Гравитационные церберы узловатого кольца

На снимках кольца F Сатурна, переданных с борта "Вояджера-1", обнаружилась совершенно невероятная картина: переплетающиеся между собой кольца частиц. Когда эти снимки увидели в Лаборатории реактивного движения НАСА, руководитель телевизионного эксперимента Брэд Смит воскликнул, что это противоречит всем законам небесной механики. "Очевидно, кольца ведут себя как "положено", - продолжал он обескураженно, - только не понятно, в чем тут дело".

Кольцо F было впервые обнаружено с помощью телевизионного фотополяриметра космического аппарата "Пионер-11" 1 сентября 1979 г., однако низкое разрешение не позволило рассмотреть его в деталях. Когда кольцо вновь попало в объектив телекамеры "Вояджера-1" 5 ноября 1980 г., оно оказалось эксцентрическим. Никто не ожидал, что кольцо окажется не круглым, но это был еще не самый главный сюрприз. К 8 ноября стало ясно, что яркость кольца не одинакова по всей длине, а увеличивается в некоторых точках, образуя своеобразные узлы. А через четыре дня ученые увидели, что узкое кольцо F состоит из двух переплетенных нитей и третьей диффузной составляющей (снимок на следующей странице). Когда "Вояджер-2" сфотографировал кольцо F 26 августа 1981 г. с очень высоким разрешением - всего в несколько километров, - обнаружилось четыре компонента, но узлов на снимке не было. Спустя несколько дней, во время эксперимента с искусственным затмением, осуществленным с помощью фотополяриметра, выявилась и тонкая структура кольца. Сотрудник группы телевизионного эксперимента Торренс Джонсон позднее отметил, что "кольца не просто эксцентрические - они прямо-таки буйно помешанные".

Общая ширина кольца F, удаленного от Сатурна примерно на 80 тыс. км, составляет 500 км; по всей его длине, на расстоянии в среднем 9000 км друг от друга, распределены сгущения или узлы. Отклонение формы кольца от правильного круга достигает +400 км. На фотографиях, сделанных с высоким разрешением, можно различить несколько прядей, местами переплетенных, местами идущих более или менее параллельно друг другу. Насколько устойчивы переплетения, узлы и тонкая структура, остается только догадываться.

15 августа 1981 г. 'Вояджер-2', 10,4 млн. км от кольца F. Видикон с длиннофокусным объективом (150 см). Лаборатория реактивного движения, Пасадена, Калифорния; НАСА [253, 258, 259, 270]

Открытие вблизи кольца двух спутников, временно обозначенных 1980 S27 (у внутренней границы) и 1980 S26 (у внешней границы), отчасти прояснило загадку, но вместе с тем и усложнило ее. Переплетение прядей и другие структурные аномалии вполне можно объяснить гравитационным воздействием этих спутников, однако точный механизм воздействия пока остается неясным. На снимке, приведенном на врезке, эти два спутника попали в объектив телекамеры всего за два часа до соединения, которое происходит каждые 24,8 сут. Хотя на снимке они выглядят круглыми, на самом деле это объекты совершенно неправильной формы: максимальный размер спутника 1980 S27 равен 140 км, а спутника 1980 S26 - 110 км, минимальные же размеры почти в два раза меньше. (На обоих снимках справа выступает кольцо А; в одном случае оно ярко сияет в солнечных лучах, а в другом, наоборот, слабо просвечивает насквозь.) Существование этих спутников и выполняемая ими роль "гравитационных церберов" казались бы менее загадочными, если бы аналогичные спутники были по краям и других колец, однако таких объектов до сих пор не обнаружено.

12 ноября 1980 г. 'Вояджер-1', 750ООО км от кольца F. Видикон с длиннофокусным объективом (150 см); изображение восстановлено компьютером. 1,44 с. Лаборатория реактивного движения, Пасадена, Калифорния; НАСА [253, 258, 259, 270]

Удивительное строение кольца F отчасти можно объяснить очень малыми размерами составляющих его частиц - порядка десятых долей микрометра, т. е. в миллион раз меньше средней величины частиц в других кольцах Сатурна. Для частиц подобного размера важную роль могут играть электростатические эффекты, что характерно и для радиальных "спиц" в кольце В (см. Кольца Сатурна: вид с "Вояджера"). Сгустки вполне объяснимы динамическими эффектами, однако окончательно распутать это хитросплетение пока не удается.