Ah, astronomija! Koliko nenavadnih odkritij in presenečenj daje krhkemu otroškemu umu! Spomnim se, kako sem bila ponosna nase, ko sem v drugem razredu na šolskem kvizu prva odgovorila na vprašanje: » Kateri planeti imajo prstane" Takrat, pri rosnih devetih letih, nisem vedel, da veličastni Saturn ni edini prebivalec osončja s tako nenavadnim »okrasom«.
Kaj so prstani
Pravzaprav bi to, kar imenujemo "obroč", natančneje imenovali "veriga" ali potok. Kljub dejstvu, da z Zemlje ali celo skozi močan teleskop Saturnovi ali Jupitrovi obroči izgledajo trdni, so v resnici sestavljeni iz iz milijard posameznih fragmentov. Glede na sestavo samega planeta in okoliškega prostora so lahko te "sestavine":
- prostora prah(ponavadi je 80 – 90 % skupne mase kolobarjev);
- zmrznjen v led plin;
- ostanki asteroida.
Poleg tega so takšni "kamenčki" lahko majhni, dolgi nekaj metrov, ali ogromni, ki segajo več sto kilometrov. In seveda, se ne dotikajo, ampak prosto letijo z veliko hitrostjo okoli planeta. Razdalja med velikimi asteroidi se praviloma giblje od nekaj deset do nekaj tisoč kilometrov. In prostor med njimi je tudi napolnjen s hitro premikajočim se drobnim prahom in ledom.
Kateri planeti imajo prstane
V Osončju ima polovica vseh "uradno priznanih" planetov obroče:
- Saturn;
- Neptun;
- Uran(vendar so njegove prstane videli šele leta 1977, tako zatemnjeni so bili);
- Jupiter- njegovi prstani so bili odkrila sonda Voyager 1, z Zemlje so nevidni, saj na desetine večjih satelitov zasenči medli sij prstanov;
- Prav tako velja, da Pluton mora imeti prstane.
In leta 2012 astronomi so našli eksoplanet zunaj Osončja, okoli katerega se vrti 37 velikih obročev, ti pa so sestavljeni iz več tisoč manjših. Širina vseh je več deset milijonov kilometrov!
Toda tisto, kar me je osebno prizadelo kot otroka, je bilo to Več naravnih satelitov ima obroče, ki krožijo okoli velikanskih planetov in celo asteroidov. na primer Rhea, Saturnov satelit, ima kar tri takšne “okraske”! Jejte prstan in asteroid Chariklo– res je, da je ta asteroid zelo velik, vendar je še vedno neverjeten!
Velikosti prstanov
Širina obroča okoli planeta je ogromna (npr. Saturn je enak 480.000 kilometrom); vendar se debelina giblje od nekaj deset metrov do nekaj kilometrov. Poleg tega se obroči vseh planetov gibljejo strogo nad ekvatorjem. Vse asteroide, ki so se znašli daleč od ekvatorja, je planet prej ali slej pritegnil, dokler ni od roja prahu ostal le tanek obroč.
Umetni obroči na planetih
Človek ima neverjetno sposobnost, da pokvari kateri koli kraj, kjer se pojavi. In prostor ni izjema. V 50 letih smo v orbiti pustili toliko odpadkov, da se iz vesolja vsi svetijo kovinski delci bi morali izgledati kot pravi prstan!
Ali veste, koliko planetov v sončnem sistemu ima prstane? Zagotovo se bodo vsi takoj spomnili Saturna, katerega svetel in širok sistem obročev je sestavni del podobe planeta.
Toda Saturn ni edini, ki ima sistem obročev. Formacije prahu in ledu se vrtijo tudi okoli drugih plinastih planetov sončnega sistema: Jupitra, Urana in Neptuna. Ljudem so bili dolgo časa neznani, saj... Pred izumom vesoljskih plovil in krožečih teleskopov jih astronomi niso mogli videti. Toda z razvojem tehnologije so ugotovili, da imajo vsi ledeni velikani v sončnem sistemu prstane. In danes so vsi ti predmeti podrobno preučeni.
V tem članku bomo podrobno preučili vse planete z obroči v sončnem sistemu , kdo jih ima, in pogovorimo se o njihovih podobnostih in razlikah.
Saturn
Drugi največji in šesti od Sonca najbolj oddaljen plinski velikan. Planet je med objekti Osončja najbolj prepoznaven prav zaradi svojih svetlih obročastih tvorb. Menijo, da so nastali iz velikih satelitov, ki jih je absorbiral Saturn na zori njihovega obstoja. Jedra satelitov so bila uničena v atmosferi velikana, delci ledu in prahu pa so oblikovali tako znane formacije okoli njegove orbite.
Skupaj ima Saturn 8 glavnih obročev. Prvih sedem jih je poimenovanih s črkami latinske abecede, zadnji in najbolj oddaljeni pa se imenuje Phoebus - v čast enega od vzdevkov starogrškega boga Apolona.
Saturnovi obroči so najširši. Njihov premer je več kot 13 milijonov km (premer zadnjega elementa sistema je formacija Phoebus). Vendar je njegova debelina majhna - od deset metrov do kilometra. Skupna masa drobcev, iz katerih so sestavljeni, je 3*10 9 kg.
Na primer, element D je najbližje planetu, nahaja se 67 tisoč km od Saturna.Med seboj so formacije ločene z vrzelmi in delitvami, ki so prejele imena slavnih astronomov. Elementi sistema A in B so med seboj nahajali največji razdelek, širok 4700 km. Ta vrzel je dobila ime po italijanskem astronomu Giovanniju Cassiniju.
Saturnov obročni sistem je nagnjen proti orbitalni ravnini za 27°. Ko ga opazimo, to vpliva na vidljivost formacije z Zemlje. V času velikanovega enakonočja je praktično nedostopen za opazovanje. V naslednjih 7 letih se postopoma razkrije in največjo vidnost doseže ob solsticiju. V naslednjih 7 letih se vidljivost postopno slabša. Leta 1921 je "izginotje" Saturnovih prstanov povzročilo celo paniko med prebivalci Zemlje. Ljudje so verjeli, da so se formacije okoli planeta zrušile in njihovi drobci letijo na naš planet :).
Neptun
Planet je najmanjši plinski velikan in najbolj oddaljen v sončnem sistemu. Neptunovi prstani so raziskovalcem dolgo časa ostali neznani. Odkrila jih je šele leta 1989 ameriška vesoljska sonda Voyager 2. Skupaj ima 5 sestav prstanov. Imenovali so jih v čast astronomov in matematikov, ki so sodelovali pri odkritju Neptuna.
Formacija Halle se nahaja najbližje površini planeta (42.000 km). Naslednji po vrsti so Le Verrier, Lascelles, Arago in Adams. Slednji ima polmer 63 tisoč km in je sestavljen iz 5 lokov: Pogum, Svoboda, Enakost 1, Enakost 2, Bratstvo.
Poleg ledu, prahu in ostankov, ki so glavne sestavine vsake tvorbe obročev, imajo visok odstotek verjetne organske snovi, ki jim daje rdečo barvo.
Jupiter
Planet ima najbolj impresivne dimenzije. Medplanetarna sonda Voyager 1 je potrdila prisotnost obročev okoli Jupitra, petega planeta sončnega sistema. Sonda Galileo in
in orbitalni observatorij Hubble je prejel dodatne informacije o njih.
Jupitrovi obroči so tanki in šibki. Halo, ki je najbližji planetu, ima polmer 92 tisoč km. Je najbolj masiven in njegova debelina doseže 12,5 tisoč km. Sledi subtilna glavna in dve tako imenovani "spletni", poimenovani po satelitih planeta, ki ju tvorita - Amalteja in Teba. Skupni polmer sistema je 226 tisoč km.
Uran
Ta bledo modri "ledeni" planet je sedmi najbolj oddaljen od Sonca. Uran je razvil sistem obročev, ki je močnejši od Neptuna in Jupitra. Sestavljen je iz 9 ozkih glavnih, 2 prašnih in 2 zunanjih obročev. Najbližji planetu je obroč ζ(zeta), katerega polmer je 37 tisoč km. Nadalje μ(mu) se nahaja od Urana na razdalji 103 tisoč km. Najsvetlejša tvorba je ε(epsilon). Njegova svetlost je posledica goste plasti ledenih delcev, ki odbijajo največ svetlobe v sistemu.
Sestava vključuje zatemnitvene elemente sistema poleg ledu in prahu, izjemno temne snovi, ki absorbira svetlobo. Menijo, da je to organska snov, ki jo obseva magnetosfera planeta. Vsi elementi sistema uranovih obročev so nastali kot posledica trka majhnih satelitov in uničenja asteroidov, ki so vstopili v atmosfero planeta.
Po mnenju astronomov so imeli planeti v trdnem stanju, vključno z Zemljo, prej oblikovane obroče. Čez več deset milijonov let podobna usoda čaka Mars, ko bo luna Fobos padla na njegovo površje pod vplivom plimovanja.
Prejšnji teden je vesoljsko plovilo Cassini začelo zadnji del svojega znanstvenega programa: potapljanje med Saturnovimi obroči. Prvih 20 potopov v ravnino obročev bo potekalo stran od plinskega velikana, onkraj F-obroča, nato pa se bo naprava po gravitacijskem manevru premaknila v orbite zelo blizu planeta. Do sredine septembra 2017 bo Cassini vstopil v goste plasti ozračja in zaključil svojo večletno misijo. Ob začetku tega nevarnega, a zelo zanimivega raziskovalnega programa smo pripravili vodnik po Saturnovih prstanih, ki vam bo pomagal razumeti, kaj bo naprava preučevala.
Vsi vedo, da ima Saturn, šesti planet od Sonca in drugi največji za Jupitrom, najrazkošnejši (beri: razvit in masiven) sistem obročev v celotnem Osončju. Seveda imajo prstane tudi drugi planeti, na primer Jupiter in Neptun, fiziki pa predvidevajo, da jih bo čez kakih 20–40 milijonov let imel tudi Mars. Toda vseh teh obročev ni mogoče primerjati s Saturnovimi. Samo glavni obročni sistem (C, B, A) je širok 60 tisoč kilometrov - to je enako polmeru planeta. Skupaj s šibkejšimi obroči se razteza na več kot 12 milijonov kilometrov. O največjih in najbolj oddaljenih prstanih Saturna bomo podrobneje govorili malo kasneje.
Najprej malo o tem, kako se imenujejo Saturnovi obroči. Glavni sistemi so bili poimenovani z latinskimi črkami po vrstnem redu odkritja. Zato se obroči, šteto od zgornjih plasti atmosfere, nahajajo takole: D, C, B, A, F, G, E. Poleg tega obstajajo obroči, poimenovani po planetovih satelitih: Janus-Epitmetej in Phoebe. Odgovor na vprašanje, koliko prstanov ima Saturn, ni enostaven - odvisno je, kako gledate nanje. Na primer, z zemeljskim teleskopom boste najverjetneje videli nekaj obročev, vendar lahko Cassini zlahka zazna vrzeli znotraj velikih obročev in prešteje na desetine formacij. Približno 30 jih ima svoje ime.
Obstajajo različne teorije o izvoru in starosti prstanov. Nekateri nakazujejo, da so prstani stari le 100 milijonov let – približno dva odstotka starosti Osončja. V drugih različicah so lahko prstani iste starosti kot sam Saturn. Ena pogosta teorija je, da so bili prstani nekoč razmeroma velik satelit, katerega orbita se je preveč približala planetu. To je povzročilo njegovo uničenje zaradi Saturnove gravitacije. Skupna masa materiala v obročih planeta je ocenjena na 3×10 19 kilogramov, kar je tisočkrat manj od mase Zemljine Lune. Prstani so večinoma narejeni iz ledu, sestava drugih sestavin, predvsem tistih, ki jim dajejo oranžno-roza odtenek, pa še ni znana.
D-obroč
D-obroč (zatemnjen)
Začnimo z obročem, ki je najbližji Saturnu - D. Kljub temu, da je precej zatemnjen in ne sodi v sistem glavnih obročev, njegova bližina velikanu na njem ustvarja nenavadne vzorce. Notranji rob obroča se nahaja približno sedem tisoč kilometrov od oblakov planeta: v zemeljskem merilu bi se nahajal le dvakrat višje od ISS - 800 kilometrov nad površjem. Širina obroča je 7,5 tisoč kilometrov. Ko se mu je leta 1980 približal, je Voyager 1 v njem opazil več ločenih obročev, ki so se ob natančnejšem pregledu izkazali za valove. Omeniti velja, da je debelina obročev majhna, zlasti v primerjavi s širino - v mnogih primerih ne presega več metrov. Višina valov je bila od dva do dvajset metrov. Fiziki trdijo, da je vir valov gravitacijska motnja, na primer mimoidočega kometa - nekaj podobnega so pozneje opazili v obročih Jupitra po padcu kometa Shoemaker-Levy 9.
C-obroč
Notranji del C-obroča. Desno od sredine je Colombo Gap.
Takoj za D-obročem je svetel C-obroč, širok 17,5 tisoč kilometrov. Davnega leta 1850 sta ga odkrila ameriška astronoma William in George Bonds. Tako kot D so tudi na njem opazili valovanje gravitacijskih vplivov. C-obroč vsebuje 1/3000 celotne mase fragmentarnega materiala iz Saturnovih obročev. Med notranjimi strukturami lahko izpostavimo Colombo Gap, znotraj katerega je majhen obroč, ki je v orbitalni resonanci s Titanom (Saturnovo največjo luno). Širina vrzeli je približno 150 kilometrov. Poleg njega so v ringu še tri manjše "vrzeli" - Maxwell, Bond in Davis
B-obroč
Zunanji rob obroča B
Sledi najsvetlejši in najbolj masiven od vseh obročev Saturna - B. Po skupni masi je primerljiv z Mimasom (sedmim največjim satelitom planeta), debelina predmeta pa je od pet do petnajst metrov. Širina obroča B doseže 25,5 tisoč kilometrov, približno tretjino premera Saturna. Mimogrede, znotraj njega se nahaja najbližji satelit velikanu, ki še vedno ni dobil trivialnega imena - S/2009 S 1.
Najbolj opazna značilnost obroča B so navpične tvorbe na njegovem zunanjem robu. Visoki so več kot 2,5 kilometra - Cassini jih je opazil po dolgih sencah, ki jih mečejo med Saturnovim enakonočjem.
Cassinijeva vrzel
Na desni je zunanji del obroča B. Črna vrzel v sredini je Huygensova vrzel s svetlim Huygensovim obročem v notranjosti, del Cassinijevega oddelka. Leva stran slike se nanaša tudi na delitev
Med obročema B in A se nahaja ena najbolj izrazitih struktur sistema - Cassinijeva vrzel (ali ločnica). Dostopen je za opazovanje z Zemlje v nadpovprečnih amaterskih teleskopih. Njegova širina je 4,5 tisoč kilometrov - primerljiva s širino obroča D. Predmet je že v 17. stoletju odkril francoski astronom italijanskega porekla Giovanni Dominico Cassini. Opazovanja z Voyagerjem 1 so pokazala, da je znotraj vrzeli material, ki je podoben materialu obroča C, pa tudi "prave" vrzeli (na primer 300-kilometrska Huygensova vrzel).
Obroč
Enckejeva vrzel v A-obroču
Na razdalji več kot 60 tisoč kilometrov od površine Saturna se nahaja prstan A - najbolj oddaljeni del glavnega sistema obročev. Je temnejši od obroča B in 7-krat lažji. Širina predmeta je 14,6 tisoč kilometrov, debelina - 10–30 metrov. Menijo, da je to eden najmlajših obročev Saturna - to je posledica neenakomerne porazdelitve temperature v njem.
Znotraj obroča A je več relativno velikih satelitov: 20-kilometrski Pan, 7-kilometrski Daphnis in 32-kilometrski Atlas. Njihov gravitacijski vpliv oblikuje robove predmeta. Tako kot drugi obroči so tudi v njem velike vrzeli, kot je 325-kilometrska Enckejeva vrzel.
F-obroč
F-Ring in Prometej
Na razdalji 2,6 tisoč kilometrov od zunanjega roba obroča A in 140 tisoč kilometrov od središča Saturna se nahaja Saturnov najbolj spremenljiv obroč, obroč F. S širino le 30–500 kilometrov privlači pozornost astronomov kot nenavaden dinamičen sistem. F-obroč gravitacijsko držita »pastirski« luni: Prometej in Pandora. Po eni od teorij se je to zgodilo med delnim uničenjem dveh satelitov, ki sta trčila drug v drugega in sta nato postala "pastirja". Poleg tega je bil znotraj tega obroča odkrit še en majhen satelit, ki je vnesel dodatne zaplete v dinamiko objekta.
Janus-Epimetej prstan
Janus-Epimetejev prstan, označen s križem
Prstanu F sledi zelo šibek predmet, Janus-Epimetejev prstan. V mnogih pogledih je izjemen, ker je bil za to zaslužen Cassini. Skozi Janus-Epimetejev obroč je pred kratkim letel aparat, ki je preučeval sestavo in velikost delcev v njem. Mimogrede, naslednji "potop" je predviden za 11. december 2016.
OBROČI PLANETOV, tvorbe, ki krožijo okoli planeta v njegovi ekvatorialni ravnini in imajo videz diska. Obroči planetov se nahajajo na določeni razdalji od planeta in so sestavljeni iz zbirke majhnih trdnih delcev, ki predstavljajo skoraj neskončno število majhnih satelitov planeta. V Osončju imajo vsi velikanski planeti obroče, zemeljski planeti pa jih nimajo. Najbolj znan je sistem Saturnovih obročev (prvi ga je opazoval G. Galileo leta 1610; H. Huygens je leta 1655 ugotovil, da gre za sistem obročev). Za druge velikanske planete so bili obroči odkriti šele v sedemdesetih in osemdesetih letih (za Uran - ko je prekril zvezdo, za Jupiter in Neptun - med letenjem v bližini planetov vesoljskega plovila Voyager).
Struktura obroča. Obroč Jupitra se nahaja na razdalji 50 tisoč km od konvencionalne meje v atmosferi planeta (s tlakom približno 1 atmosfere) in ima širino približno 1000 km. Obroč je območje relativno nizke gostote, napolnjeno pretežno z majhnimi silikatnimi delci (manj kot 10 -5 m), zaradi česar je območje oranžna barva. Proti Jupitru in stran od njega se to območje nadaljuje z razpršeno meglico bolj ali manj homogene strukture.
Saturnovi obroči imajo veliko bolj zapleteno strukturo. V njih je sedem regij (con). Tri glavne koncentrične cone: zunanji obroč A, najsvetlejši srednji obroč B (te obroče lahko opazimo tudi z navadnim daljnogledom) in precej prozoren "krep" notranji obroč C, ki nima ostre meje (slika 1). Obroča A in B ločuje tako imenovana Cassinijeva vrzel, široka okoli 4700 km, obroča S in C pa ločuje tako imenovana Maxwellova vrzel, široka okoli 270 km. Notranje območje obroča C, ki je najbližje planetu, je označeno kot obroč D. Na zunanji meji obroča A je zelo ozek obroč F nepravilne oblike, za katerim sta obroč G in najbolj zunanji, skoraj prozoren obroč E. Zunanja meja obroča A se nahaja na razdalji približno 75 tisoč km od običajne meje v atmosferi planeta (s tlakom 1 atmosfere), notranja meja obroča C je na razdalji približno 20 tisoč km. Tako je dolžina Saturnovih jasno razločljivih obročev približno 55 tisoč km, njihova debelina pa ne presega 3,5 km. Prevladujoča velikost obročastih delcev je nekaj centimetrov, obstajajo pa tudi delci z značilno velikostjo več mikrometrov in veliki drobci, ki merijo enote in desetine metrov. Majhni delci sodelujejo pri nastajanju prašne plazme, ki se nahaja nad ravnino obroča B. Prašna plazma tvori radialne temne proge (tako imenovane temne napere), ki jih nadzira magnetno polje planeta. Kotna hitrost "naper" (v nasprotju s Keplerjevo hitrostjo delcev obroča) sovpada s kotno hitrostjo lastne rotacije planeta. Gostota obročev ni velika - skozi njih sijejo zvezde. Glede na infrardečo spektrometrijo so delci v Saturnovih obročih verjetno sestavljeni iz vodnega ledu ali z ledom obloženih delcev druge kemične sestave. Skupna masa delcev obroča približno ustreza satelitu s premerom približno 200 km. V skladu s Keplerjevimi zakoni je hitrost gibanja delcev v notranjem območju obroča večja kot v zunanjem.
Saturnov ekvator je nagnjen proti ravnini ekliptike pod kotom 27°, zato so na različnih točkah planetove orbite obroči vidni iz različnih kotov, če jih opazujemo z Zemlje. Pri najugodnejši konfiguraciji je vidna njihova celotna širina - opazuje se tako imenovano odpiranje obročev. V drugem skrajnem primeru so obroči videti kot zelo tanek trak, viden le z velikimi teleskopi. To se zgodi, ko gre ravnina obročev natančno skozi središče Sonca in je njihova stranska površina neosvetljena ali ko so obroči obrnjeni proti opazovalcu na Zemlji z robom. Obdobje Saturnove revolucije okoli Sonca in s tem celoten cikel sprememb v fazah obročev je približno 29,5 let.
Uranovi obroči (slika 2) so zelo temni in ozki, sestavljeni iz delcev, ki nimajo ledene lupine. Do konca leta 2008 je Uran odkril 13 prstanov, označenih s črkami grške abecede (α, β, γ, ...). Največji od teh obročev (ε) ima neenakomerno širino in obliko. Ravnina Uranovih obročev je skoraj pravokotna na ravnino ekliptike.
Neptunove obroče tvorijo temni delci in so sestavljeni iz štirih ozkih con. Odlikuje jih še bolj nepravilna oblika in spremenljiva gostota, zato se zdijo sestavljeni iz posameznih »lokov«. Dva najbolj značilna obokana obroča sta poimenovana po znanstvenikih J. C. Adamsu in W. Le Verrierju, ki sta z izračunom njegove orbite napovedala obstoj Neptuna.
Oblikovanje obročev. Oblikovanje sistemov obročev okoli planetov velikanov je neposredna posledica zakonov mehanike in je podobno procesu nastajanja planetov. Vsi obroči se nahajajo znotraj tako imenovane Rocheve meje - območja, v katerem se planetarni satelit lahko raztrga zaradi plimskih sil. Ta učinek preprečuje konsolidacijo delcev, ki se nahajajo v bližini planeta, in s tem nastanek velikih satelitov. Trenutna konfiguracija obročev je posledica vpliva gravitacijske privlačnosti satelitov planeta, ki se nahajajo v neposredni bližini (ali celo znotraj) obročaste strukture in se zato imenujejo "pastirji". Delci obročev, ki so sami po sebi majhni sateliti, se znajdejo v resonancah z večjimi sateliti planeta (to pomeni, da je razmerje med njihovo revolucijsko dobo in revolucijsko dobo satelita izraženo kot preprost ulomek - 1 /2, 2/3 itd.). To vodi do motenj v homogeni strukturi obročev, zlasti do nastanka vrzeli znotraj njih (na primer Cassinijeva vrzel v Saturnovih prstanih), ki so po naravi podobne "praznim" območjem (tj. imenovane Kirkwoodove lopute) v glavnem asteroidnem pasu (glej Asteroidi). Isti razlogi povzročajo nastanek valov gostote, oblikovanje hierarhične strukture obročev in njihovo ločevanje na tisoče tankih spiralnih obročev (ringlets), ki jih opazimo v strukturi glavnih obročev Saturna (slika 3).
Prisotnost satelitov z zelo tesnimi orbitami vodi tudi do učinka gravitacijskega fokusiranja in koncentracije delcev v tankih Uranovih obročih ter do tvorbe gruč delcev (lokov), ki lebdijo v azimutni smeri blizu Neptunovih obročev. Mehanizem za nastanek lokov ni popolnoma razumljen, čeprav je ena od razlag prisotnost resonanc delcev obročev z Neptunovim satelitom Galatea, saj so ekscentričnosti in nagibi orbit delcev in satelita praktično enaki. . Resonanca preprečuje, da bi se delci enakomerno porazdelili vzdolž orbite. Tako planetarni obroči predstavljajo kompleksen odprt sistem delcev v orbitalnem gibanju in hkrati doživljajo kaotične interakcije. Posledično se v sistemu pojavi učinek samoorganizacije, ki ustvarja red v konfiguracijah obročev (predvsem zaradi pojava kolektivnih procesov in prisotnosti neelastičnih trkov makrodelcev v sistemu diska). Mehanizem samoorganizacije je neločljivo povezan s sistemom samim; bližnji sateliti planeta imajo dodaten "stimulativni" učinek na proces.
Obstajata dve glavni hipotezi o nastanku planetarnih obročev: 1) nastanek obročev iz delcev protoplanetarnega oblaka (iz katerega so nastali sateliti zunaj Rocheve meje); 2) pojav planetarnih obročev kot posledica razpada asteroida ali kometa, ki je padel v mejo Roche. Tipičen primer slednjega dogodka je Jupitrov prstan. Drugo hipotezo podpira tudi ocenjena življenjska doba obročev – približno 0,5 milijarde let, kar je bistveno manj od starosti Osončja (okoli 4,5 milijarde let). V okviru te hipoteze je treba domnevati, da se obroči planetov občasno pojavljajo in izginjajo kot posledica gravitacijskega zajemanja majhnega telesa s planetom in njegovega kasnejšega uničenja. Drugi argument, ki potrjuje hipotezo o razpadu, bi lahko bili na primer pretežno ledeni delci Saturnovih prstanov. Ti delci imajo visok albedo, to pomeni, da niso prekriti s temno mikrometeorsko snovjo, kot bi se to zgodilo z reliktnimi obročki v času obstoja Osončja.
Lit.: Planetarni obroči / Ed. R. Greenberg, A. Brahić. Tucson, 1984; Gorkavy N. N., Fridman A. M. Fizika planetarnih obročev. M., 1994; Miner E., Wessen R., Cuzzi J. Sistemi planetnih obročev. IN.; N.Y., 2007.
Naše Osončje, če mislimo na njegovo snov, sestavljajo Sonce in štirje velikanski planeti, še bolj preprosto - Sonce in Jupiter, saj je masa Jupitra večja od mase vseh drugih okolisolarnih objektov - planetov, kometov, asteroidov - skupaj. . Pravzaprav živimo v binarnem sistemu Sonce-Jupiter in vse druge "malenkosti" so podvržene njihovi gravitaciji
Saturn je po masi štirikrat manjši od Jupitra, vendar je podoben po sestavi: tudi v glavnem je sestavljen iz lahkih elementov - vodika in helija v razmerju 9:1 v številu atomov. Uran in Neptun sta še manj masivna in po sestavi bogatejša s težjimi elementi - ogljikom, kisikom, dušikom. Zato je skupina štirih velikanov običajno razdeljena na pol v dve podskupini. Jupiter in Saturn imenujemo plinska velikana, Uran in Neptun pa ledena velikana. Dejstvo je, da Uran in Neptun nimata zelo debele atmosfere in da je večina njunega volumna ledeni plašč; dokaj trdna snov. In Jupiter in Saturn imata skoraj celotno prostornino zasedena s plinasto in tekočo "atmosfero". Poleg tega imajo vsi velikani železo-kamnita jedra, ki po masi presegajo našo Zemljo.
Na prvi pogled so velikanski planeti primitivni, medtem ko so majhni veliko bolj zanimivi. Morda pa je to zato, ker še vedno ne poznamo dobro narave teh štirih velikanov, in ne zato, ker nas malo zanimajo. Samo ne poznamo jih dobro. V vsej zgodovini astronomije se je na primer dvema ledenima velikanoma - Uranu in Neptunu - vesoljska sonda približala le enkrat (Voyager 2, NASA, 1986 in 1989), pa še takrat je brez postanka letela mimo njiju. Koliko je tam lahko videl in izmeril? Lahko rečemo, da ledenih velikanov še nismo zares začeli preučevati.
Plinski velikani so preučeni veliko bolj podrobno, saj poleg preletnih vozil (Pioneer 10 in 11, Voyager 1 in 2, Ulysses, Cassini, New Horizons, NASA in ESA) že nekaj časa delujejo v njihovi bližini tudi umetna. dolgoročni sateliti: Galileo (NASA) v letih 1995-2003. in Juno (NASA) sta raziskovala Jupiter od leta 2016, Cassini (NASA in ESA) pa v letih 2004-2017. študiral Saturn.
Najgloblje so raziskovali Jupiter, in to v dobesednem pomenu: v njegovo atmosfero so iz Galilea spustili sondo, ki je tja poletela s hitrostjo 48 km/s, odprla padalo in se v 1 uri spustila 156 km pod zgornji rob oblake, kjer je pri zunanjem tlaku 23 atm in temperaturi 153 °C prenehal oddajati podatke, očitno zaradi pregretja. Med spuščanjem je izmeril številne parametre atmosfere, vključno z njeno izotopsko sestavo. To je bistveno obogatilo ne le planetarno znanost, ampak tudi kozmologijo. Konec koncev velikanski planeti ne izpustijo materije, za vedno ohranijo tisto, iz česar so se rodili; To še posebej velja za Jupiter. Njegova oblačna površina ima drugo ubežno hitrost 60 km/s; jasno je, da od tam nikoli ne bo ušla niti ena molekula.
Zato menimo, da je izotopska sestava Jupitra, zlasti sestava vodika, značilna za prve stopnje življenja, vsaj za Osončje in morda vesolje. In to je zelo pomembno: razmerje med težkimi in lahkimi izotopi vodika nam pove, kako je potekala sinteza kemičnih elementov v prvih minutah razvoja našega vesolja in kakšne fizične razmere so takrat obstajale.
Jupiter se vrti hitro, s periodo približno 10 ur; in ker je povprečna gostota planeta nizka (1,3 g/cm3), je centrifugalna sila opazno deformirala njegovo telo. Ko pogledate planet, boste opazili, da je stisnjen vzdolž polarne osi. Stopnja kompresije Jupitra, tj. relativna razlika med njegovim ekvatorialnim in polarnim polmerom je ( R eq − R nadstropje)/ R eq = 0,065. Je povprečna gostota planeta (ρ ∝ GOSPOD 3) in njegovo dnevno obdobje ( T) določi obliko njenega telesa. Kot veste, je planet kozmično telo v stanju hidrostatičnega ravnovesja. Na polu planeta deluje le sila gravitacije ( GM/R 2), na ekvatorju pa ji nasprotuje centrifugalna sila ( V 2 /R= 4π 2 R 2 /RT 2). Njihovo razmerje določa obliko planeta, saj tlak v središču planeta ne sme biti odvisen od smeri: ekvatorialni stolpec snovi mora tehtati enako kot polarni. Razmerje teh sil (4π 2 R/T 2)/(GM/R 2) ∝ 1/(GOSPOD 3)T 2 ∝ 1/(ρ T 2). Torej, manjša kot je gostota in dolžina dneva, bolj je planet stisnjen. Preverimo: povprečna gostota Saturna je 0,7 g/cm 3, njegova rotacijska doba je 11 ur, skoraj enaka kot pri Jupitru, njegova kompresija pa 0,098. Saturn je stisnjen enkrat in pol bolj kot Jupiter, kar je zlahka opaziti pri opazovanju planetov skozi teleskop: stiskanje Saturna je osupljivo.
Hitro vrtenje velikanskih planetov ne določa le oblike njihovega telesa in s tem oblike njihovega opazovanega diska, temveč tudi njegov videz: motna površina velikanskih planetov ima consko strukturo s črtami različnih barv, raztegnjenih vzdolž ekvatorja. . Plinski tokovi se premikajo hitro, s hitrostjo več sto kilometrov na uro; njihovo medsebojno premikanje povzroča strižno nestabilnost in skupaj s Coriolisovo silo generira velikanske vrtince. Od daleč so vidni Velika rdeča pega na Jupitru, Veliki beli oval na Saturnu in Velika temna pega na Neptunu. Posebno znan je anticiklon Velika rdeča pega (GRS) na Jupitru. Nekoč je bil BKP dvakrat večji od sedanjega, videli so ga že Galilejevi sodobniki v svojih šibkih teleskopih. Danes je BCP zbledel, a še vedno ta vrtinec živi v atmosferi Jupitra že skoraj 400 let, saj pokriva velikansko maso plina. Njegova velikost je večja od globusa. Takšna gmota plina, ko se enkrat zavrti, se ne bo kmalu ustavila. Na našem planetu cikloni živijo približno en teden, tam pa trajajo stoletja.
Vsako gibanje razprši energijo, kar pomeni, da potrebuje vir. Vsak planet ima dve skupini virov energije - notranje in zunanje. Od zunaj se na planet zlije tok sončnega sevanja in meteoroidi padejo. Od znotraj se planet segreje zaradi razpada radioaktivnih elementov in gravitacijskega stiskanja samega planeta (mehanizem Kelvin-Helmholtz). . Čeprav smo že videli padce velikih predmetov na Jupiter, ki povzročajo močne eksplozije (komet Shoemaker-Levy 9), ocene pogostosti njihovih udarcev kažejo, da je povprečni pretok energije, ki jo prinašajo, bistveno manjši od tistega, ki ga prinaša sončna svetloba. Po drugi strani pa je vloga notranjih virov energije dvoumna. Za zemeljske planete, sestavljene iz težkih ognjevzdržnih elementov, je edini notranji vir toplote radioaktivni razpad, vendar je njegov prispevek v primerjavi s toploto Sonca zanemarljiv.
Velikanski planeti imajo bistveno manjši delež težkih elementov, vendar so bolj masivni in jih je lažje stisniti, zaradi česar je sproščanje gravitacijske energije njihov glavni vir toplote. In ker so velikani odmaknjeni od Sonca, notranji vir postane tekmec zunanjemu: včasih se planet segreva bolj kot Sonce njega. Tudi Jupiter, velikan, ki je najbližje Soncu, oddaja (v infrardečem delu spektra) 60 % več energije, kot jo prejme od Sonca. In energija, ki jo Saturn oddaja v vesolje, je 2,5-krat večja od tiste, ki jo planet prejme od Sonca.
Gravitacijska energija se sprošča tako med stiskanjem planeta kot celote kot med diferenciacijo njegove notranjosti, to je, ko se gostejša snov spusti v središče in se od tam izpodriva bolj »plavajoča«. Oba učinka sta verjetno na delu. Na primer, Jupiter v naši dobi se zmanjša za približno 2 cm na leto. In takoj po nastanku je bil dvakrat večji, hitreje se je krčil in bil občutno toplejši. V svoji okolici je takrat igral vlogo malega sonca, kar dokazujejo lastnosti njegovih galilejskih satelitov: bližje kot so planetu, gostejši so in manj vsebujejo hlapljivih elementov (kot sami planeti v Solarni sistem).
Poleg stiskanja planeta kot celote igra diferenciacija notranjosti pomembno vlogo pri gravitacijskem viru energije. Snov delimo na gosto in plavajočo, gosta snov pa tone in sprošča svojo potencialno gravitacijsko energijo v obliki toplote. Verjetno je to najprej kondenzacija in kasnejši padec kapljic helija skozi plavajoče plasti vodika, pa tudi fazni prehodi samega vodika. Morda pa obstajajo bolj zanimivi pojavi: na primer kristalizacija ogljika - dež diamantov (!), čeprav ne sprosti veliko energije, saj je ogljika malo.
Notranja zgradba planetov velikanov je bila doslej raziskana le teoretično. Možnosti, da bi neposredno prodrli v njihove globine, je malo, prav tako seizmološke metode, to je akustično sondiranje, zanje še niso bile uporabljene. Morda se jih bomo nekoč naučili osvetljevati z nevtrini, a do tega je še daleč.
Na srečo je obnašanje snovi v laboratorijskih razmerah že dobro raziskano pri tlakih in temperaturah, ki vladajo v notranjosti planetov velikanov, kar daje podlago za matematično modeliranje njihove notranjosti. Obstajajo metode za spremljanje ustreznosti modelov notranje zgradbe planetov. Dve fizični polji, magnetno in gravitacijsko, katerih izvori se nahajajo v globinah, segajo v vesolje, ki obdaja planet, kjer ju lahko merimo z instrumenti vesoljske sonde.
Na strukturo magnetnega polja vplivajo številni izkrivljajoči dejavniki (blizuplanetarna plazma, sončni veter), gravitacijsko polje pa je odvisno le od porazdelitve gostote znotraj planeta. Bolj ko se telo planeta razlikuje od sferično simetričnega, bolj kompleksno je njegovo gravitacijsko polje, več harmonikov vsebuje, kar ga razlikuje od preprostega newtonskega. GM/R 2 .
Instrument za merjenje gravitacijskega polja oddaljenih planetov je praviloma sama vesoljska sonda ali natančneje njeno gibanje v polju planeta. Dlje kot je sonda od planeta, šibkejše v njenem gibanju se pojavijo manjše razlike v polju planeta od sferično simetričnega polja. Zato je treba sondo izstreliti čim bližje planetu. V ta namen od leta 2016 v bližini Jupitra deluje nova sonda Juno (NASA). Leti v polarni orbiti, kar se še ni zgodilo. V polarni orbiti so višji harmoniki gravitacijskega polja bolj izraziti, ker je planet stisnjen in se sonda občasno zelo približa površju. To je tisto, kar omogoča merjenje višjih harmonikov širjenja gravitacijskega polja. Toda iz istega razloga bo sonda kmalu končala svoje delo: leti skozi najgostejša območja Jupitrovih sevalnih pasov in njena oprema zaradi tega močno trpi.
Jupitrovi sevalni pasovi so ogromni. Pod visokim pritiskom se vodik v črevesju planeta metalizira: njegovi elektroni se generalizirajo, izgubijo stik z jedri in tekoči vodik postane prevodnik električne energije. Ogromna masa superprevodnega medija, hitro vrtenje in močna konvekcija - ti trije dejavniki prispevajo k ustvarjanju magnetnega polja zaradi učinka dinama. V ogromnem magnetnem polju, ki zajema nabite delce, ki letijo od Sonca, nastajajo pošastni radiacijski pasovi. V njihovem najgostejšem delu ležijo orbite notranjih Galilejskih satelitov. Človek torej ni živel niti enega dneva na površju Evrope in niti ene ure na Io. Tudi vesoljskemu robotu ni lahko biti tam.
Ganimed in Kalisto, ki sta bolj oddaljena od Jupitra, sta v tem smislu veliko bolj varna za raziskovanje. Zato namerava Roscosmos v prihodnosti poslati sondo tja. Čeprav bi bila veliko bolj zanimiva Evropa s svojim podledeniškim oceanom.
Zdi se, da sta ledena velikana Uran in Neptun vmesna sredina med plinastimi velikani in zemeljskimi planeti. V primerjavi z Jupitrom in Saturnom imajo manjšo velikost, maso in centralni tlak, vendar njihova relativno visoka povprečna gostota kaže na večji delež elementov skupine CNO. Razširjene in masivne atmosfere Urana in Neptuna so večinoma vodikovo-helijske. Pod njim je vodni plašč, pomešan z amoniakom in metanom, ki ga običajno imenujemo ledeni plašč. Toda planetarni znanstveniki kemične elemente skupine CNO in njihove spojine (H 2 O, NH 3, CH 4 itd.) običajno imenujejo "led" in ne njihovega agregatnega stanja. Torej je lahko plašč večinoma tekoč. In pod njim leži razmeroma majhno jedro iz železa in kamna. Ker je koncentracija ogljika v globinah Urana in Neptuna večja kot pri Saturnu in Jupitru, je lahko na dnu njunega ledenega plašča plast tekočega ogljika, v kateri se kondenzirajo kristali, tj. diamanti.
Naj poudarim, da se o notranji strukturi velikanskih planetov aktivno razpravlja in da je še vedno precej konkurenčnih modelov. Vsaka nova meritev iz vesoljskih sond in vsak nov rezultat laboratorijskih simulacij v visokotlačnih napravah povzroči revizijo teh modelov. Naj vas spomnim, da je neposredno merjenje parametrov zelo plitvih plasti atmosfere in le v bližini Jupitra opravila le enkrat sonda, odvržena iz Galilea (NASA). In vse ostalo so posredne meritve in teoretični modeli.
Magnetna polja Urana in Neptuna so šibkejša od polj plinastih velikanov, a močnejša od Zemljinih. Čeprav je indukcija polja na površini Urana in Neptuna približno enaka kot na površini Zemlje (frakcije gaussa), sta prostornina in s tem magnetni moment veliko večja. Geometrija magnetnega polja ledenih velikanov je zelo kompleksna, daleč od enostavne oblike dipola, značilne za Zemljo, Jupiter in Saturn. Verjeten razlog je v tem, da se magnetno polje ustvari v relativno tanki električno prevodni plasti Uranovega in Neptunovega plašča, kjer konvekcijski tokovi nimajo visoke stopnje simetrije (ker je debelina plasti veliko manjša od njenega polmera). .
Kljub zunanji podobnosti Urana in Neptuna ni mogoče imenovati dvojčka. To dokazuje njihova različna povprečna gostota (1,27 oziroma 1,64 g/cm 3 ) in različna hitrost sproščanja toplote v globino. Čeprav je Uran enkrat in pol bližje Soncu kot Neptun in zato od njega prejme 2,5-krat več toplote, je hladnejši od Neptuna. Dejstvo je, da Neptun v svoje globine oddaja celo več toplote, kot je prejme od Sonca, Uran pa skoraj nič. Toplotni tok iz notranjosti Urana blizu njegove površine znaša le 0,042 ± 0,047 W/m2, kar je celo manj od Zemljinega (0,075 W/m2). Uran je najhladnejši planet v sončnem sistemu, čeprav ni najbolj oddaljen od sonca. Ali je to povezano z njegovim nenavadnim vrtenjem vstran? Mogoče je.
Zdaj pa se pogovorimo o planetarnih obročih.
Vsi vedo, da je "planet z obroči" Saturn. Toda ob natančnem opazovanju se izkaže, da imajo vsi velikanski planeti prstane. Z Zemlje jih je težko opaziti. Jupitrovega obroča na primer ne vidimo skozi teleskop, opazimo pa ga pri osvetlitvi od zadaj, ko vesoljska sonda gleda na planet z njegove nočne strani. Ta obroč je sestavljen iz temnih in zelo majhnih delcev, katerih velikost je primerljiva z valovno dolžino svetlobe. Praktično ne odbijajo svetlobe, ampak jo dobro razpršijo naprej. Uran in Neptun sta obdana s tankimi obroči.
Na splošno noben planet nima enakih obročev; vsi so različni.
V šali lahko rečete, da ima tudi Zemlja prstan. Umetno. Sestavljen je iz več sto satelitov, izstreljenih v geostacionarno orbito. Ta slika ne prikazuje le geostacionarnih satelitov, ampak tudi tiste v nizkih in visokih eliptičnih orbitah. Toda geostacionarni obroč precej opazno izstopa na njihovem ozadju. Vendar je to risba, ne fotografija. Nikomur še ni uspelo fotografirati umetnega obroča Zemlje. Navsezadnje je njegova skupna masa majhna, njegova odsevna površina pa zanemarljiva. Malo verjetno je, da bo skupna masa satelitov v obroču 1000 ton, kar je enako asteroidu velikosti 10 m, primerjajte to s parametri obročev velikanskih planetov.
Precej težko je opaziti kakršno koli povezavo med parametri prstanov. Material Saturnovih obročev je bel kot sneg (albedo 60%), preostali obroči pa so črnejši od premoga (A = 2-3%). Vsi obroči so tanki, a Jupitrov je precej debel. Vse je narejeno iz tlakovcev, a Jupiter je narejen iz prašnih delcev. Tudi zgradba obročev je drugačna: nekateri spominjajo na gramofonsko ploščo (Saturn), drugi na kup obročev v obliki matrjoške (Uran), tretji so zamegljeni, razpršeni (Jupiter), Neptunovi obroči pa sploh niso zaprti. in izgledajo kot loki.
Ne morem si omisliti razmeroma majhne debeline obročev: s premerom več sto tisoč kilometrov se njihova debelina meri v desetinah metrov. Tako občutljivih predmetov še nismo držali v rokah. Če Saturnov prstan primerjamo z listom pisalnega papirja, potem bi bil list z znano debelino velik kot nogometno igrišče!
Kot vidimo, se obroči vseh planetov razlikujejo po sestavi delcev, po njihovi porazdelitvi, po morfologiji - vsak velikanski planet ima svoj edinstven okras, katerega izvora še ne razumemo. Običajno obroči ležijo v ekvatorialni ravnini planeta in se vrtijo v isti smeri, kot se vrtita sam planet in skupina satelitov blizu njega. V prejšnjih časih so astronomi verjeli, da so prstani večni, da obstajajo od trenutka rojstva planeta in da bodo na njem ostali za vedno. Zdaj se je pogled spremenil. Toda izračuni kažejo, da prstani niso zelo trpežni, da se njihovi delci upočasnijo in padejo na planet, izhlapijo in se razpršijo v vesolju ter se usedejo na površino satelitov. Okras je torej začasen, čeprav dolgoživ. Astronomi zdaj menijo, da je prstan posledica trka ali plimovanja planetovih satelitov. Morda je Saturnov prstan najmlajši, zato je tako masiven in bogat s hlapnimi snovmi (sneg).
In tako lahko dober teleskop z dobro kamero posname slike. Ampak tukaj še vedno ne vidimo skoraj nobene strukture v ringu. Temna "vrzel" je že dolgo opažena - Cassinijeva vrzel, ki jo je pred več kot 300 leti odkril italijanski astronom Giovanni Cassini. Zdi se, da v vrzeli ni ničesar.
Ravnina obroča sovpada z ekvatorjem planeta. Ne more biti drugače, saj ima simetrični sploščen planet potencialno luknjo v gravitacijskem polju ob ekvatorju. V seriji posnetkov, posnetih od leta 2004 do 2009, vidimo Saturn in njegov obroč iz različnih zornih kotov, saj je Saturnov ekvator nagnjen proti ravnini njegove orbite za 27°, Zemlja pa je vedno blizu te ravnine. Leta 2004 smo bili zagotovo v ravnini prstanov. Razumete, da z debelino nekaj deset metrov ne vidimo samega obroča. Kljub temu je črna črta na disku planeta opazna. To je senca obroča na oblakih. Viden nam je zato, ker Zemlja in Sonce gledata na Saturn iz različnih smeri: mi gledamo točno v ravnino obroča, vendar Sonce sveti iz nekoliko drugačnega kota in senca obroča pade na motno plast obroča. planet. Če je senca, pomeni, da je v obroču precej gosto zapakirana snov. Senca prstana izgine šele ob enakonočjih na Saturnu, ko je Sonce točno v njegovi ravnini; in to neodvisno kaže na majhno debelino obroča.
Veliko del je bilo posvečenih prstanom Saturna. James Clerk Maxwell, tisti, ki je zaslovel s svojimi enačbami elektromagnetnega polja, je raziskal fiziko obroča in pokazal, da ne more biti en sam trden objekt, ampak mora biti sestavljen iz majhnih delcev, sicer bi ga centrifugalna sila strgala. narazen. Vsak delec leti po svoji orbiti – bližje kot je planet, hitreje.
Pogled na katero koli temo z druge perspektive je vedno koristen. Kjer smo v neposredni svetlobi videli črnino, »potop« v obroču, tu vidimo materijo; je le drugačna vrsta, drugače odbija in razpršuje svetlobo
Ko so nam vesoljske sonde poslale slike Saturnovega obroča, smo bili presenečeni nad njegovo fino strukturo. Toda že v 19. stoletju so izjemni opazovalci observatorija Pic du Midi v Franciji s svojimi očmi videli natanko to strukturo, vendar jim takrat nihče ni zares verjel, saj nihče razen njih ni opazil takšnih tankosti. Toda izkazalo se je, da je Saturnov prstan prav to. Strokovnjaki za zvezdno dinamiko iščejo razlago za to fino radialno strukturo obroča v smislu resonančne interakcije delcev obroča s Saturnovimi masivnimi sateliti zunaj obroča in majhnimi sateliti znotraj obroča. Na splošno se teorija valov gostote spopade z nalogo, vendar je še daleč od razlage vseh podrobnosti.
Zgornja fotografija prikazuje dnevno stran prstana. Sonda leti skozi ravnino obroča in na spodnji fotografiji vidimo, kako se je z nočno stranjo obrnila k nam. Material v Cassinijevem razdelku je postal precej viden s senčne strani, svetli del obroča pa je, nasprotno, zatemnjen, saj je gost in neprozoren. Kjer je bila črnina, se pojavi svetlost, ker majhni delci ne odbijajo, ampak sipajo svetlobo naprej. Te slike kažejo, da je snov povsod, le delci različnih velikosti in struktur. Zares še ne razumemo, kateri fizikalni pojavi ločujejo te delce. Zgornja slika prikazuje Janusa, eno od Saturnovih lun.
Povedati je treba, da čeprav so vesoljska plovila letela blizu Saturnovega obroča, nobenemu od njih ni uspelo videti pravih delcev, ki sestavljajo obroč. Vidimo le njihovo splošno razširjenost. Ni mogoče videti posameznih blokov, ne tvegajo izstrelitve naprave v obroč. Ampak nekoč bo to treba narediti.
Z nočne strani Saturna se takoj pokažejo tisti slabo vidni deli prstanov, ki niso vidni v neposredni svetlobi.
To ni prava barvna fotografija. Barve tukaj prikazujejo značilno velikost delcev, ki sestavljajo določeno območje. Rdeči so majhni delci, turkizni so večji.
Takrat, ko se je obroč robno obrnil proti Soncu, so na ravnino obroča padle sence velikih nehomogenosti (zgornja slika). Najdaljša senca tukaj je od satelita Mimas, številni majhni vrhovi, ki so prikazani na povečani sliki v vstavku, pa še niso dobili jasne razlage. Zanje so odgovorni kilometrski izrastki. Možno je, da so nekateri od njih sence največjih kamnov. Toda kvazipravilna struktura senc (fotografija spodaj) je bolj skladna z začasnim kopičenjem delcev, ki je posledica gravitacijske nestabilnosti.
Vzdolž nekaterih obročev letijo sateliti, tako imenovani »psi čuvaji« ali »pastirski psi«, ki s svojo gravitacijo preprečujejo, da bi se nekateri obroči zameglili. Poleg tega so sami sateliti zelo zanimivi. Eden se premika znotraj tankega obroča, drugi zunaj (na primer Janus in Epimetej). Njihova orbitalna obdobja so nekoliko drugačna. Notranji je bližje planetu in ga zato hitreje obkroži, dohiti zunanji satelit in zaradi medsebojnega privlačenja spreminja svojo energijo: zunanji se upočasni, notranji pospeši in spreminjata orbite – tisti, ki je upočasnjen, gre v nizko orbito, tisti, ki je pospešil, pa v nizko orbito.v visoko. Tako naredijo več tisoč vrtljajev, nato pa spet zamenjajo mesta. Na primer, Janus in Epimetej zamenjata mesti vsaka 4 leta.
Pred nekaj leti je bil odkrit najbolj oddaljen Saturnov obroč, o katerem sploh ni bilo suma. Ta obroč je povezan z luno Phoebe, s katere površine leti prah in zapolnjuje območje vzdolž orbite satelita. Ravnina vrtenja tega obroča, tako kot sam satelit, ni povezana z ekvatorjem planeta, saj se zaradi velike razdalje Saturnova gravitacija zaznava kot polje točkastega predmeta.
Vsak velikanski planet ima družino satelitov. Z njimi sta še posebej bogata Jupiter in Saturn. Danes jih ima Jupiter 69, Saturn pa 62 in redno odkrivajo nove. Spodnja meja mase in velikosti za satelite ni bila uradno določena, zato je za Saturn ta številka poljubna: če je v bližini planeta odkrit objekt velikosti 20-30 metrov, kaj je potem - satelit planeta ali delec njegovega obroča?
V kateri koli veliki družini kozmičnih teles je vedno več majhnih kot velikih. Planetarni sateliti niso izjema. Majhni sateliti so praviloma bloki nepravilne oblike, sestavljeni predvsem iz ledu. Ker so velike manj kot 500 km, si s svojo gravitacijo ne morejo dati sferoidne oblike. Navzven so zelo podobni asteroidom in kometnim jedrom. Verjetno je veliko takih, saj se gibljejo daleč od planeta v zelo kaotičnih orbitah. Planet bi jih lahko ujel in čez nekaj časa izgubil.
Malih satelitov, podobnih asteroidom, še ne poznamo dobro. Takšni objekti v bližini Marsa so bili podrobneje preučeni kot drugi - njegova dva majhna satelita, Phobos in Deimos. Posebno pozornost so namenili Fobosu; Želeli so celo poslati sondo na njegovo površje, a se še ni izšlo. Čim pozorneje opazujete katero koli vesoljsko telo, več skrivnosti vsebuje. Fobos ni izjema. Poglejte nenavadne strukture, ki tečejo po njegovi površini. Obstaja že več fizikalnih teorij, ki poskušajo pojasniti njihov nastanek. Te črte majhnih vpadnic in brazd so podobne meridianom. Toda nihče še ni predlagal fizične teorije njihovega nastanka.
Vsi majhni sateliti nosijo številne sledi udarcev. Od časa do časa trčijo med seboj in s telesi, ki prihajajo od daleč, se razcepijo na ločene dele in se lahko celo združijo. Zato rekonstrukcija njihove daljne preteklosti in izvora ne bo lahka. Toda med sateliti so tudi tisti, ki so genetsko povezani s planetom, saj se gibljejo poleg njega v ravnini njegovega ekvatorja in imajo najverjetneje skupni izvor z njim.
Posebno zanimivi so veliki planetom podobni sateliti. Jupiter jih ima štiri; to so tako imenovani "galilejski" sateliti - Io, Evropa, Ganimed in Kalisto. Mogočni Titan izstopa od Saturna po svoji velikosti in masi. Ti sateliti se po svojih notranjih parametrih skoraj ne razlikujejo od planetov. Samo njihovo gibanje okoli Sonca nadzorujejo še bolj masivna telesa - matični planeti.
Tukaj pred nami sta Zemlja in Luna, poleg nas pa na lestvici Saturnov satelit Titan. Čudovit mali planet z gosto atmosfero, z velikimi tekočimi "morji" metana, etana in propana na površini. Morja utekočinjenega plina, ki so pri površinski temperaturi Titana (–180 °C) v tekoči obliki. Zelo privlačen planet, saj bo na njem enostavno in zanimivo delati - atmosfera je gosta, zanesljivo ščiti pred kozmičnimi žarki in je po sestavi blizu zemeljski atmosferi, saj je tudi v glavnem sestavljena iz dušika, čeprav je brez kisika . Vakuumske obleke tam niso potrebne, saj je atmosferski tlak skoraj enak kot na Zemlji, celo nekoliko višji. Toplo se oblecite, na hrbtu imejte jeklenko s kisikom in zlahka boste delali na Titanu. Mimogrede, to je edini satelit (poleg Lune), na površini katerega je bilo mogoče pristati vesoljsko plovilo. To je bil Huygens, ki so ga tja odnesli na krovu Cassinija (NASA, ESA), in pristanek je bil zelo uspešen.
Tukaj je edina fotografija, posneta na površini Titana. Temperatura je nizka, zato so bloki zelo mrzla voda in led. O tem smo prepričani, ker je Titan na splošno sestavljen večinoma iz vodnega ledu. Barva je rdečkasto-rdečkasta; to je naravno in je posledica dejstva, da se v atmosferi Titana pod vplivom sončnega ultravijoličnega sevanja sintetizirajo precej kompleksne organske snovi pod splošnim imenom "tholini". Meglica teh snovi prenaša na površino predvsem oranžne in rdeče barve, ki jih precej močno razprši. Zato je preučevanje geografije Titana iz vesolja precej težko. Radar pomaga. V tem smislu situacija spominja na Venero. Mimogrede, atmosfersko kroženje na Titanu je tudi Venerinega tipa: na vsaki polobli en močan ciklon.
Izvirni so tudi sateliti drugih velikanskih planetov. To je Io, najbližji satelit Jupitra. Od Zemlje je oddaljena enako kot Luna, vendar je Jupiter velikan, kar pomeni, da zelo močno deluje na svoj satelit. Jupitrova notranjost se je stopila in na njej vidimo veliko aktivnih vulkanov (črne pike). Vidimo lahko, da emisije okoli vulkanov sledijo balističnim trajektorijam. Navsezadnje tam praktično ni atmosfere, zato tisto, kar vrže iz vulkana, leti v paraboli (ali v elipsi?). Nizka gravitacija na površini Ia ustvarja pogoje za visoke emisije: 250-300 km navzgor ali celo naravnost v vesolje!
Drugi Jupitrov satelit je Evropa. Pokrita z ledeno skorjo, kot naša Antarktika. Pod skorjo, ki naj bi bila debela 25-30 km, je ocean tekoče vode. Ledena površina je prekrita s številnimi starodavnimi razpokami. Toda pod vplivom podledeniškega oceana se plasti ledu počasi premikajo, kar spominja na premikanje zemeljskih celin.
Razpoke v ledu se od časa do časa odprejo in voda privre v fontanah. Zdaj to zagotovo vemo, saj smo fontane videli s Hubblovim vesoljskim teleskopom. To odpira možnost raziskovanja evropskih voda. Nekaj o njej že vemo: gre za slano vodo, ki je dober prevodnik elektrike, na kar kaže magnetno polje. Njegova temperatura je verjetno blizu sobne temperature, vendar še vedno ne vemo ničesar o njegovi biološki sestavi. Rad bi zajel in analiziral to vodo. In odprave v ta namen se že pripravljajo.
Drugi veliki sateliti planetov, vključno z našo Luno, niso nič manj zanimivi. Pravzaprav predstavljajo samostojno skupino satelitskih planetov.
Tukaj so v istem merilu prikazani največji sateliti v primerjavi z Merkurjem. V ničemer niso slabši od njega, po svoji naravi pa so nekateri celo bolj zanimivi.
