Астрономия. Популярные лекции

Рис. 6.11. Спутники на геостационарных орбитах образуют «кольцо» вокруг Земли.

В шутку можно сказать, что и у Земли есть кольцо — искусственное. Оно состоит из нескольких сотен спутников, выведенных на геостационарную орбиту (рис. 6.11). Здесь показаны не только геостационарные спутники, но и те, что находятся на низких орбитах, а также на высоких эллиптических орбитах, но геостационарное кольцо выделяется на их фоне вполне заметно. Впрочем, это рисунок, а не фото. Сфотографировать искусственное кольцо Земли пока никому не удалось, ведь его полная масса невелика, а светоотражающая поверхность ничтожна. Едва ли суммарная масса спутников в кольце составит 1000 тонн, что эквивалентно астероиду размером 10 м. Сравните это с параметрами колец планет-гигантов.

Рис. 6.12. Последовательные снимки Сатурна, сделанные в 2004–2009 гг. (снизу вверх). Фото: Alan Friedman.

Рис. 6.13. Результат расчета того, как меняется внешний вид Сатурна для земного наблюдателя за период в 28 лет. Весьма благоприятными для наблюдения кольца будут 2018–2020 гг. Так что, если вы хотите полюбоваться кольцом Сатурна, поторопитесь — даже в слабый телескоп вы сможете увидеть это замечательное творение природы.

Плоскость кольца совпадает с экватором планеты. Иного и быть не может, поскольку у симметричной сплющенной планеты вдоль экватора в гравитационном поле — потенциальная яма. На серии снимков, полученных с 2004 по 2009 гг. (рис. 6.13), мы видим Сатурн и его кольцо в разных ракурсах, поскольку экватор Сатурна наклонен к плоскости его орбиты на 27°, а Земля всегда недалеко от этой плоскости. В 2009 г. мы точно оказались в плоскости колец. Сами понимаете: при толщине несколько десятков метров самогó кольца мы не видим. Тем не менее черная полоска на диске планеты заметна — это тень кольца на облаках. Она видна нам, поскольку Земля и Солнце смотрят на Сатурн с разных направлений: мы находимся точно в плоскости кольца, но Солнце освещает Сатурн немного под другим углом, и тень кольца ложится на облачный слой планеты. Раз есть тень, значит, в кольце — довольно плотно «упакованное» вещество. Тень кольца исчезает только в дни равноденствия на Сатурне, когда Солнце оказывается точно в его плоскости, и это еще одно указание на малую толщину кольца.

Рис. 6.14. Слева: снимок Сатурна с однократной экспозицией в любительский телескоп. Примерно так же он виден при наблюдении в телескоп глазом. Справа: лучшее из 4800 изображений, полученных с профессиональным телескопом (B. Combs). Но и на нем у кольца еще не видно почти никакой структуры. Давно была замечена темная «щель» — разрыв Кассини, который более 300 лет назад открыл итальянский астроном Джованни Кассини. Кажется, что в разрыве ничего нет.

Рис. 6.15. На этом снимке особенно хорошо видна тень кольца на облачной поверхности Сатурна и, разумеется, тень самой планеты на кольце. В данном случае мы видим ночную сторону кольца, недоступную для наблюдения с Земли. Взгляд на любой предмет с другой стороны всегда полезен. Там, где в прямом свете мы видели черноту, «провал» в кольце, здесь мы видим вещество; просто оно другого типа, по-другому отражает и рассеивает свет.

Кольцу Сатурна посвящено много работ. Джеймс Клерк Максвелл, тот самый, что прославился своими уравнениями электромагнитного поля, исследовал физику кольца и показал, что оно не может быть единым твердым предметом, а должно состоять из мелких частиц, иначе центробежная сила разорвала бы его. Каждая частица летит по своей орбите — чем ближе к планете, тем быстрее.