29421-1 (707642), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Кольцо D - ближайшее к планете. Видимо, оно простирается до самого облачного шара Сатурна. Кольцо E - самое внешнее. Крайне раз-

ряженное, оно в то же время наиболее широкое из всех - около 90 тыс.

км. Величина зоны, которую оно занимает, от 3,5 до 5 радиусов плане­ты. Плотность вещества в кольце E возрастает по направлению к орбите спутника Сатурна Энцелада. Возможно, Энцелад - источник вещества этого кольца.

Частицы колец Сатурна, вероятно, ледяные, покрытые сверху ине­ем. Это было известно еще из наземных наблюдений, и бортовые приборы космических аппаратов лишь подтвердили правильность такого вывода. Размеры частиц главных колец оценивались из наземных наблюдений в пределах от сантиметров до метров (естественно, частицы не могут быть одинаковыми по величине: не исключается также, что в разных

кольцах типичный поперечник частиц различен).

Когда "Вояджер-1" проходил вблизи Сатурна, радиопередатчик кос­мического аппарата последовательно пронизывал радиолучом не волне 3,6 см. кольцо А, деление Кассини и кольцо С. Затем радиоизлучение было принято на Земле и подверглось анализу. Удалось выяснить, что частицы указанных зон рассеивают радиоволны преимущественно вперед, хотя и несколько по-разному. Благодаря этому оценили средний попе­речник частиц кольца А в 10 м, деления Кассини - в 8 м и кольца С - в 2 м.

Сильное рассеяние вперед, но на этот раз в видимом свете, обна­ружено у колец F и E. Это означает наличие в них значительного коли­чества мелкой пыли (поперечник пылинки около десятитысячных долей миллиметра).

В кольце В обнаружили новый структурный элемент - радиальные образования, получившие названия "спиц" из-за внешнего сходства со спицами колеса. Они также состоят из мелкой пыли и расположены над плоскостью кольца. Не исключено, что "спицы" удерживаются там силами электростатического отталкивания. Любопытно отметить: изображения "спиц" были найдены на некоторых зарисовках Сатурна, сделанных еще в прошлом веке. Но тогда никто не придал им значения.

Исследуя кольца, "Вояджеры" обнаружили неожиданным эффект - многочисленные кратковременные всплески радиоизлучения, поступающего от колец. Это не что иное, как сигналы от электростатических разря­дов - своего рода молнии. Источник электризации частиц, по-видимому, столкновения между ними.

Кроме того6 была открыта окутывающая кольца газообразная атмос­фера из нейтрального атомарного водорода. "Вояджерами" наблюдалась линия Лайсан-альфа (1216 А) в ультрафиолетовой части спектра. По ее интенсивности оценили число атомов водорода в кубическом сантиметре

атмосферы. Их оказалось примерно 600. Нужно сказать, некоторые ученые

задолго до запуска к Сатурну космических аппаратов предсказывали

возможность существования атмосферы у колец Сатурна.

"Вояджерами" была также сделана попытка измерить массу колец. Трудность состояла в том, что масса колец по крайней мере в миллион раз меньше массы Сатурна. Из-за этого траектория движения космичес­кого аппарата вблизи Сатурна в громадной степени определяется мощным притяжением самой планеты и лишь ничтожно возмущается слабым притяже-

нием колец. Между тем именно слабое притяжение и необходимо выявить.

Лучше всего для этой цели подходила траектория "Пионера-11". Но ана­лиз измерений траектории аппарата по его радиоизлучению показал, что кольца ( в пределах точности измерений) на движение аппарата не пов­лияли. Точность же составила 1,7 х 10 массы Сатурна. Иными словами, масса колец заведомо меньше 1,7 миллионных долей массы планеты.

СПУТНИКИ.

Если до полетов космических аппаратов к Сатурну было известно 10 спутников планеты, то сейчас мы знаем 17 (Земля и Вселенная, 1981, N2, с. 40-45-Ред.). Новые семь спутников весьма малы, но тем не менее некоторые из них оказывают серьезное влияние на динамику системы Сатурна. Таков, например, маленький спутник, движущийся у внешнего края кольца А; он не дает частицам кольца выходить за пре­делы этого края. Это Атлас. (В греческой мифологии многоглазый вели­кан, стерегущий по приказу богини Геры возлюбленную Зевса Ио. В пе­реносом смысле - бдительный страж).

Титан является вторым по величине спутником в Солнечной Систе­ме. Его радиус равен 2575 километров. Его масса составляет 1,346 х 10 грумм (0,022 массы Земли), а средняя плотность 1,881 г/см . Это единственный спутник, обладающий значительной атмосферой, причем его атмосфера плотнее, чем у любой из планет земной группы, исключая Ве­неру. Титан подобен Венере еще и тем, что у него имеются глобальная дымка и даже небольшой тепличный подогрев у поверхности. В его ат­мосфере, вероятно, имеются метановые облака, но это твердо не уста­новлено. Хотя в инфракрасном спектре преобладают метан и другие

углеводороды, основным компонентом атмосферы является азот, который

проявляется в сильных УФ-эмиссиях. Верхняя атмосфера весьма близка к

изотермическому состоянию на всем пути от стратосферы до экзосферы,

а температура на поверхности с точностью до нескольких градусов оди­накова по всей сфере и равна 94 К. Радиусы темно-оранжевых или ко­ричневых частиц стратосферного аэрозоля в основном не превышают 0,1 мкм, а на больших глубинах могут существовать более крупные частицы. Предполагается, что аэрозоли являются конечным продуктом фотохими­ческих превращений метана и что они аккумулируются на поверхности (или растворяются в жидком метане или этане). Наблюдаемые углеводо­роды и органические молекулы могут возникать при естественных фото­химических процессах.

Удивительным свойством верхней атмосферы являются УФ-эмиссии, приуроченные к дневной стороне, но слишком яркие, чтобы их могла возбудить поступающая солнечная энергия. Водород быстро диссипирует, пополняя наблюдаемый тор, вместе с некоторым количеством азота, вы­биваемого при диссоциации N2 электронными ударами. На основе наблю­даемого расщепления температуры можно построить глобальную систему

ветров.

Глобальный состав Титана, по-видимому, определяется тем набором конденсируемых веществ, которые образовались в плотном газовом диске вокруг прото-Сатурна. Существуют три возможных сценария происхожде­ния: холодная аккреция (означающая, что повышение температуры в ходе образования пренебрежимо мало), горячая аккреция при отсутствии плотной газовой фазы и горячая аккреция в присутствии плотной газо­вой фазы.

На рис. показано, как могут выглядеть в разряде недра Титана. Вероятно наличие горячего дегидротированного силикатного ядра, а также расплавленного слоя NH -H O, однако детальное расположение ле­дяных слоев в настоящее время достоверно неизвестно. Конвекция пре­обладает повсюду, кроме внешней оболочки.

Япет. Возможно, что самый таинственный из спутников Сатурна, Япет, является единственным по интервалу альбедо его поверхности - от 0,5 (типичное значение для ледяных тел) до 0,05 в центральных частях его ведущего по ходу обращения полушария. "Вояджером - 1" бы­ли получены изображения с максимальным разрешением 50 км/пара линий, показывающие в основном полушарие обращенное к Сатурну, и границу между ведущей (темной) и ведомой (светлой) сторонами. Было зарегис­трировано огромное экваториальное темное кольцо диаметром около 300

км с долготой центра около 300 . Вояджеровские наблюдения, получен­ные с наибольшим разрешением, показывают, что светлая сторона ( и особенно область северного полюса) сильно кратеризована: поверхност­ная плотность составляет 205+16 кратеров ( D>30 км) на 10 км .

Экстраполяция до диаметров 10 км приводит к плотности более 2000 кратеров ( D>10 км) на 10 км . Такая плотность сравнима с плот­ностями на других сильно кратеризованных телах,таких, как Меркурий

и Каллисто, или с плотностью кратеров на лунных континентах. Харак­терной чертой границы между темной и светлой областями на Япете яв­ляется существование многочисленных кратеров с темным дном на свет­лом веществе и отсутствие на темном веществе кратеров со светлым дном или кратеров с гало (или других белых пятен). Плотность Япета, равная 1,16+0,09 г/см характерна для ледяных Спутников Сатурна и согласуется с моделями, в которых водяной лед является главной сос­тавляющей. Белл считает, что темное вещество является основным ком­понентом исходного конденсата, из которого образовался Япет.

Рея. Почти двойник Япета по размерам, но без его темного вещес­тва, Рея может представлять собой относительно простой прототип ле­дяного спутника внешних областей Солнечной системы. Диаметр Реи 1530 км, а плотность 1,24+0,05 г/см . Ее геометрическое альбедо равно 0,6 и оказывается подобным альбедо полюсов и ведомого полушария Япета.

СПУТНИКИ САТУРНА

Это позволило сделать важный шаг в исследовании природы спутни­ков. Зная диаметр спутника, легко вычислить его объем. Разделив мас­су спутника на объем, получим среднюю плотность - характеристику, помогающую установить, из каких веществ состоит данное небесное те­ло. Выяснилось, что плотности внутренних спутников Сатурна - от Ми­маса до Реи, а также Япета - близки к плотности воды: от 1,0 до 1,4 г/см ,Есть основания полагать, что эти спутники главным образом, и состоят из воды (конечно, не жидкой, так как их температура около -180 С). Тефия, плотность которой 1 г/см , особенно похожа на кусок чистого льда. В других спутниках также должна иметься большая или меньшая примесь каменистых веществ.

"Вояджеры" подходили к спутникам Сатурна так близко, что уда­лось не только определить диаметры спутников, но и передать на Землю изображения их поверхности. Уже составлены первые карты спутников. Наиболее распространенные образования на их поверхности - кольцевые кратеры, подобные лунным. Происхождение кратеров ударное: летящее в межпланетном пространстве метеорное тело сталкивается со спутником, его космическая скорость почти мгновенно падает до нуля, кинетичес­кая энергия переходит в тепло. Происходит взрыв с образованием коль­цевого кратера.

Некоторые кратеры нужно упомянуть особо. Например, большой кра­тер на маленьком Мимасе. Диаметр кратера около 130 км., или треть диаметра спутника. Вероятно, ударного кратера большего размера на Мимасе быть не может. При несколько большей кинетической энергии космического тела, нанесшего удар, Мимас разлетелся бы на куски.

Множество кратеров, которые мы сейчас видим на снимках спутни­ков Сатурна, - это летопись их истории, уходящая вглубь времен по

меньшей мере на сотни миллионов лет. Отметины, произведенные небес­ными камнями, свидетельствуют, что в отдаленную эпоху формирования

планетной системы околосолнечное пространство (по крайней мере до орбиты Сатурна) было насыщено множеством отдельных твердых тел , из которых постепенно сложились планеты и спутники. И даже после того, как формирование планет и спутников в основном завершилось, остаток этих твердых тел долгое время продолжал двигаться в пространстве.

Таковы, в основном, наши сегодняшние сведения о Сатурне. Необ­ходимо только оговориться, что в первую очередь речь шла о непосред­ственных фактических данных. Более глубокие выводы, которые могут быть из них сделаны и, вероятно, будут сделаны , потребуют длитель­ной работы ученых. Она еще впереди.

1 - форма спутника неправильная: указан наибольший и наименьший размер

2 - плотность неизвестна, так как нет данных о массе спутника

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Характеристики

Список файлов реферата