Космос. Все о звёздах, планетах, космических странниках - Страница 9
К весне 2010 г. у Сатурна было известно 62 естественных спутника, у 53 из которых есть постоянные номера и названия, а у остальных — временные обозначения. Многие спутники хорошо отражают солнечный свет, имеют небольшие размеры и состоят из горных пород и льда (их плотность не превышает 1,4 г/см3). Большинство крупных спутников, за исключением Гипериона и Фебы, всегда повёрнуты к планете одной стороной, как Луна к Земле.
23 спутника Сатурна обращаются в ту же сторону, что и планета, а также движутся практически по круговым орбитам, близко расположенным к гиганту и лежащим вблизи его экваториальной плоскости. Всё это говорит о том, что они формировались одновременно с Сатурном. Остальные спутники находятся далеко от гиганта, движутся по хаотическим орбитам и, следовательно, являются астероидами и ядрами комет, которые сравнительно недавно были захвачены планетой.
Кольца из снега
Кольца Сатурна состоят из множества частичек льда, обломков камней, покрытых ледяной коркой, и пылинок, которые обращаются вокруг планеты. Кольца располагаются в экваториальной плоскости планеты, которая не совпадает с плоскостью земной орбиты, поэтому их вид меняется от широкой полосы до еле различимой черты. Размер частиц колец меняется от микрометров до сантиметров, лишь некоторые из них достигают в поперечнике десятков метров. Расстояние между обломочками колеблется от сантиметра до нескольких метров, а скорость их движения в разных частях системы колец различна: с увеличением расстояния от планеты она уменьшается.
Частицы, образующие кольца, гораздо более хрупкие, чем рыхлый снег, они всё время сталкиваются, разрушаются и слипаются вновь. Сами кольца очень тонкие: при диаметре около 250 000 км их средняя толщина заведомо меньше километра.
Система колец Сатурна — это тысяча отдельных узких колечек с тёмными промежутками между ними, в которых практически нет вещества. За появление «щелей» в кольцах ответственна гравитация спутников гиганта, под действием которой часть обломков в кольце меняет траектории и покидает свои орбиты, перемещаясь на соседние. Наиболее широкий промежуток шириной в 3500 км называется делением Кассини — в честь впервые увидевшего его астронома. Для поддержания своего существования кольца постоянно должны пополняться материалом извне — например, обломками распадающихся мелких спутников.
В начале XXI в. аппарат «Кассини» обнаружил у двух спутников Сатурна, Анфы и Мефоны, незамкнутые кольца. По-видимому, эти арки состоят из частичек, которые были выбиты из спутников планеты при ударах микрометеоритов. Так что не только сам гигант, но и его луны имеют кольца!
Самый большой спутник — Титан был открыт в 1655 г. выдающимся голландским учёным Христианом Гюйгенсом. По диаметру (51 52 км) он превосходит Меркурий и единственный в Солнечной системе обладает очень плотной атмосферой, которая приблизительно на 98% состоит из азота. Атмосфера Титана в 10 раз превышает земную по массе и создаёт давление у поверхности спутника в 1,5 раза больше, чем атмосферное давление на Земле. Температура у поверхности Титана около -175 °С. Спутник состоит из льда и скалистых горных пород, его средняя плотность равна 1,9 г/см3. В 2006–2007 гг. в северном полушарии Титана впервые в истории обнаружили внеземные «водоёмы» размером от одного до сотен километров; правда, состоят они не из воды, а из жидких углеводородов — метана или этана.
Известно, что на Титане выпадают осадки. Причиной тому — метановые облака, которые парят на высоте около 25 км и покрывают 1% поверхности спутника. По сравнению с Землёй это очень мало, ведь наша облачность покрывает 50% поверхности.
Уран
Уран — седьмая от Солнца планета Солнечной системы. Он расположен так далеко от Земли, что даже в ясные ночи едва различим невооружённым глазом, так что Урану было суждено стать первой планетой, открытой в XVIII в. с помощью телескопа. Первооткрывателем Урана считается английский музыкант и астроном немецкого происхождения Уильям Гершель. Самой примечательной особенностью Урана является нетипичный для планет Солнечной системы наклон оси его вращения к плоскости орбиты: около 98°. Из-за этого на планете наблюдаются очень сильные сезонные изменения погоды. Каждый полюс гиганта по 42 года находится в темноте и по 42 года — на солнечной стороне, а на экваторе бывает по две зимы и два лета, продолжающиеся по 20 лет.
Из-за большой удалённости от Солнца температуры на зимней и летней стороне планеты почти одинаковы, около верхушки облаков они достигают значений -216 °С, а разброс величин составляет всего лишь 4°С. Хотя полюса планеты за год получают от Солнца больше энергии, чем области на экваторе, Уран оказывается теплее в экваториальных областях, а не в полярных. Почему так происходит, пока неясно.
Атмосфера Урана состоит в основном из водорода (83% по массе), гелия (15%) и метана (СН4, около 2%), своим зеленовато-голубым цветом атмосферы гигант обязан тому, что красные лучи поглощаются метаном.
При движении по орбите Уран как бы катится, переворачиваясь с боку на бок, что совсем не похоже на поведение других планет Солнечной системы. При каких же обстоятельствах планета «завалилась» набок? Многие учёные склоняются к тому, что это произошло на раннем этапе формирования планеты в результате её столкновения с небесным телом, сравнимым по размеру с Землёй. Но есть и другая гипотеза, согласно которой ось вращения планеты за миллионы лет раскачал крупный спутник, впоследствии «разорвавший» гравитационные узы, связывавшие его с Ураном, и потерянный гигантом.
Магнитная ось планеты наклонена к оси вращения под углом 59° и смещена от центра Урана к южному полюсу примерно на 1/3 радиуса. Столь необычное расположение оси приводит к тому, что магнитные полюсы планеты очень сильно удалены от географических полюсов, а конфигурация поля, которое в 48 раз сильнее земного, достаточно сложная.
«Свита» Урана гораздо менее массивная, чем у других газовых гигантов: объединённая масса пяти самых крупных спутников планеты вполовину меньше массы Тритона, спутника Нептуна. Все 27 естественных спутников вращаются в плоскости экватора планеты, практически перпендикулярно плоскости её орбиты. Они состоят наполовину изо льда с включениями аммиака и углекислого газа, а наполовину — из горных пород. Две самые большие луны, Титаник и Оберон, диаметрами 1578 км и 1523 км соответственно, открыл Гершель в 1 787 г.
Обнаруженные в 1977 г. кольца Урана очень тёмные, их вещество подобно застывшей лаве и углю. Они образованы из частиц диаметром от нескольких миллиметров до нескольких метров. На май 2010 г. известно 13 колец, самое яркое из которых имеет переменную толщину.
Наблюдения с космических зондов показывают, что кольца Урана постоянно пополняются пылью, которую мощные метеориты выбивают с поверхности спутников.
Нептун
Нептун — восьмая по счёту и единственная планета в Солнечной системе, которую открыли благодаря математическим вычислениям. Из-за слабого блеска её невозможно разглядеть без помощи оптических приборов, поэтому на мысль о существовании далёкой планеты учёных натолкнули странности в поведении Урана: каждый раз после очередного уточнения характеристик его орбиты гигант медленно, но верно отклонялся от вычисленной траектории. Со временем стало очевидно, что аномалии в движении Урана вызваны притяжением ещё одной планеты, орбита которой находится далеко за его орбитой.