Первым космическим аппаратом, посетившим окрестности Сатурна, был "Пионер-11", который 1 сентября 1979 г. прошёл на расстоянии 21 400 км от облачного слоя планеты. Магнитное поле Сатурна оказалось сильнее земного, но слабее, чем у Юпитера. Была уточнена масса Сатурна. По характеру поля тяготения сделан вывод, что внутреннее строение Сатурна похоже на строение Юпитера. По данным измерений инфракрасного излучения учёные определили температуру видимой поверхности Сатурна. Она оказалась равной 100° К, и этот факт свидетельствовал о том, что планета излучает приблизительно в два раза больше тепла, чем получает от Солнца. В высоких широтах Сатурна предполагалось наличие полярных сияний.
Впервые были получены изображения Титана, самого крупного из семейства спутников Сатурна, но, к сожалению, разрешение было очень низким. Необычно выглядели фотографии колец. К аппарату была обращена не освещённая Солнцем сторона колец, поэтому приборы фиксировали свет, не отражённый от колец, а прошедший сквозь них.
"Пионер - II" покинул Солнечную систему, но слабые сигналы с него ещё улавливаются земными антеннами.
Более качественные изображения были получены РІРѕ время пролёта РґРІСѓС… "Вояджеров", которые РїРѕРґ действием притяжения Юпитера изменили СЃРІРѕРё траектории Рё направились Рє Сатурну. РќР° снимках облачного РїРѕРєСЂРѕРІР° планеты РІРёРґРЅС‹ завихря-ющиеся полосы, РІРёС…СЂРё, ореолы Рё пятна разных цветов - РѕС‚ жёлтого РґРѕ коричневого, напоминающие образования РЅР° Юпитере. Обнаружено Рё красное пятно поперечником около 1250 РєРј, Р° также быстро исчезающие тёмные овальные образования. "Вояджер-1" впервые показал, что система колец Сатурна состоит РёР· тысяч отдельных СѓР·РєРёС… колечек, обнаружил шесть новых спутников Рё, РїСЂРѕР№РґСЏ РЅР° расстоянии 4030 РєРј РѕС‚ Титана, установил, что основным компонентом его атмосферы является азот, Р° РЅРµ метан, как предполагалось ранее. Получены интересные данные Рё Рѕ некоторых РґСЂСѓРіРёС… спутниках Сатурна: Тефии, Мимасе, Дионе, Рее Рё Рнцела-РґРµ. "Вояджер-1" выполнил основные задачи Рё отправился Р·Р° пределы Солнечной системы.
На самое близкое расстояние к Сатурну подошёл "Вояджер-2". В системе его колец оказалось ещё больше отдельных колечек, состоящих из бесчисленного множества частиц льда, крупных и мелких обломков. На спутнике Тефия "Вояджер-2" обнаружил крупнейший кратер во всей системе Сатурна диаметром 400 км и глубиной 16 км. После встречи с Сатурном траектория полёта "Вояджера-2" была изменена таким образом, чтобы он в январе 1986 г. прошёл около Урана.
Новые исследования Сатурна, его колец и спутников запланированы в проекте, названном "Кассини". Запуск аппарата осуществлён в октябре 1997 г. По сложной траектории аппарат достигнет окрестностей Сатурна в июне 2004 г. и будет проводить исследования в течение четырёх лет. Самым интересным в проекте является спуск специального зонда в атмосферу Титана.
Система Сатурна
Р’СЃСЏРєРёР№, кто наблюдал планеты РІ телескоп, знает, что РЅР° поверхности Сатурна, то есть РЅР° верхней границе его облачного РїРѕРєСЂРѕРІР°, заметно мало деталей Рё контраст РёС… СЃ окружающим фоном невелик. Ртим Сатурн отличается РѕС‚ Юпитера, РіРґРµ присутствует множество контрастных деталей РІ РІРёРґРµ темных Рё светлых полос, волн, узелков, свидетельствующих Рѕ значительной активности его атмосферы.
Возникает вопрос, действительно ли атмосферная активность Сатурна (например скорость ветра) ниже, чем у Юпитера, или же детали его облачного покрова просто хуже видны с Земли из-за большего расстояния (около 1,5 млрд. км.) и более скудного освещения Солнцем (почти в 3,5 раза слабее освещения Юпитера)?
"Вояджерам" удалось получить снимки облачного покрова Сатурна, на которых отчетливо запечатлена картина атмосферной циркуляции: десятки облачных поясов, простирающихся вдоль параллелей, а также отдельные вихри. Обнаружен, в частности, аналог Большого Красного Пятна Юпитера, хотя и меньших размеров. Установлено, что скорости ветров на Сатурне даже выше, чем на Юпитере: на экваторе 480 м/с, или 1700 км/ч. Число облачных поясов больше, чем на юпитере, и достигают они более высоких широт. Таким образом, снимки облачности демонстрируют своеобразие атмосферы Сатурна, которая даже активнее юпитерианской.
Метеорологические явления РЅР° Сатурне РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґСЏС‚ РїСЂРё более РЅРёР·РєРѕР№ температуре, нежели РІ земной атмосфере. Поскольку Сатурн РІ 9,5 раз дальше РѕС‚ Солнца, чем Земля, РѕРЅ получает РІ 9,5 =90 раз меньше тепла. Температура планеты РЅР° СѓСЂРѕРІРЅРµ верхней границы облачного РїРѕРєСЂРѕРІР°, РіРґРµ давление равно 0,1 атм, составляет всего 85 Рљ, или -188 РЎ. Рнтересно, что Р·Р° счет нагревания РѕРґРЅРёРј Солнцем даже такой температуры получить нельзя. Расчет показывает: РІ недрах Сатурна имеется СЃРІРѕР№ собственный источник тепла, поток РѕС‚ которого РІ 2,5 раза больше, чем РѕС‚ Солнца. РЎСѓРјРјР° этих РґРІСѓС… потоков Рё дает наблюдаемую температуру планеты.
Космические аппараты подробно исследовали химический состав надоблачной атмосферы Сатурна. В основной она состоит почти на 89% из водорода. На втором месте гелий (около 11% по массе). Отметим, что в атмосфере Юпитера его 19%. Дефицит гелия на Сатурне объясняют гравитационным разделением гелия и водорода в недрах планеты: гелий, который тяжелее, постепенно оседает на большие глубины (что, кстати говоря, высвобождает часть энергии, "подогревающей" Сатурн). Другие газы в атмосфере - метан, аммиак, этан, ацетилен, фосфин - присутствуют в малых количествах. Метан при столь низкой температуре ( около -188° С ) находится в основном в капельно-жидком состоянии. Он образует облачный покров Сатурна.
Что касается малого контраста деталей, видимых в атмосфере Сатурна, о чем говорилось выше, то причины этого явления пока еще не вполне ясны. Было высказано предположение, что в атмосфере взвешена ослабляющая контраст дымка из мельчайших твердых частиц. Но наблюдения "Вояджера-2" опровергают это: темные полосы на поверхности планеты оставались резкими и ясными до самого края диска Сатурна, тогда как при наличии дымки они бы к краям замутнялись из-за большого количества частиц перед ними. Вопрос, таким образом, не может считаться решенным и требует дальнейшего расследования.
Данные, полученные СЃ "Вояджера-1", помогли СЃ большой точностью определить экваториальный радиус Сатурна. РќР° СѓСЂРѕРІРЅРµ вершины облачного РїРѕРєСЂРѕРІР° экваториальный радиус составляет 60330 РєРј. или РІ 9,46 раза больше земного. Уточнен также период обращения Сатурна РІРѕРєСЂСѓРі РѕСЃРё: РѕРґРёРЅ РѕР±РѕСЂРѕС‚ РѕРЅ совершает Р·Р° 10 С‡. 39,4 РјРёРЅ - РІ 2,25 раза быстрее Земли. Столь быстрое вращение привело Рє тому, что сжатие Сатурна значительно больше, чем Сѓ Земли. Ркваториальный радиус Сатурна РЅР° 10% больше полярного (Сѓ Земли - только РЅР° 0,3%).
До тех пор, пока первые космические аппараты не достигли Сатурна, наблюдательных данных о его магнитном поле не было вообще. но из наземных радиоастрономических наблюдений явствовало, что Юпитер обладает мощным магнитным полем. Об этом свидетельствовало нетепловое радиоизлучение на дециметровых волнах, источник которого оказался больше видимого диска планеты, причем он вытянут вдоль экватора Юпитера симметрично по отношению к диску. Такая геометрия, а также поляризованность излучения свидетельствовали о том, что наблюдаемое излучение магнитно-тормозное и источник его - электроны, захваченные магнитным полем Юпитера и населяющие его радиационные пояса, аналогичные радиационным поясам Земли. Полеты к Юпитеры подтвердили эти выводы.
Поскольку Сатурн весьма сходен с Юпитером по своим физическим свойствам, астрономы предположили, что достаточно заметное магнитное поле есть и у него. Отсутствие же у Сатурна наблюдаемого с Земли магнитно-тормозного радиоизлучения объясняли влиянием колец.
Рти предложения подтвердились. Еще РїСЂРё подлете "Пионера-11" Рє Сатурну его РїСЂРёР±РѕСЂС‹ зарегистрировали РІ около планетном пространстве образования, типичные для планеты,обладающей СЏСЂРєРѕ выраженным магнитным полем: головную ударную волну, границу магнитосферы (магнитопаузу), радиационные РїРѕСЏСЃР° (Земля Рё Вселенная, 1980, N2, СЃ.22-25 - Ред.). Р’ целом магнитосфера Сатурна весьма СЃС…РѕРґРЅР° СЃ земной, РЅРѕ, конечно, значительно больше РїРѕ размерам. Внешний радиус магнитосферы Сатурна РІ подсолнечной точке составляет 23 экваториальных радиуса планеты, Р° расстояние РґРѕ ударной волны - 26 радиусов. Для сравнения можно напомнить, что внешний радиус земной магнитосферы РІ подсолнечной точке - около 10 земных радиусов. Так что даже РїРѕ относительным размерам магнитосфера Сатурна превосходит земную более чем РІРґРІРѕРµ. Радиационные РїРѕСЏСЃР° Сатурна настолько обширны, что охватывают РЅРµ только кольца, РЅРѕ Рё орбиты некоторых внутренних спутников планеты. Как Рё ожидалось, РІРѕ внутренней части радиационных РїРѕСЏСЃРѕРІ, которая "перегорожена" кольцами Сатурна, концентрация заряженных частиц значительно меньше. Причину этого легко понять, если вспомнить, что РІ радиационных поясах частицы совершают колебательные движения примерно РІ меридиональном направлении, каждый раз пересекая экватор. РќРѕ Сѓ Сатурна РІ плоскости экватора располагаются кольца: РѕРЅРё поглощают почти РІСЃРµ частицы, стремящиеся пройти СЃРєРІРѕР·СЊ РЅРёС…. Р’ результате внутренняя часть радиационных РїРѕСЏСЃРѕРІ, которая РІ отсутствие колец была Р±С‹ РІ системе Сатурна наиболее интенсивным источником радиоизлучения, оказывается ослабленной. Тем РЅРµ менее "Вояджер-1", приблизившись Рє Сатурну, РІСЃРµ же обнаружил нетепловое радиоизлучение его радиационных РїРѕСЏСЃРѕРІ.
В отличие от Юпитера Сатурн излучает в километровом диапазоне длин волн. Заметив, что интенсивность излучения модулирована с периодом 10ч. 39,4 мин., предположили, что это и есть период осевого вращения радиационных поясов, или, другими словами, период вращения магнитного поля Сатурна. Но тогда это и период вращения Сатурна. В самом деле, магнитное поле Сатурна порождается электрическими токами в недрах планеты, - по-видимому, в слое, где под влиянием колоссальных давлений водород перешел в металлическое состояние. При вращении этого слоя с той угловой скоростью вращается и магнитное поле.
Вследствие большой вязкости вещества внутренних частиц планеты все они вращаются с одинаковым периодом. Таким образом, период вращения магнитного поля - это в то же время период вращения большей части массы Сатурна (кроме атмосферы, которая вращается не как твердое тело).
С Земли в телескоп хорошо видны три кольца: внешнее, средней яркости кольцо А; среднее, наиболее яркое кольцо В и внутреннее, неяркое полупрозрачное кольцо С, которое иногда называется креповым. Кольца чуть белее желтоватого диска Сатурна. Расположены они в плоскости экватора планеты и очень тонки: при общей ширине в радиальном направлении примерно 60 тыс.км. они имеют толщину менее 3 км. Спектроскопически было установлено, что кольца вращаются не так, как твердое тело, - с расстоянием от Сатурна скорость убывает. Более того, каждая точка колец имеет такую скорость, какую имел бы на этом расстоянии спутник, свободно движущийся вокруг Сатурна по круговой орбите. Отсюда ясно: кольца Сатурна по существу представляют собой колоссальное скопление мелких твердых частиц, самостоятельно обращающихся вокруг планеты. Размеры частиц столь малы, что их не видно не только в земные телескопы, но и с борта космических аппаратов.
Характерная особенность строения колец - темные кольцевые промежутки (деления), РіРґРµ вещества очень мало. Самое широкое РёР· РЅРёС… (3500 РєРј) отделяет кольцо Р’ РѕС‚ кольца Рђ Рё называется "делением Кассини" РІ честь астронома, впервые увидевшего его РІ 1675 РіРѕРґСѓ. РџСЂРё исключительно хороших атмосферных условиях таких делений СЃ Земли РІРёРґРЅРѕ свыше десяти. РџСЂРёСЂРѕРґР° РёС…, РїРѕ-РІРёРґРёРјРѕРјСѓ, резонансная. Так, деление Кассини - это область РѕСЂР±РёС‚, РІ которой период обращения каждой частицы РІРѕРєСЂСѓРі Сатурна СЂРѕРІРЅРѕ РІРґРІРѕРµ меньше, чем Сѓ ближайшего РєСЂСѓРїРЅРѕРіРѕ спутника Сатурна - Мимаса. РР·-Р·Р° такого совпадения Мимас СЃРІРѕРёРј притяжением как Р±С‹ раскачивает частицы, движущиеся внутри деления, Рё Рё РІ конце концов выбрасывает РёС… оттуда.
Бортовые камеры "Вояджеров" показали, что с близкого расстояния кольца Сатурна похожи на граммофонную пластинку: они как бы расслоены на тысячи отдельных узких колечек с темными прогалинами между ними. Прогалин так много, что объяснить их резонансами с периодами обращения спутников Сатурна уже невозможно.
Чем же объясняется эта тонкая структура? Вероятно, равномерное распределение частиц по плоскости колец механически неустойчиво.
Вследствие этого возникают круговые волны плотности - это и есть наблюдаемая тонкая структура.
Помимо колец А,В и С "Вояджеры" обнаружили еще четыре: D,E,F и G. Все они очень разрежены и потому неярки. Кольца D и E с трудом видны с Земли при особо благоприятных условиях; кольца F и G обнаружены впервые.
Порядок обозначения колец объясняется историческими причинами, поэтому он не совпадает с алфавитным. Если расположить кольца по мере их удаления от Сатурна, то мы получим ряд: D,C,B,A,F,G,E.
Особый интерес и большую дискуссию вызвало кольцо F. К сожалению, вывести окончательное суждение об этом объекте пока не удалось, так как наблюдения двух "Вояджеров" не согласуются между собой. Бортовые камеры "Вояджера-1" показали, что кольцо F состоит из нескольких колечек общей шириной 60 км., причем два из них перевиты друг с другом, как шнурок. Некоторое время господствовало мнение, что ответственность за эту необычную конфигурацию несут два небольших новооткрытых спутника, движущихся непосредственно вблизи кольца F, - один из внутреннего края, другой - у внешнего (чуть медленнее первого, так как он дальше от Сатурна). Притяжение этих спутников не дает крайним частицам уходить далеко от его середины, то есть спутники как бы "пасут" частицы, за что и получили название "пастухов". Они же, как показали расчеты, вызывают движение частиц по волнистой линии, что и создает наблюдаемые переплетения компонентов кольца. Но "Вояджер-2", прошедший близ Сатурна девятью месяцами позже, не обнаружил в кольце F ни переплетений, ни каких-либо других искажений формы, - 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 Рє планете. Р’РёРґРёРјРѕ, РѕРЅРѕ простирается РґРѕ самого облачного шара Сатурна. Кольцо E - самое внешнее. Крайне разряженное, РѕРЅРѕ РІ то же время наиболее широкое РёР· всех - около 90 тыс. РєРј. Величина Р·РѕРЅС‹, которую РѕРЅРѕ занимает, РѕС‚ 3,5 РґРѕ 5 радиусов планеты. Плотность вещества РІ кольце E возрастает РїРѕ направлению Рє орбите спутника Сатурна Рнцелада. Возможно, Рнцелад - источник вещества этого кольца.
Частицы колец Сатурна, вероятно, ледяные, покрытые сверху инеем. Рто было известно еще РёР· наземных наблюдений, Рё бортовые РїСЂРёР±РѕСЂС‹ космических аппаратов лишь подтвердили правильность такого вывода. Размеры частиц главных колец оценивались РёР· наземных наблюдений РІ пределах РѕС‚ сантиметров РґРѕ метров (естественно, частицы РЅРµ РјРѕРіСѓС‚ быть одинаковыми РїРѕ величине: РЅРµ исключается также, что РІ 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, РЅРѕ РЅР° этот раз РІ РІРёРґРёРјРѕРј свете, обнаружено Сѓ колец F Рё E. Рто означает наличие РІ РЅРёС… 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.
Рсследуя кольца, "Вояджеры" обнаружили неожиданным эффект - многочисленные кратковременные всплески радиоизлучения, поступающего РѕС‚ колец. Рто РЅРµ что РёРЅРѕРµ, как сигналы РѕС‚ электростатических разрядов - своего СЂРѕРґР° молнии. Рсточник электризации частиц, РїРѕ-РІРёРґРёРјРѕРјСѓ, столкновения между РЅРёРјРё.
РљСЂРѕРјРµ того6 была открыта окутывающая кольца газообразная атмосфера РёР· нейтрального атомарного РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. "Вояджерами" наблюдалась линия Лайман-альфа (1216 Рђ) РІ ультрафиолетовой части спектра. РџРѕ ее интенсивности оценили число атомов РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РІ кубическом сантиметре атмосферы. РС… оказалось примерно 600. Нужно сказать, некоторые ученые задолго РґРѕ запуска Рє Сатурну космических аппаратов предсказывали возможность существования атмосферы Сѓ колец Сатурна.
"Вояджерами" была также сделана попытка измерить массу колец. Трудность состояла РІ том, что масса колец РїРѕ крайней мере РІ миллион раз меньше массы Сатурна. РР·-Р·Р° этого траектория движения космического аппарата вблизи Сатурна РІ громадной степени определяется мощным притяжением самой планеты Рё лишь ничтожно возмущается слабым притяжением колец. Между тем именно слабое притяжение Рё необходимо выявить.
Лучше всего для этой цели подходила траектория "Пионера-11". РќРѕ анализ измерений траектории аппарата РїРѕ его радиоизлучению показал, что кольца ( РІ пределах точности измерений) РЅР° движение аппарата РЅРµ повлияли. Точность же составила 1,7•10 массы Сатурна. Рными словами, масса колец заведомо меньше 1,7 миллионных долей массы планеты.
Если РґРѕ полетов космических аппаратов Рє Сатурну было известно 10 спутников планеты, то сейчас РјС‹ знаем 17 (Земля Рё Вселенная, 1981, N2, СЃ. 40-45-Ред.). Новые семь спутников весьма малы, РЅРѕ тем РЅРµ менее некоторые РёР· РЅРёС… оказывают серьезное влияние РЅР° динамику системы Сатурна. Таков, например, маленький спутник, движущийся Сѓ внешнего края кольца Рђ; РѕРЅ РЅРµ дает частицам кольца выходить Р·Р° пределы этого края. Рто Атлас. (Р’ греческой мифологии многоглазый великан, стерегущий РїРѕ приказу Р±РѕРіРёРЅРё Геры возлюбленную Зевса РРѕ. Р’ переносом смысле - бдительный страж).
Титан является вторым РїРѕ величине спутником РІ Солнечной Системе. Его радиус равен 2575 километров. Его масса составляет 1,346 С… 10 грамм (0,022 массы Земли), Р° средняя плотность 1,881 Рі/СЃРј3. Рто единственный спутник, обладающий значительной атмосферой, причем его атмосфера плотнее, чем Сѓ любой РёР· планет земной РіСЂСѓРїРїС‹, исключая Венеру. Титан подобен Венере еще Рё тем, что Сѓ него имеются глобальная дымка Рё даже небольшой тепличный подогрев Сѓ поверхности. Р’ его атмосфере, вероятно, имеются метановые облака, РЅРѕ это твердо РЅРµ установлено. Хотя РІ инфракрасном спектре преобладают метан Рё РґСЂСѓРіРёРµ углеводороды, основным компонентом атмосферы является азот, который проявляется РІ сильных РЈР¤-СЌРјРёСЃСЃРёСЏС…. Верхняя атмосфера весьма близка Рє изотермическому состоянию РЅР° всем пути РѕС‚ стратосферы РґРѕ экзосферы, Р° температура РЅР° поверхности СЃ точностью РґРѕ нескольких градусов одинакова РїРѕ всей сфере Рё равна 94 Рљ. Радиусы темно-оранжевых или коричневых частиц стратосферного аэрозоля РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј РЅРµ превышают 0,1 РјРєРј, Р° РЅР° больших глубинах РјРѕРіСѓС‚ существовать более крупные частицы. Предполагается, что аэрозоли являются конечным продуктом фотохимических превращений метана Рё что РѕРЅРё аккумулируются РЅР° поверхности (или растворяются РІ жидком метане или этане). Наблюдаемые углеводороды Рё органические молекулы РјРѕРіСѓС‚ возникать РїСЂРё 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.
Вероятно наличие горячего дегидротированного силикатного СЏРґСЂР°, Р° также расплавленного слоя NH -H O, однако детальное расположение ледяных слоев РІ настоящее время достоверно неизвестно. Конвекция преобладает РїРѕРІСЃСЋРґСѓ, РєСЂРѕРјРµ внешней оболочки. Япет. Возможно, что самый таинственный РёР· спутников Сатурна, Япет, является естественным РїРѕ интервалу альбедо его поверхности - РѕС‚ 0,5 (типичное значение для ледяных тел) РґРѕ 0,05 РІ центральных частях его ведущего РїРѕ С…РѕРґСѓ обращения полушария. "Вояджером - 1" были получены изображения СЃ максимальным разрешением 50 РєРј/пара линий, показывающие РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј полушарие обращенное Рє Сатурну, Рё границу между ведущей (темной) Рё ведомой (светлой) сторонами. Было зарегистрировано РѕРіСЂРѕРјРЅРѕРµ экваториальное темное кольцо диаметром около 300РєРј СЃ долготой центра около 300. Вояджеровские наблюдения, полученные СЃ наибольшим разрешением, показывают, что светлая сторона ( Рё особенно область северного полюса) сильно кратеризована: поверхностная плотность составляет 205+16 кратеров ( D>30 РєРј) РЅР° 10 РєРј.Ркстраполяция РґРѕ диаметров 10 РєРј РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє плотности более 2000 кратеров ( D>10 РєРј) РЅР° 10 РєРј. Такая плотность сравнима СЃ плотностями РЅР° РґСЂСѓРіРёС… сильно кратеризированных телах, таких, как Меркурий Рё Каллисто, или СЃ плотностью кратеров РЅР° лунных континентах. Характерной чертой границы между темной Рё светлой областями РЅР° Япете является существование многочисленных кратеров СЃ темным РґРЅРѕРј РЅР° светлом веществе Рё отсутствие РЅР° темном веществе кратеров СЃРѕ светлым РґРЅРѕРј или кратеров СЃ гало (или РґСЂСѓРіРёС… белых пятен).
Плотность Япета, равная 1,16+0,09 Рі/СЃРј3 характерна для ледяных Спутников Сатурна Рё согласуется СЃ моделями, РІ которых РІРѕРґСЏРЅРѕР№ лед является главной составляющей. Белл считает, что темное вещество является основным компонентом РёСЃС…РѕРґРЅРѕРіРѕ конденсата, РёР· которого образовался Япет. Рея. Почти РґРІРѕР№РЅРёРє Япета РїРѕ размерам, РЅРѕ без его темного вещества, Рея может представлять СЃРѕР±РѕР№ относительно простой прототип ледяного спутника внешних областей Солнечной системы. Диаметр Реи 1530 РєРј, Р° плотность 1,24+0,05 Рі/СЃРј3. Ее геометрическое альбедо равно 0,6 Рё оказывается подобным альбедо полюсов Рё ведомого полушария Япета. Рто позволило сделать важный шаг РІ исследовании РїСЂРёСЂРѕРґС‹ спутников. Зная диаметр спутника, легко вычислить его объем. Разделив массу спутника РЅР° объем, получим среднюю плотность - характеристику, помогающую установить, РёР· каких веществ состоит данное небесное тело. Выяснилось, что плотности внутренних спутников Сатурна - РѕС‚ Мимаса РґРѕ Реи, Р° также Япета - близки Рє плотности РІРѕРґС‹: РѕС‚ 1,0 РґРѕ 1,4 Рі/СЃРј3,Есть основания полагать, что эти спутники главным образом, Рё состоят РёР· РІРѕРґС‹ (конечно, РЅРµ жидкой, так как РёС… температура около -180 РЎ). Тефия, плотность которой 1 Рі/СЃРј3, особенно похожа РЅР° РєСѓСЃРѕРє чистого льда. Р’ РґСЂСѓРіРёС… спутниках также должна иметься большая или меньшая примесь каменистых веществ. "Вояджеры" подходили Рє спутникам Сатурна так близко, что удалось РЅРµ только определить диаметры спутников, РЅРѕ Рё передать РЅР° Землю изображения РёС… поверхности. Уже составлены первые карты спутников. Наиболее распространенные образования РЅР° РёС… поверхности - кольцевые кратеры, подобные лунным. Происхождение кратеров ударное: летящее РІ межпланетном пространстве метеорное тело сталкивается СЃРѕ спутником, его космическая скорость почти мгновенно падает РґРѕ нуля, кинетическая энергия переходит РІ тепло. РџСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ взрыв СЃ образованием кольцевого кратера. Некоторые кратеры нужно упомянуть РѕСЃРѕР±Рѕ. Например, большой кратер РЅР° маленьком Мимасе. Диаметр кратера около 130 РєРј., или треть диаметра спутника. Вероятно, ударного кратера большего размера РЅР° Мимасе быть РЅРµ может. РџСЂРё несколько большей кинетической энергии космического тела, нанесшего удар, Мимас разлетелся Р±С‹ РЅР° РєСѓСЃРєРё. Множество кратеров, которые РјС‹ сейчас РІРёРґРёРј РЅР° снимках спутников Сатурна, - это летопись РёС… истории, уходящая вглубь времен РїРѕ меньшей мере РЅР° сотни миллионов лет. Отметины, произведенные небесными камнями, свидетельствуют, что РІ отдаленную СЌРїРѕС…Сѓ формирования планетной системы околосолнечное пространство (РїРѕ крайней мере РґРѕ орбиты Сатурна) было насыщено множеством отдельных твердых тел, РёР· которые постепенно сложились планеты Рё спутники. Рдаже после того, как формирование планет Рё спутников РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј завершилось, остаток этих твердых тел долгое время продолжал двигаться РІ пространстве.
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.astrolab.ru/