Prsteny Saturnu
Tyto prstence Saturnu (nebo prstence Saturn ) se nazývají kruhový systém , který obklopuje planetu Saturn . Je to nejvýraznější a nejcharakterističtější rys planety a je viditelný dalekohledem ze zhruba 40násobného zvětšení . Prsteny se skládají z obrovského počtu jednotlivých malých kousků materiálu, které obíhají kolem Saturnu . Velikost těchto částic, které v zásadě sestávají z ledu a hornin, se pohybuje od prachových částic do několika metrů. Při pohledu z dálky vypadají jako uzavřené těleso ve tvaru prstence.
Kruhový systém je rozdělen na soustředné jednotlivé kroužky většími a menšími mezerami. Dva nejjasnější prstence (A- a B-prsten) byly objeveny s prvními dalekohledy v roce 1610, sousední, téměř průhledný C nebo vlasový prstenec na vnitřní straně, ale byly objeveny až v roce 1850. Čtyři další, velmi jemné a slabé struktury byly objeveny pouze třemi kosmickými sondami detekovanými v letech 1979 až 1981.
S tloušťkou mezi 10 a 100 metry a průměrem téměř milionu kilometrů jsou prstence extrémně tenké. Leží přesně v rovníkové rovině Saturnu a vrhají na ni viditelný stín - stejně jako Saturn na jeho prstencích, naopak. Stín vrhaný na povrch Saturnu je tím výraznější, čím více je tenký prstencový systém s úzkou „hranou“ nakloněn ke slunci v průběhu Saturnova roku.
Objev a pojmenování
Saturnovy prstence jsou pojmenovány podle pořadí, ve kterém byly objeveny, a zevnitř ven jsou označovány jako prsteny D, C, B, A, F, G a E. Celková hmotnost všech prstenců Saturnu je 30 kvadrillionů tun, což zhruba odpovídá hmotnosti asteroidu o průměru téměř 300 kilometrů. Na astronomických přehledových záznamech lze obvykle vidět pouze prstence A a B a divizi Cassini, která je odděluje, nebo nanejvýš Encke divizi v prstenci A. Ten byl poprvé pozorován 7. ledna 1888 Jamesem Edwardem Keelerem v Lick Observatory . Teprve pomocí vesmírných sond bylo zjištěno, že prsteny měly opět mezery a byly rozděleny na ještě menší, úzce definované dílčí prstence.
Samotný prstencový systém objevil v červenci 1610 Galileo Galilei s jedním z prvních dalekohledů . Galileo nerozpoznal prsteny jako izolované objekty, ale interpretoval je jako rukojeti ( ansae ). Holandský astronom Christiaan Huygens správně popsal prstence o 45 let později:
- „Saturn je obklopen tenkým plochým prstencem, který se jej nikde nedotýká a který je nakloněn směrem k ekliptice “ .
Giovanni Domenico Cassini byl první, kdo měl podezření, že prsteny sestávají z jednotlivých částic, a v roce 1675 objevil nejnápadnější mezeru v prstencovém systému, divizi Cassini pojmenovanou po něm, která rozděluje tehdy známý prsten na lehčí vnější A-kroužek a sdílel o něco tmavší vnitřní B-kroužek.
Další slabší C-kroužek objevil George Phillips Bond 15. listopadu 1850.
Modrý a ještě slabší vnitřní D-kroužek objevil v roce 1969 Pierre Guérin ; první podezření však pochází z roku 1933 od NP Barabašova a B. Semejkina.
E-kroužek (původně vnější prsten) objevil v roce 1967 na nahrávkách z předchozího roku Walter Feibelman .
F-kroužek objevil Pioneer 11 v září 1979.
G-Ring byl objeven Voyagerem 1 v listopadu 1980.
Orbiter Saturn Cassini objevil 17. září 2006 další slabý prstenec prachu. Tento prsten je umístěn mimo jasné hlavní prstence mezi slabými prstenci F a G, v oblasti oběžných drah malých měsíců Januse a Epimetheuse . Pravděpodobně se skládá z částic těchto satelitů na dopady na meteoritů se hodil do vesmíru.
Pomocí Spitzerova kosmického dalekohledu v roce 2009 byl pomocí jeho infračerveného záření objeven prsten (lépe: oblak prachu) ležící mnohem dále a nezávisle na hlavním prstencovém systému. Prsten nelze vidět vizuálně kvůli jeho velmi nízké hustotě hmoty a slabému odrazu slunečního světla . Prsten se rozprostírá na vzdálenosti 6 až 12 milionů kilometrů od Saturnu a je zhruba 2,5 milionu kilometrů tlustý. Podle JPL , která se jménem NASA stará o Spitzerovu vesmírnou sondu, by Země našla prostor v prstenci asi miliardkrát. Pokud by to bylo viditelné ze Země, vypadalo by to dvakrát větší než úplněk. Je nakloněn o 27 ° proti systému vnitřního kroužku. Předpokládá se, že prsten byl vyroben z materiálu z měsíce Phoebe . To se otáčí s nově objeveným prstencovým systémem, ve srovnání s dříve známými prstenci, v opačném směru kolem Saturnu.
V roce 2015 vesmírný dalekohled WISE zjistil, že prstenec se rozprostírá ve vzdálenosti 6 až 16 milionů kilometrů od povrchu Saturnu. Skládá se hlavně z velmi malého, tmavého prachu, který je distribuován extrémně široce.
struktura
Dlouho se spekulovalo o konzistenci a agregovaném stavu prstenů. V roce 1856 James Clerk Maxwell ukázal, že stabilní prstence mohou existovat, pouze pokud jsou tvořeny množstvím odpojených malých pevných těles.
Dnes je známo, že hlavní prstencový systém obsahuje více než 100 000 jednotlivých prstenů s různým složením a barvami, které jsou od sebe odděleny ostře definovanými mezerami. Nejvnitřnější už začíná asi 7000 km nad povrchem Saturnu a má průměr 134 000 km, nejvzdálenější má průměr 960 000 km.
Částice prstence obíhají kolem Saturn rechtläufig v rovníkové rovině ; tedy prstencový systém i rovníková rovina jsou nakloněny o 27 ° k oběžné rovině Saturnu . Každých 14,8 let, tj. Zhruba každou půl roku Saturna, Země prochází rovinou prstence, takže prstencový systém se stává téměř neviditelným. V září 2009 se Země změnila z jižní na severní polokouli Saturnu.
Dalším fenoménem jsou radiální paprskovité struktury, které se táhnou zevnitř ven přes prstence Saturnu a nabývají obrovských rozměrů: při šířce kolem 100 km mohou být dlouhé až 20 000 km. Tyto paprsky byly poprvé objeveny sondou Voyager 2 během jejího průchodu v roce 1981. potvrzeno Hubblovým kosmickým dalekohledem . Kupodivu však tyto struktury od roku 1998 postupně mizely a na obrázcích pořízených kosmickou sondou Cassini mohly být znovu detekovány až v září 2005 . Zpočátku se předpokládalo, že příčinou páskování byla krátkodobá interakce s magnetickým polem Saturnu.
V roce 2006 však američtí astronomové našli další vysvětlení hádanky o paprskových strukturách: Podle toho se paprsky skládají z drobných (několik µm ) nabitých prachových částic, jejichž trajektorie je ovlivňována UV zářením slunce takovým způsobem, že částice se přesouvají na místo výslednými elektrostatickými silami, které se uvedou do stavu suspenze ( levitace ) a zvednou se. V závislosti na poloze Saturnu na jeho oběžné dráze se mění úhel mezi Saturnovými prstenci a sluncem, a tím také úhel dopadu ultrafialového světla. Tmavé pruhy se objevují v pravidelných intervalech, kdykoli je slunce v prstencové rovině Saturnu, a pak existují asi 8 let. Fáze bez pruhů na druhé straně trvá 6 až 7 let. Důvod elektrostatického nabíjení prstenců je kontroverzní. Jedním z vysvětlení je, že blesky se vyskytují v horní atmosféře Saturnu, které složitými procesy vytvářejí elektronové paprsky, které narážejí na prstence.
dynamika
Mezery mezi prstenci jsou založeny na gravitační interakci s mnoha měsíci Saturnu a prstenců navzájem. Roli zde hrají také rezonanční jevy, ke kterým dochází, když jsou doby cyklu v poměru malých celých čísel. Divize Cassini je tedy způsobena měsícem Mimas . Některé menší měsíce, tzv. Pastýř nebo pastýř , krouží přímo v mezerách a na okrajích prstencového systému a stabilizují jeho strukturu. Nová měření a záznamy z kosmické sondy Cassini ukázaly, že okraje prstence a tím i oddělení prstenců jsou ještě ostřejší, než se dříve předpokládalo. Bylo podezření, že v mezerách byly také nějaké kusy ledu, ale není tomu tak.
Extrémně malá tloušťka prstencového systému je způsobena dopadem částic. Každá hrudka obíhá jednotlivě kolem středu Saturnu, nikoli prstenců jako tuhá struktura. Proto každá hrudka, která je v určitém okamžiku na povrchu prstencového systému, během jedné otáčky vertikálně kmitá skrz prstencový systém a zpět. Tím, nepružných kolizí s jinými kousky této vertikální složky rychlosti, a tedy tloušťky kruhového systému je snížena.
Vznik
Existují různé teorie o původu Saturnových prstenů . Podle teorie navržené Édouardem Albertem Rocheem již v 19. století byly prsteny vytvořeny měsícem , který se přiblížil k Saturnu tak blízko, že se rozpadl kvůli slapovým silám . Kritická vzdálenost se nazývá Rocheův limit . V tomto případě prostorová variace gravitačních sil způsobená Saturnem převyšuje vnitřní gravitační síly měsíce, takže Měsíc drží pohromadě pouze jeho hmotná struktura. Po úpravě této teorie se Měsíc rozpadl při srážce s kometou nebo asteroidem . Podle jiné teorie byly prsteny vytvořeny ze stejného oblaku hmoty společně se samotným Saturnem. Až donedávna byla tato teorie sotva podporována, protože se předpokládalo, že prsteny podle astronomických standardů představují nanejvýš několik set milionů let fenomén s krátkou životností.
Poloměry a orbitální časy prstenců Saturnu a zúčastněných měsíců
objekt | Poloměr oběžné dráhy (velikost) (km) |
Orbitální čas | obrázek |
---|---|---|---|
Saturnský povrch | 60 250 | 10,55 h | |
D-kroužek a počáteční C-kroužek (pravá čtvrtina) Saturnu (100 km ~ 16,5 pixelů) | |||
D-kroužek (uvnitř) | 66 900 | 4,90 h | |
D-kroužek (vnější) | 74 510 | 5,76 h | |
C-kroužek Saturnu (100 km ~ 16,5 pixelů) | |||
C-kroužek (uvnitř) | 74,658 | 5,78 h | |
Divize Colombo | 77 870 (150) | 6,16 h | |
Titanový prstenový luk | 77 870 (25) | 6,16 h | |
Maxwellova divize | 87 491 (270) | 7,33 h | |
Maxwell kruhový oblouk | 87 491 (64) | 7,33 h | |
Dluhopisová divize | 88 700 (30) | 7,49 h | |
1.470R S kruhový oblouk | 88 716 (16) | 7,49 h | |
1.495R S kruhový oblouk | 90171 (62) | 7,67 h | |
Dawesova divize | 90 210 (20) | 7,68 h | |
C-kroužek (vnější) | 92 000 | 7,91 h | |
B-kroužek Saturnu (100 km ~ 16 pixelů) | |||
B-kroužek (uvnitř) | 92 000 | 7,91 h | |
? S / 2009 S 1 (0,3) | 117 100 | 11,36 h | |
B-kroužek (vnější) | 117 580 | 11,43 h | |
Cassiniho rozdělení Saturnu (100 km ~ 16 pixelů) | |||
Kasinská divize (uvnitř) | 117 580 | 11,43 h | |
Huygensova divize | 117 680 | (285-400)11,44 h | |
Huygens kruhový oblouk | 117 848 (17) | 11,47 h | |
Divize Herschel | 118 234 | (102)11,52 h | |
Russellova divize | 118 614 (33) | 11,58 h | |
Jeffreysova divize | 118 950 (38) | 11,63 h | |
Kuiperova divize | 119 405 (3) | 11,69 h | |
Laplaceova divize | 119 967 | (238)11,78 h | |
Besselova divize | 120241 (10) | 11,82 h | |
Barnardova divize | 120 312 (13) | 11,83 h | |
Kasinská divize (venku) | 122,170 | 12.10 h | |
A-kroužek Saturnu (100 km ~ 15 pixelů) | |||
A-kroužek (uvnitř) | 122,170 | 12.10 h | |
Encke divize | 133 589 | (325)13,84 h | |
? Pan (28) | 133 584 | 13,84 h | |
? Daphnis (8) | 136 500 | 14,29 h | |
Keelerova divize | 136505 (35) | 14,29 h | |
A-kroužek (venku) | 136 775 | 14,34 h | |
Roche divize Saturn (100 km ~ 16 pixelů) | |||
Divize Roche (uvnitř) | 136 775 | 14,34 h | |
? Atlas (31) | 137 700 | 14,48 h | |
Divize Roche (venku) | 139 380 | 14,75 h | |
Saturnův prstenec (100 km ~ 17 pixelů) | |||
? Prometheus (86) | 139 400 | 14,75 h | |
F-kroužek (uvnitř) | 140,180 | 14,87 h | |
F-kroužek (venku) | 140,180 | 14,87 h | |
? Pandora (81) | 141700 | 15,12 h | |
Janus / Ephimetheus-Ring (vnitřní polovina, 100 km ~ 17 pixelů) | |||
Prsten Janus / Epimetheus (uvnitř) | 149 000 | 16.30 h | |
? Epimetheus (113) | 151,410 | 16,6640 h | |
? Janus (178) | |||
Janus / Epimetheus prsten (venku) | 154 000 | 17,13 h | |
G-kroužek | |||
G-kroužek (uvnitř) | 166 000 | 19,17 h | |
? Aegaeon (0,6) | 167 500 | 19,43 h | |
G-kroužek (venku) | 175 000 | 20,75 h | |
E kroužek | |||
E-kroužek (uvnitř) | 180 000 | 21,64 h | |
? Mimas (397) | 185 600 | 22,66 h | |
? Methone (3) | 194 000 | 24,22 h | |
Methone ring arch | 194,230 | 24,26 h | |
Anthe kruhový oblouk | 197 665 | 24,91 h | |
? Anthe (2) | 197 700 | 24,91 h | |
Pallene ring (inside) | 211 000 | 27,5 h | |
? Pallene (5) | 212,280 | 27,7193 h | |
Pallene ring (vnější) | 213 500 | 28,0 h | |
? Enceladus (504) | 238,040 | 32,8852 h | |
? Tethys (1062) | 294 619 | 45,3072 h | |
? Telesto (25) | |||
? Calypso (21) | |||
? Dione (1123) | 377,420 | 65,688 h | |
? Helene (35) | |||
? Polydeuces (2.5) | |||
E-kroužek (venku) | 480 000 | 94 h | |
? Rhea (1529) | 527,040 | 108,4386 h | |
Prsten Phoebe (1 milion km ~ 20 pixelů) | |||
? Iapetus (1436) | 3,5608 milionu | 79,33 d | |
Phoebe prsten (uvnitř) | 4 miliony | 95 d | |
? Phoebe (213) | 12 952 milionů | 550,479 d | |
Phoebe prsten (venku) | 13 milionů | 550 d |
Další prstencové a diskové jevy v astronomii
Výrazně slabší prstence se vyskytují také na Jupiteru , Uranu a Neptunu , dalších velkých planetách ve sluneční soustavě . Kromě toho se v astronomii objevují kruhové disky, které se stávají běžným jevem velmi odlišných řádů . Kromě planetárních prstenů to zahrnují akreční disky v rentgenových binárních hvězdách a ty, které se tvoří během fáze formování hvězd , jako je pás asteroidů , ale také spirální galaxie . I zde je tloušťka těchto oken určována frekvencí nepružných kolizí mezi jejich součástmi.
Viz také
webové odkazy
- Aktuální snímky Saturnových prstenů sondou Cassini na webu FU Berlin
- Přehled faktů o prstencích Saturn na webových stránkách NASA (anglicky)
- Saturn, Titan, Rings and Haze na starobserver.org, Astronomický snímek dne 29. července 2013
- Sbírka obrazů Saturnových prstenů a měsíců na intergalacticsafari.com
- Spektrum .de: Téměř žádné prstencové částice přímo kolem Saturnu
Individuální důkazy
- ↑ Ring-a-Round the Saturn on nasa.gov, accessed May 27, 2017
- ↑ Dorling Kindersley Verlag GmbH: Planety Vizuální cesta naší sluneční soustavou . Dorling Kindersley, Mnichov 2015, ISBN 978-3-8310-2830-6 , str. 117 .
- ^ Objev vnitřního tmavého prstence Saturnu. In: Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti. Svazek 11, s. 20, bibcode : 1850MNRAS..11 ... 20B .
- ↑ Ron Baalke: Historické pozadí Saturnových prstenů , na solarviews.com, přístup 27. května 2017
- ↑ Mezinárodní astronomická unie, sympozium č. 65, Exploration of the Planetary System, editor A. Woszczyk, C. Iwaniszewska
- ↑ MS Bobrov: Studie o nejvzdálenějším prstenci Saturnu na cambridge.org, přístupná 27. května 2017
- ↑ Cassini objevila nový prsten Saturn ( Memento od 30. září 2007 v internetovém archivu ) - zpráva na astronomie.de (Zdroj: JPL / NASA ( Memento od 10. prosince 2007 v internetovém archivu ))
- ↑ Král prstenů. NASA, 7. října 2009, přístup 7. října 2009 .
- ↑ Dalekohled Nasa objevil obrovský prstenec Saturnu. Der Spiegel, 7. října 2009, přístup k 7. října 2009 .
- ↑ Saturnův obří prsten je ještě větší , na webu scinexx.de, přístup: 15. června 2016 , článek uvádí jako zdroj: P. Hamilton, Michael F. Skrutskie, Anne J. Verbiscer, Frank J. Masci: Saturnově dominují malé částice Phoebe zazvoní na překvapivě velké vzdálenosti , v Nature 522, 185-187 (11. června 2015)
- ↑ James Clerk Maxwell: O stabilitě pohybů Saturnových prstenů. Cambridge 1859 online .
- ↑ Ilka Lehnen-Beyel: Pruhovaná jako blesk. Citováno 2. září 2019 . , Obrázek z vědy o záhadných paprskech v prstencovém systému na webu Wissenschaft.de, 28. listopadu 2006
- ^ CJ Mitchell a kol .: Saturnovy paprsky: Ztráty a nálezy. Science , 17. března 2006, sv. 311. No. 5767, str. 1587-1589
- ↑ Záhadné pruhy: blesk má rušit Saturnovy prstence. In: Spiegel Online . 27. listopadu 2006, zpřístupněno 27. února 2015 .