Реферат: Мир ледяных лун

мы, - в частности, и в непосредственной близости от "пастухов". Та­ким образом, форма кольца оказалась изменчивой. Для суждения о причи­нах и закономерностях этой изменчивости двух наблюдений, конечно, мало. С Земли же наблюдать кольцо F современными средствами невоз­можно - яркость его слишком мала. Остается надеяться, что более тща­тельное исследование полученных "Вояджерами" снимков кольца прольет свет на эту проблему.

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