Сатурн – одна з найбільших і найзагадковіших планет Сонячної системи. Кільця Сатурна приховують багато таємниць. Протягом двохсот п’ятдесяти років людство намагалося відповісти на питання, чому вони плоскі і тонкі. Коли на це запитання вдалося відповісти, з’явилися десятки нових. І кожен новий відповідь породжує все більше і більше питань, які продовжують множитися по мірі дослідження Сонячної системи.
Відкриття кілець
Першим кільця Сатурна в телескоп побачив Галілей у 1610 р. Але він сприйняв це як аномалію планети. Своє відкриття він зашифрував латинської анаграмою, яка в перекладі звучить як: “Потрійну найвищу планету спостерігав”. У 1656 р. Гюйгенс вперше розгледів у кільце Сатурна. Він писав, що Сатурн оточений тонким плоским кільцем, ніде з планетою не стикаються і нахилені до площини екліптики. Джованні Кассіні в 1675 р. визначив, що це не одне суцільне кільце. Він розгледів два кільця, які розділені простором. Це простір потім стали називати поділом (або щілиною) Кассіні.
Дослідження 18-19 століть
Подальші дослідження Сатурна не наближали вчених до розгадки пристрою кілець і причини їх виникнення. Загадки тільки додавалися. Досить довго вважали, що планета має два твердих і тонкого кільця. Лаплас, виконавши розрахунки з урахуванням впливу поля тяжіння, в 1787 р. зробив висновок, що кілець існує багато тисяч або мільйонів. Він вважав, що кільця суцільні і нагадують гімнастичні обручі.
Французький вчений Е. Рош визначив мінімальну відстань, на якому об’єкти можуть перебувати під дією поля тяжіння Сатурна. Він визначив, що воно становить 2,44 радіусу. (Згодом воно отримало назву межа Роша). Ближче відстані будь-які тверді або рідкі супутники будуть зруйновані гравітаційним полем. Кільця Сатурна розташовуються усередині цього радіусу. Зовнішній розмір кілець становить 2,3 радіуса планети. Якщо б вони були твердими або рідкими, поле тяжіння розірвало б їх.
В дослідженні фізичної будови кілець брав участь Джеймс Клерк Максвелл. Його висновки кажуть, що кільця Сатурна можуть складатися з дрібних частинок. Цією проблемою зацікавилася наша співвітчизниця Софія Ковалевська. Вона довела, що кільця не можуть бути твердими, ні рідкими. Досліджуючи доплерівсько зрушення, вчені Д. Кілер і У. Кемпбелл з’ясували, що частинки рухаються по орбітах, що не суперечить законам небесної механіки.
Дослідження в 20 столітті
У п’ятдесятих роках 20 століття методом спектрального аналізу було з’ясовано, що в кільцях Сатурна міститься багато замерзлої води. Це було дуже важливо. Нарешті вдалося з’ясувати, з чого складаються кільця Сатурна. Крім льоду, в кільцях виявили метан, сірчані з’єднання, водень, аміак, сполуки заліза. Виняткова інформація була отримана з космічних зондів. Повз Сатурна пролітали “Піонер” (1979) і два “Вояджера” (1980 і 1981 рр..). У 1997 р. почалася місія “Кассіні-Гюйгенс”. Зонд передав унікальну інформацію, яка ще буде проаналізовано. Зонд “Гюйгенс” опустився на найбільший супутник Сатурна Титан, і люди на Землі почули звуки іншого світу, побачили гори і рівнини.
Таємниці кілець
Сьогодні зібрано безліч інформації про кільцях Сатурна. Однак остаточної, несуперечливої моделі до сих пір не існує. Є питання, які чекають відповіді. Кільця були виявлені в Урана і Нептуна. Чому таке утворення є тільки за межами поясу астероїдів і немає ні в одній з планет земної групи? Незрозумілі фізичні процеси, які призвели до утворення кілець. Як відбувалося стиснення і чому утворилися сотні окремих структур? Яким чином частинки кілець не злипаються і не перемішуються? Кільця мають властивості магнітного дзеркала. Електромагнітні хвилі кругової поляризації відбиваються від них. З кільця А магнітне поле виштовхується, відмічено сильне відображення радіохвиль. У кільці Б існують спиці, що чекають свого пояснення. Кільця мають низьку яскравість, яка не відповідає розрахунковій. Близько кілець Сатурна виявлено атмосфера, походження якої незрозуміло. Помічені так звані хвилі щільності і ще безліч явищ, які чекають свого пояснення.
Гіпотези
В 1986 р. була висунута гіпотеза про свехпроводимости льоду, з якого складаються кільця Сатурна. Лід взагалі складне утворення і залежно від умов виникнення може володіти різними властивостями. Наявність надпровідності дозволяє створити несуперечливу фізичну модель кілець Сатурна, що пояснює багато аномалії.
Скільки кілець у Сатурна?
На це питання теж не існує остаточної відповіді. Сьогодні розрізняють 13 основних кілець. Вони називаються по літерами латинського алфавіту: A, B, C, D і т. д. Простору між кільцями називають поділками або щілинами. Існують розподіл Кассіні, щілини Гюйгенса, Койпера, Максвелла та ін. Діаметр кілець Сатурна змінюється від 146 тис. км до 273 тис. км. У 2009 було відкрито кільце Феба, передбачається існування кільця Реї. Їх діаметри поки точно не визначені.
Спостереження з Землі
Кільця Сатурна з Землі можна побачити не завжди. Це пов’язано з тим, що екватор Сатурна сильно нахилений до площини орбіти навколо Сонця, а кільця лежать в площині екватора. Рік на Сатурні триває 29,5 земних років, і в період, коли на Сатурні рівнодення, його кільця зникають для земного спостерігача. Потім приблизно 7 років вони видні з одного боку. Під час сонцестояння на Сатурні вони досягають максимуму своєї видимості, а потім поступово зменшуються, аж до повної невидимості.
В останні роки планетна астрофізика бурхливо розвивається. Вчені отримали можливість використовувати дані міжпланетних зондів, що називається, практично помацати космічні об’єкти. У найближчі роки і кільця Сатурна мають поділитися з людством своїми таємницями.
