой планете, ее окружении и спускаемом зонде, который через 7 лет должен сесть на поверхность Титана — одного из Сатурновых спутников, чьи размеры побольше Меркурия, а атмосфера — поплотнее земной.
ПОВОРОТЫ ИСТОРИИ. Земные астрономы занялись Сатурном всерьез в XVII в. Галилее Галилей через свой первый, всего лишь 20-кратный, телескоп наблюдал эту планету в июле 1610 г. И увидел справа и слева от нее почти симметричную пару «лун».
Картина была слишком статичной и потому интереса не вызвала. К наблюдениям Сатурна Галилей вернулся два года спустя и на этот раз — удивился: спутники исчезли! Эта загадка долго потом терзала астрономов, но разъяснилась просто. В свой слабый телескоп Галилей наблюдал не спутники планеты, а лишь фрагменты еще не открытого кольца. При движении планеты вокруг Солнца оно в какой-то момент «встает ребром» к земному наблюдателю и становится практически невидимым. Это происходит каждые 15-16 лет. И тогда куда легче исследовать сам Сатурн и наблюдать его спутники.
Самый крупный из них — Титан — был открыт в 1655 г датским астрономом Христианом Гюйгенсом. Он же выдвинул гипотезу кольца и установил, что Титан вращается в той же плоскости, что и кольцо.
Следующие «удобные повороты» пришлись на 1671 и 1685 гг. Новости не заставили себя ждать. Джованни Дрменико Кассини обнаружил сначала Япет и Рею, а потом — Диону и Тетис, доведя таким образом число спутников Сатурна до пяти. Он же первым заметил и щель в кольце, ныне носящую его имя. С тех пор внешнее, более тонкое, кольцо стали обозначать буквой А, а внутреннее — В. Впрочем, со временем, благодаря стараниям ученых, и спутников, и колец заметно прибавилось. Уильям Гершель в XVIII в. наблюдал Энцелад и Мимас. В XIX в. пришло понимание, что кольца, окружающие Сатурн, не могут быть сплошными и состоят из частиц. В 1896 г Дж. Килер из Питсбургской обсерватории измерил скорость вращения колец (от 16 до 20 км/с в зависимости от расстояния до самой планеты).
В течение следующего столетия были открыты кольца С, D, Е, F и G. Последнее расположено ближе всего к планете и практически прозрачно. Кольцо Е и еще два спутника «углядела», проносясь мимо Сатурна, американская космическая станция «Пионер-11».
Впрочем, после того как в 1980 — 1981 гг близ Сатурна пролетел и передал на Землю 17 000 его фотографий космический аппарат «Вояджер-2», стало ясно, что на самом деле колец у этой планеты — многие тысячи.
Ну а теперь о самом Сатурне.
Его относят к числу планет-гигантов: экваториальный радиус составляет 60 300 км, а полярный — 54 600 км. На полный оборот его вокруг Солнца уходит без малого 30 лет (точнее 29,46 г).
На ночном небе Сатурн выглядит желтоватой звездой с переменчивым блеском. Его объем в 770 раз больше земного, а масса — лишь в 95,28. Ясно, что сложен он из значительно более легких «материалов». Это в основном водород (80%) и гелий (18%), преимущественно в твердом состоянии. Температура поверхности, по разным измерениям, составляет от -150 до -193°С.
По сравнению с Юпитером, о погоде на Сатурне известно намного меньше. Его климатические пояса и зоны переплетаются друг с другом, а поверхность покрыта плотной пеленой облаков из кристаллов аммиака. Атмосфера же, как и следовало ожидать, тоже состоит в основном из водорода и гелия. В небольших количествах присутствуют аммиак и метан. Как говорится, «скучно на этом свете, господа»! Зато на поверхности его спутника Титана с помощью спускаемого зонда «Гюйгенс» надеются обнаружить океан жидкого этана, а в атмосфере — органику.
ЕЩЕ О СПУТНИКАХ. Самый большой из них — Титан. Это второй по величине среди всех спутников планет Солнечной системы. И — один из немногих, имеющих собственную атмосферу. Она состоит в основном из азота, и ее масса почти в 10 раз превышает земную. Плотность самого Титана невелика, это позволяет считать, что он состоит в основном из льда и воды. По другой версии, — из застывшего аммиака с каменным ядром посредине. Да и остальные спутники Сатурна чаще всего называют ледяными, считая, что их каменное небольшое ядро окружено льдом.
Несмотря на близкие размеры и сходный состав, каждый из них имеет отличия: Япет — светлую и темную половину, Гиперион — необычную для космических тел форму. С расстояния в полмиллион км он смотрится гигантской ягодой клубники, правда, не красной. На Тефии обнаружен крупнейший в системе Сатурна кратер: 16 км в глубину, 400 км в поперечнике. Энцелад — самый яркий в своем роде объект Солнечной системы. Если, к примеру, наша Луна отражает лишь 11 % падающего на нее света, то он — почти все 100. Это, скорее всего, свидетельствует о сравнительно недавнем его образовании: меньше «щербин» метеоритного происхождения. Но не исключено, что поверхность Энцелада по каким-то причинам оплавлена...
У спутников Мимаса и Пандоры орбиты вокруг Сатурна таковы, что они часто оказываются вблизи друг от друга. Пандора делает три оборота, более массивный Мимас — два, вот регулярно и противостоят. Любопытно, что Пандора, двигаясь по низкой орбите, иногда сталкивается с частицами колец, чья скорость намного больше. Из-за этого она стремится изменить свою орбиту, но Мимас влияет на нее, и система стабилизируется. Этот интересный процесс надеются изучить более тщательно в ходе экспедиции «Кассини-Гюйгенс», которая в окрестностях планеты назначения должна пробыть целых 4 года — уже в будущем веке.
И ЕЩЕ О К0ЛЬЦАХ. Происхождение их до сих пор неясно. Одна из самых популярных гипотез гласит, что они состоят из протопланетного вещества, не сумевшего (пока!) сгуститься и образовать очередные спутники. Согласно другой гипотезе, планету окольцевали куски астероида (или спутника), разорванного на мелкие части ее мощной гравитацией или разбитого на мелкие осколки при столкновении с кометой. Третья предполагает, что все кольца возникли из захваченного Сатурном кометного хвоста.
| А это вид с Титана на Сатурн — тоже в представлении художника. | На этих фотографиях — особые черты некоторых «ледяных» спутников Сатурна: два лика Япета — темный и светлый (А); «клубничная» форма Гипериона (Б) с разных расстояний; гигантский кратер Тефии (В) — в правом нижнем углу снимка; почти гладкая поверхность ярчайшего Энцелада (Г). |
Структура колец достаточно сложна и не однородна. Так, в кольце В после пролета «Вояджера-2» обнаружены «волны плотности», а в кольце F — не вполне логичные «перекруты». Объясняют то и другое влиянием Сатурновых спутников, но как и что происходит, до сих пор неясно. И что их, кольца, стабилизирует, — тоже. Еще Максвелл доказал: такая опоясывающая система не должна быть устойчивой, и даже кольцо А в ближайшие 100 млн лет может быть притянуто Сатурном...
Коротко об облике колец. У края, снаружи, они очень тонкие: в поперечнике — около 200 м, да и в других местах — вряд ли больше 1 км. Состоят из ледяных обломков размерами от 1 см до 5 м. Астрономы не исключают, что образование и разрушение колец идет постоянно и, как всякий циклический процесс, имеет свои максимумы и минимумы. Нужен, однако, постоянный приток космических «стройматериалов». Их, скорее всего, поставляют ледяные оболочки спутников Сатурна. Впрочем, и эту гипотезу предстоит проверять и уточнять в ходе экспедиции «Кассини-Гюйгенс». А пока...
ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ (2-летней давности) о Сатурне и его окружении получены в 1995 г с помощью космического телескопа «Хаббл». На снимках, сделанных в мае 1995 г, хорошо видна полосато-неоднородная структура атмосферы Сатурна и — не очень надежно — три небольших новых спутника. Все лето продолжался компьютерный анализ фотографий, в августе съемку повторили. И вот что оказалось. Новых спутников — каждый не больше 100 км в поперечнике — не три, а два. Третью темную точку дал уже известный раньше Прометей, не понятно почему сменивший орбиту.
С помощью «Хаббла» удалось увидеть (всего в 3-й раз за 300 с лишним лет наблюдений) и мощный шторм на поверхности Сатурна. А на снимке, сделанном в ультрафиолетовых лучах, — нечто вроде полярного сияния: кстати, как раз у северного полюса. То, что знает наука о магнитном поле Сатурна, подтверждает, что если подобным явлениям суждено там быть, то именно в приполярных районах, как и на Земле.
Надо думать, что после завершения экспедиции «Кассини-Гюйгенс» мы будем знать о «Повелителе Колец» намного больше.