Сторінка
2

Сатурн

Магнітне поле Сатурна трохи слабкіше, ніж власне магнітне поле Юпітера. І Механізм його походження не встановлений з достатньою вірогідністю. У. Хаб- 1 бард пропонує можливі моделі: швидше за все, на його думку, поле обумовлене дією механізму динамо в конвективному шарі розплавленого металевого водню. 1

Магнітне поле Сатурна відрізняється від магнітних полів інших планет Сонячної системи великою симетрією. Це може бути обумовлено невеликим розміром області металевого водню в порівнянні з радіусом планети.

Незвичайним є також малий нахил еквівалентного диполя до осі обертання планети (у Землі він дорівнює 11,4, у Юпітера 10, у Меркурія 2,3°). Швидше за все, неосесиметричні компоненти магнітного поля відфільтровуються провідним шаром. Провідний шар не бере участі у дії динамо, він обертається незалежно щодо шарів, де генерується поле.

Наявність такого конвективностійкого шару постулюється, виходячи з припущенна, що магнітне поле Сатурна дійсно генерується дією динамо в конвективному ядрі, яке складається з рідкого металевого водню. Якщо поле Сатурна за природою аналогічне до поля Юпітера, то воно повинно було б бути неосе-симетричним, тому що відповідно до теореми Каулінга конвекція рідини не може генерувати або підтримувати осесиметричне поле; воно може бути тільки тимчасовою конфігурацією, що виникла випадково. Можливо, саме такий вигляд має внутрішнє поле Сатурна. А ті силові лінії, що спостерігаються, мають великий ступінь осесиметричності. Тому логічно припустити, що вони проходять крізь стійкий провідний шар, який обертається з іншою швидкістю. Якщо область динамо оточена провідною оболонкою^ що обертається з іншою швидкістю, то осесиметричні компоненти поля не будуть осцилювати, а неосесиметричні — навпаки, осцилюють і загасають (скін-ефект).

Модель, що припускає наявність диференційного обертового провідного шару, пояснює наявність осьової симетрії магнітного поля Сатурна. Але поки немає теорії, що пояснює природу утворення такого шару. Висуваються припущення, що цей шар з'явився в результаті диференціації водню й гелію або ж його походження обумовлене метеорологічними ефектами.

Цікаво, що спочатку припускали, що магнітне поле Сатурна, якщо таке є, повинне бути абсолютно осесиметричним. Це випливало з того, що неможливо було визначити період обертання Сатурна навколо осі зі спостережень за магнітним полем. Тому вважалося, що поле інваріантне щодо обертання. Навіть спостереження, проведені космічним апаратом «Піонер-11», не дозволили розв'язати цю проблему. Тільки спостереження радіовипромінювання плазми, захопленої силовими лініями поля Сатурна, показали, що воно має секторну структуру.

За типовими утвореннями (ударна хвиля, межа магнітосфери, магнітопауза, радіаційні пояси) магнітосфера Сатурна подібна до земної. Зовнішній радіус магнітосфери Сатурна в підсонячній точці складає 23 екваторіальні радіуси планети, а відстань до ударної хвилі — 26 радіусів. Магнітосфера Сатурна більша за земну (якщо мати на увазі розмір щодо радіуса планети) більше ніж удвічі.

Радіаційні пояси Сатурна захоплюють не тільки кільця, але й орбіти деяких внутрішніх супутників планети. У тій частині радіаційних поясів, що включає кільця Сатурна, концентрація заряджених частинок значно зменшується. Це пов'язано з тим, що при перетинанні екватора в радіаційних поясах частинки здійснюють коливальні рухи приблизно в меридіональному напрямку. А через те, що в площині екватора знаходяться кільця, то вони починають більшість частинок, які проходять крізь них, що значно послаблює Радіовипромінювання від внутрішньої частини радіаційних поясів. У зв'язку 3 Чим воно було зафіксоване тільки приладами «Вояджера-1», який підійшов на досить близьку відстань до планети.

Кільця Сатурна

Уперше кільця Сатурна спостерігав у телескоп І. Кеплер. Своїм відкриттям він не поділився ані з побратимами-астрономами, ані з громадськістю. Кеплер залишив зашифрований запис, що розшифровується так: «Найвищу планету потрійну спостерігав». Найвищою, тобто найбільш віддаленою планетою, на той час був саме Сатурн. Кеплер побоявся глузувань і втрати репутації, але не міг не залишити запис про своє відкриття. Пізніше астрономи роздивилися, що Сатурн має своєрідні «прикраси»: він оточений кільцями. У телескопи добре були помітні три кільця. Донедавна кільця вважалися особливістю, властивою тільки Сатурну, але в 1974 році розріджені кільця відкрили в Урана, а в 1979 — у Юпітера. Стає зрозуміло, що це не винятковий, а, скоріше, типовий випадок.

Три кільця, помітні в телескоп із Землі, позначаються буквами А, В і С. Найбільш яскравим є середнє кільце — В. Зовнішнє має середню яскравість, а внутрішнє, кільце С, називають ще креповим, тому що воно має найменшу яскравість і виглядає напівпрозорим. Кільця мають світліший відтінок, ніж сама планета.

Коли з'явилася спектральна астрономія, спектрографічні дослідження показали, що кільця Сатурна не є монолітним утворенням. Вони обертаються навколо планети не як одне тіло, навпаки, кожна точка кілець рухається так, як повинен рухатися супутник, що обертається навколо Сатурна уздовж кругової орбіти. Стало зрозумілим, що кільця являють собою скупчення безлічі твердих тіл із середнім поперечником близько дециметра. Кожне з цих тіл обертається навколо планети як самостійний супутник.

Кільця обертаються в площині екватора планети. Загальна ширина в радіальному напрямку складає приблизно 250 тис. км, що майже в 20 разів більше за поперечник Землі. При цьому вони завтовшки менше 3 км.

Між кільцями Сатурна розташовані темні проміжки, де частинок дуже мало. Найширший темний поділ розташований між кільцями В і А. Він називається щілиною Кассіні за іменем астронома, який вперше побачив його в 1675 році. Із Землі можна спостерігати й інші подібні поділи кілець (близько 10), але це можливо за винятково сприятливих атмосферних умов. Природа поділів точно не встановлена. Можливо, причиною їхньої появи є резонансний вплив найближчих великих супутників. Так, щілина Кассіні розташовується в такій області, де період обертання кожної частинки навколо Сатурна рівно вдвічі менший, ніж у найближчого великого супутника — Мімаса. Тому гравітаційний вплив Мімаса викидає частинки з області орбіт, яка знаходиться усередині щілини, і їхня кількість там різко зменшується. Частинки рухаються уздовж більш стабільних орбіт.