Кольца Сатурна: вид с "Вояджера"

Одно из крупнейших достижений миссии аппаратов "Вояджер" состояло в том, что они обнаружили деление колец Сатурна на тысячи узких полосок, - "Пионер-11", пролетавший мимо Сатурна в августе 1979 г., не заметил ничего подобного. Самые узкие полоски на приведенном здесь снимке (вероятно, наиболее пригодном для подсчета колец тонкой структуры), скорее всего, существуют недолго: они то светлеют, то темнеют, повинуясь игре гравитационных сил в системе Сатурна.

Кольца начинаются сразу же за верхней границей облаков со слабой полоски кольца D, которое обнаружил Пьер Герин в 1969 г. Затем через интервал идут кольца, известные еще в прошлом веке: кольцо С, или "Креповое кольцо", вплотную к нему - кольцо В и отделенное от него "щелью Кассини" кольцо А. Еще дальше, "вперемежку" с внутренними спутниками, расположены кольца F, G, и Е. Самое яркое и широкое из колец - кольцо В. На снимках "Вояджера-1" предельное разрешение составляло 70 км, "Вояджера-2" - 10 км, но до сих пор не известно, имеются ли в структуре кольца В более узкие колечки. Снимок, публикуемый на следующей странице, охватывает расстояние примерно 6000 км от щели Кассини (вверху слева), простираясь до высоты 57100 км от верхней границы облаков (до четверти всей ширины кольца В). Внутренний край кольца В находится на расстоянии 31900 км от верхней границы облаков.

Толщина кольца В настолько велика, что оно отбрасывает тень на облака и в отличие от других колец непроницаемо для света и радиоволн. Поэтому трудно оценить размер составляющих его частиц, хотя по радиолокационным наблюдениям с Земли можно заключить, что их размер составляет 10-100 см. Верхний предел толщины кольца В равен 2 км. Планетологи выделяют четыре зоны, различающиеся размером, а возможно, и составом частиц. В основном кольца состоят из частиц обычного льда с различными примесями величиной от пылинки до булыжника.

Не менее замечательной особенностью кольца В являются его "спицы". Телекамеры "Вояджера" обнаружили темные радиальные полосы в отраженном свете (Солнце было позади камеры) и светлые полосы в прямом свете (Солнце - впереди камеры, но несколько сбоку). Эти полосы шириной 100-2000 км и протяженностью до 10 тыс. км расходятся примерно от середины кольца В. Спицы существуют недолго: сначала возникает тонкая линия, которая затем расширяется, превращаясь в клин, и через несколько часов исчезает. Судя по всему, спицы наблюдаются только в кольце В и возникают на высотах 43-57 тыс. км от облачного покрова.

3 августа 1981 г. 'Вояджер-2', 22 млн. км от кольца В. Лаборатория реактивного движения, Пасадена, Калифорния; НАСА. [114, 198, 258, 259]

Существование радиальных спиц само по себе удивительно. Еще в 1857 г. стало ясно, что кольца состоят из бесчисленного множества мелких частиц, движение которых подчиняется законам Кеплера; соответственно внутренний край кольца вращается быстрее внешнего, в результате чего радиальная структура должна быстро размазываться. Тем не менее спицы безусловно существуют и более того, вращаются вместе с кольцом. Обычно образование спиц связывают с магнитным полем Сатурна, однако механизм, которым они обусловлены, точно не известен. То, что вид спиц зависит от положения источника света, указывает на присутствие чрезвычайно малых частиц, размеры которых сравнимы с длиной световой волны. Приобретая электрический заряд, частицы могут выходить за пределы плоскости кольца. Согласно одной из последних теорий, спицы связаны с плотными столбами заряженных частиц, образующимися в результате попадания метеоритов в кольцо.

25 августа 1981 г. 'Вояджер-2', 743 000 км. Видикон с длиннофокусным объективом (150 см). Изображение восстановлено компьютером. 1,0 с. Лаборатория реактивного движения, Пасадена, Калифорния; НАСА. [114, 198, 258, 259]

Тонкие колечки, составляющие кольцо В, имеют круглую форму, хотя в других кольцах встречаются и эллиптические структуры. Считают, что внутренняя структура кольца обусловлена волнами плотности, возникающими в результате гравитационного воздействия спутников Сатурна. Гравитационные возмущения давно считались причиной крупномасштабной структуры колец Сатурна, однако о наличии тонкой структуры никто даже не подозревал. Вопрос об устойчивости тонкой структуры, по-видимому, можно было бы решить лишь с помощью космического аппарата, выведенного на орбиту вокруг Сатурна.