زحل چند حلقه دارد؟ چرا زحل حلقه دارد؟ حلقه های زحل را نشان دهید.

در اینجا ظاهر آنها به شرح زیر است:

حلقه‌های زحل به‌طور غیرعادی نازک هستند: اگرچه قطر آن‌ها در حدود 250000 کیلومتر است، اما ضخامت آنها بیش از 1.5 کیلومتر نیست. زحل توسط سه حلقه (A، B و C) احاطه شده است که مانند استوای سیاره به صفحه مدارش با زاویه 26 درجه و 45 دقیقه متمایل هستند. حلقه های ضعیف تری نیز وجود دارد - D، E، F. پس از بررسی دقیق تر، حلقه های بیشتری نیز وجود دارد.

قسمت های داخلی حلقه ها سریعتر از قسمت های بیرونی می چرخند.

حلقه بیرونی با یک شکاف تاریک - شکاف کاسینی - از وسط جدا شده است. حلقه وسط روشن ترین است. همچنین با یک شکاف تیره از حلقه داخلی جدا می شود. حلقه داخلی تیره و شفاف کرپ نامیده می شود. لبه آن تار است، حلقه به تدریج ناپدید می شود.

این حلقه ها از گرد و غبار، تکه های یخ و سنگ تشکیل شده اند. اندازه آنها از یک سانتی متر تا چند متر متغیر است.

چرا حلقه ها صاف هستند؟ شکل آنها نتیجه عمل دو نیروی گرانشی (جاذبه) و گریز از مرکز است. جاذبه گرانشی تمایل دارد آنها را از هر طرف فشار دهد. چرخش حلقه ها از فشرده شدن در سراسر محور چرخش جلوگیری می کند، اما نمی تواند از صاف شدن آن در امتداد محور جلوگیری کند.

آنها از کجا آمده اند؟ در این باره دو فرضیه وجود دارد.

طبق نظریه اول، حلقه ها در نتیجه سقوط یک ماهواره، دنباله دار یا سیارکی بی دقت که به زحل نزدیک شده بود ظاهر شدند. نابودی بدن "بیگانه" می تواند به دلیل تأثیر نیروهای جزر و مدی زحل غول پیکر رخ دهد که به معنای واقعی کلمه با گرانش قدرتمند خود آن را "تکه تکه" کرد. محاسبات نشان داد که اگر ماهواره در همان فاصله حلقه ها تشکیل می شد، با نیروی جزر و مد به قطعات کوچکی تبدیل می شد.

طبق فرضیه ای دیگر، حلقه های زحل بقایای یک ابر دور سیاره ای عظیم هستند. ماهواره ها از نواحی بیرونی این ابر شکل گرفته اند، در حالی که درونی ها هنوز در حالت تکه تکه، یعنی به صورت حلقه هستند. آنها به دلیل گرانش ناسازگار زحل قادر به تشکیل ماهواره نبودند، به طور تصادفی می چرخیدند و با هم برخورد می کردند و به همین دلیل دائماً له می شدند، به طوری که به حالت شلی رسیدند که با کوچکترین ضربه ای متلاشی می شوند.

آیا میدانستید...

حلقه های زحل برای اولین بار توسط گالیله گالیله در سال 1610 کشف شد. او تصویری بسیار تار را از طریق تلسکوپ خود دید: به نظر می رسید زحل دارای دو گوش یا زائده است: حلقه های زحل مانند دو نقطه مه آلود در دو طرف سیاره به نظر می رسید. گالیله فکر کرد که اینها می توانند ماهواره های بزرگی باشند: "من دورترین سیارات را به صورت سه گانه مشاهده کردم." همانطور که گالیله به صورت مجازی بیان کرد، این ضمائم شبیه «دو خدمتگزاری بودند که از زحل پیر (خدای زمان در میان رومیان باستان) در سفر خسته‌کننده‌اش در آسمان حمایت می‌کردند.

زحل علاوه بر حلقه های خود دارای 62 ماهواره است. معروف ترین و بزرگترین آنها تیتان است. این تنها ماهواره در منظومه شمسی است که جو روی آن کشف شده است.

در یک تلسکوپ بزرگ، سه حلقه در زحل قابل مشاهده است: یک حلقه بیرونی با روشنایی متوسط، یک حلقه میانی که درخشان ترین است، و یک حلقه نیمه شفاف داخلی ("کرپ"). به ترتیب فاصله از زحل، آنها با حروف الفبای لاتین مشخص می شوند: C، B، A.

در یک دوره بسیار مطلوب در سال 1966، زمانی که حلقه‌ها با سمت ناروشن و تقریباً لبه به سمت ناظر زمینی چرخانده شدند (این بدان معناست که حلقه‌های درخشان در مشاهدات تداخلی ایجاد نمی‌کنند)، بیرونی‌ترین حلقه بسیار ضعیف کشف شد. حلقه دیگری (همچنین بسیار کم نور) توسط ناظران زمینی در فضای داخلی بین حلقه C "کرپ" و خود سیاره مشاهده شد.

پیام رسان های کیهانی وجود این حلقه های بسیار پراکنده در زحل را تایید کردند و تصریح کردند: بیرونی ترین حلقه توسط سه حلقه مستقل که با فضاها از هم جدا شده اند نشان داده شده است. شعاع بیرونی خارجی ترین حلقه از این سه حلقه، منطقه ای تا 6 شعاع سیاره را می پوشاند، یعنی به 360 هزار کیلومتر می رسد.

بنابراین، ساختار کلی حلقه‌های زحل با هفت حلقه کم و بیش پهن نشان داده می‌شود که با فضاها از هم جدا شده‌اند. اما بیش از 99 درصد از نور خورشید منعکس شده تنها از دو حلقه می آید که به وضوح از زمین قابل مشاهده هستند: حلقه میانی، درخشان ترین، و حلقه بیرونی که توسط شکاف کاسینی از آن جدا شده است.

نتایج بسیار جالبی توسط Voyagers به ​​دست آمد. وویجر 1 نشان داد که حلقه های عریض زحل که از طریق تلسکوپ قابل مشاهده هستند از صدها حلقه باریک تشکیل شده اند. و وویجر 2 که دوربین‌های تلویزیونی حساس‌تری داشت، "دید" که همه حلقه‌های باریک به حلقه‌های باریک‌تری تقسیم شدند که شبیه شیارهای یک صفحه گرامافون بود. تعداد این حلقه ها در محدوده وضوح دوربین ها (حدود 100 متر) تقریباً به 10 هزار می رسد. در واقع ممکن است بیش از 100 هزار باشد. اما چرا ذرات موجود در حلقه ها کل فضا را به طور یکنواخت پر نمی کنند، بلکه به چند دسته تقسیم می شوند. حلقه های باریک؟

دانشمندان شوروی A. M. Fridman و V. L. Polyachenko این را با گفتن اینکه حلقه ای که به طور یکنواخت از ذرات پر شده است، انرژی بالقوه بیشتری نسبت به حلقه تقسیم شده به حلقه های جداگانه دارد. و از آنجایی که هر سیستم فیزیکی تمایل دارد موقعیتی متناسب با حداقل انرژی پتانسیل بگیرد، تکامل حلقه ها آنها را به وضعیت فعلی خود رساند.

مدت‌هاست ثابت شده که حلقه‌های زحل از میلیاردها ذره کوچک تشکیل شده‌اند که هر کدام مانند یک قمر کوچک به دور سیاره می‌چرخند. دانشمندان به اندازه این قمرهای کوچک و ترکیب شیمیایی آنها علاقه مند بودند. همچنین از مشاهدات طیفی زمینی مشخص شد که ذرات حلقه‌ها احتمالاً یخی هستند. ابزارهای نصب شده روی سفینه فضایی صحت این نتیجه را تأیید کردند. در دمای بسیار پایینی که حلقه‌ها دارند (متوسط ​​-206 درجه سانتیگراد)، اینها می‌توانند کاملاً ذرات یخ باشند یا با لایه‌ای از یخ پوشیده شده باشند (با یک "استخوان" سنگی در داخل). آنها بسیار کوچک هستند و حتی با کمک دوربین های تلویزیونی از فضاپیماهایی که در نزدیکی زحل پرواز می کنند نمی توان آنها را دید. با این حال، آزمایش‌های فضایی به ارزیابی نسبتاً قابل اعتماد ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی این ذرات نامرئی کمک کرده است.

قطر ذرات با روش اختفا رادیویی فضاپیما با استفاده از حلقه های زحل اندازه گیری شد. پرتو رادیویی فضاپیما به طور متوالی به حلقه بیرونی، شکاف کاسینی، درونی، درخشان ترین حلقه و حلقه "کرپ" واقع در داخل آن نفوذ کرد. هنگامی که امواج رادیویی از یک یا آن حلقه عبور می کردند، روی ذرات حلقه پراکنده می شدند. بر اساس ماهیت پراکندگی امواج رادیویی، مشخص شد که قطر متوسط ​​ذرات متفاوت است - از چند سانتی متر تا چند ده متر. کوچکترین آنها در حلقه "کرپ" متمرکز شده اند ، بزرگترین (به اندازه یک خانه) - در قسمت بیرونی. تخته سنگ های بزرگ نیز در حلقه ها یافت می شود - تا چند صد متر قطر. پراکندگی قوی، نه از امواج رادیویی، بلکه از نور مرئی، در دو تا از بیرونی ترین حلقه ها مشاهده شد. این نشان دهنده وجود مقادیر قابل توجهی ریزگرد در ترکیب آنها است.

محققان همچنین به این سوال علاقه داشتند: آیا ذرات حلقه کاملاً از یخ تشکیل شده اند یا فقط با یخ پوشیده شده اند؟ رادار به حل این معما کمک کرد. ذرات سنگی به جذب امواج رادیویی معروف هستند و ذرات حلقه ثابت کرده اند که منعکس کننده خوبی برای امواج رادیویی هستند. در نتیجه، حلقه‌های زحل بیشتر یخی هستند.

این سیستم حلقه ای عظیم که قطر آن به دو برابر فاصله زمین و ماه می رسد، به طرز شگفت انگیزی بسیار نازک است. با توجه به تصاویر مخابره شده توسط وویجر 2، ضخامت حلقه ها در برخی مناطق 150 متر است و جاهایی وجود دارد که به زحمت به 100 متر می رسد. ظاهراً ضخامت حلقه ها از چند ده تا چند صد متر متغیر است و قابل مقایسه است. به اندازه بزرگترین ذرات

فضاپیماها همچنین تلاش کرده اند جرم حلقه ها را اندازه گیری کنند. به احتمال زیاد، نزدیک به یک ده میلیونم جرم خود زحل، یا یک صد هزارم جرم زمین، یا برابر با یک هزارم جرم ماه است.

در پایان داستان در مورد حلقه های زحل، می خواهم یک بار دیگر به مشکل منشأ آنها بپردازم. حلقه ها می توانند در نتیجه نابودی یکی از قمرهای نزدیک زحل توسط نیروهای جزر و مدی قدرتمند شکل گرفته باشند.

اخترشناس مسکو، M. S. Bobrov مدت‌هاست که این ایده را بیان کرده است که حلقه‌های زحل ماهواره‌ای نیستند که توسط گرانش سیاره از هم جدا شده‌اند، بلکه برعکس، ذراتی از ماده پیش سیاره‌ای هستند که نیروهای جزر و مدی مانع از تشکیل یک ماهواره واحد شده‌اند. بنابراین، منطقه حلقه‌های زحل تقریباً تنها جایی در منظومه شمسی است که بقایای ماده اولیه و پیش سیاره‌ای در آن حفظ شده است. مطالعه آن می تواند تاریخچه پیدایش سیارات را روشن کند.

زحل، ششمین سیاره از خورشید. حلقه های زحل سیستمی از تشکیلات متحدالمرکز مسطح از یخ و غبار هستند که در صفحه استوایی سیاره قرار دارند. این سیاره دارای هفت حلقه اصلی (A، B، C، D، E، F، G) و بسیاری از حلقه های کوچک است.

کشف حلقه های زحل

1610 - گالیله گالیله اولین کسی بود که حلقه های زحل را با تلسکوپ خود با بزرگنمایی 20 برابر دید، اما آنها را به عنوان حلقه تشخیص نداد.

1655 - کریستین هویگنس دانشمند هلندی اولین کسی بود که حلقه ای را در برجستگی های عجیبی که زحل را همراهی می کرد تشخیص داد. اما تنها 4 سال بعد، که متقاعد شد که حق با اوست، از صفحات کتاب "سیستم زحل" گفت که زحل "با یک حلقه نازک و مسطح احاطه شده است که به هیچ جایی برخورد نمی کند و به سمت دایره البروج متمایل شده است."

1675 - مدیر رصدخانه پاریس، جیووانی دومنیکو کاسینی، یک نوار سیاه را در داخل حلقه کشف کرد (بعدها آن را "بخش کاسینی" نامیدند). او آن را به دو قسمت تقسیم کرد - آنها را حلقه های A و B نامیدند. او اولین کسی بود که پیشنهاد کرد که حلقه ها از ذرات جداگانه تشکیل شده اند.

منشا حلقه ها

حالا فرضیه ها یکی پس از دیگری ظاهر شدند. برای چندین قرن، حلقه های مرموز زحل همواره توجه ستاره شناسان را به خود جلب کرده است. هر چه تلسکوپ ها پیشرفته تر می شدند، ساختار حلقه ها پیچیده تر به نظر می رسید. امروزه با کمک کاوشگرهای بین سیاره ای که از زحل بازدید کرده اند، چیزهای زیادی در مورد آنها می دانیم. علاوه بر حلقه های اصلی، ستاره شناسان تاکنون بیش از 100 هزار حلقه مجزا را در اطراف سیاره شمارش کرده اند. آنها از نظر ترکیب شیمیایی و رنگ متفاوت هستند. منشا حلقه ها هنوز سوالات زیادی را ایجاد می کند. محققان هرگز از ارائه فرضیه های جدید برای توضیح ماهیت حلقه ها دست نمی کشند.

فرضیه ها

در قرن نوزدهم، یک ستاره شناس فرانسوی به نام ادوارد آلبر روشه، این فرضیه را مطرح کرد که یکی از قمرهای زحل به قدری به سیاره نزدیک شد که توسط نیروهای جزر و مدی از هم جدا شد و بقایای آن حلقه هایی را تشکیل دادند که اکنون زحل را احاطه کرده اند. هیچ ماهواره ای که از حد به اصطلاح "روش" عبور کرده باشد نمی تواند زنده بماند. دیر یا زود متلاشی می شود و حلقه دیگری را تشکیل می دهد که متعاقباً در این سیاره مستقر می شود. به هر حال، حلقه ها، به گفته حامیان این فرضیه، یک پدیده موقتی هستند. ما خوش شانس هستیم که در زمانی زندگی می کنیم که چندین سیاره بزرگ توسط آنها احاطه شده است.

بر اساس فرضیه دیگری، حلقه ها می توانند پس از برخورد یکی از قمرهای زحل با یک شهاب سنگ بزرگ شکل گرفته باشند. بسیاری از قطعاتی که پس از برخورد اطراف سیاره را پر از موادی کردند که حلقه ها از آن تشکیل شدند. محاسبات نشان داده است که سن آنها بیش از 100 میلیون سال نیست.

حلقه ها از چه چیزی ساخته شده اند؟

اکنون می دانیم که حلقه های زحل 90 تا 95 درصد یخ آب هستند. اما اجرام آسمانی که می توانند به عنوان ماده برای آنها عمل کنند حداقل نیمی از سیلیکات ها و فلزات مختلف تشکیل شده اند. بنابراین، حلقه‌های زحل نیز باید حداقل چند ده درصد از این مواد را در خود جای دهند. فقط فرضیه های جدید می توانند این تناقض را حل کنند.

اگر حلقه‌های زحل نیز مانند نزدیک‌ترین قمرهایش بر اثر همین فاجعه شکل می‌گرفتند، چه می‌شد؟ این نسخه در سال 2010 توسط اخترفیزیکدان آمریکایی رابین کاناپ ارائه شد. او پیشنهاد کرد که در گذشته های دور، ماهواره دیگری به بزرگی تیتان به دور زحل می چرخد. هسته آن از سیلیکات و آهن تشکیل شده بود و با یک پوسته یخی قدرتمند پوشیده شده بود. او با نزدیک شدن به سیاره در فاصله ای برابر با حد روش، تحت تأثیر نیروهای جزر و مدی، این پوسته یخی را پرتاب کرد و به تدریج به قطعات کوچکتر و کوچکتر تقسیم شد و شروع به چرخیدن در نزدیکی زحل کرد و حلقه های متعددی را تشکیل داد. در مورد هسته سنگ آهن ماهواره، در زحل فرو ریخت.

بر اساس محاسبات، وزن حلقه‌های زحل زمانی هزاران برابر بیشتر از اکنون بود. با این حال، سیارک‌ها و دنباله‌دارهایی که گهگاه با آنها برخورد می‌کنند، برخی از مواد را از بین می‌برند. ماهواره های درونی زحل می توانند از آن تشکیل شوند - به عنوان مثال، تتیس. در همین حال، سیلیکات ها و فلزات موجود در سیارک ها مواد حلقه ها را دوباره پر کردند - به این ترتیب 5-10٪ ناخالصی هایی که در آنجا یافت شد ظاهر شد.

حلقه ها چه زمانی تشکیل شدند؟

اما این فرضیه نیز مانند سایر فرضیه های ذکر شده دارای همین کاستی هاست. به عنوان مثال، پس از نابودی یک ماهواره، زباله هایی با اندازه های مختلف ظاهر می شود - از مکعب های یخ گرفته تا کوه های یخی که ده ها کیلومتر کشیده شده اند. در واقع هیچ یک از یخ های تشکیل دهنده حلقه ها بیش از 10 متر طول ندارند. اگر حلقه های زحل همراه با سیاره ظاهر شده اند، موضوع دیگری است! سپس، به دلیل مقابله قدرتمند گرانش، قطعات کوچک یخ نمی توانند حتی به صورت توده هایی به اندازه یک خانه جمع شوند. علاوه بر این، نابودی یک ماهواره هنوز هم یک تصادف است و تمام سیارات غول پیکر توسط حلقه‌هایی احاطه شده‌اند، بنابراین باور کردن یک حادثه خیلی سخت نیست. بسیاری از ستاره شناسان بر این باورند که حلقه های اطراف سیارات همزمان با آنها شکل گرفته اند.

این بدان معنی است که این حلقه ها از ماده ای تشکیل شده است که از زمان پیدایش حفظ شده است منظومه شمسی? در آن زمان قرص عظیمی از گاز و غبار به دور خورشید می چرخید که از مواد آن سیارات یکی پس از دیگری متولد شدند. بقایای آماده سازی فضا - همه این تکه های یخ و ذرات غبار - اکنون در میان سیارات تازه ساخته شده در حال چرخش بودند و در نهایت به صورت توده هایی از ماهواره ها در می آمدند. اما آنها فقط می توانند در فاصله ای از سیاره ایجاد شوند، در غیر این صورت به سرعت فرو می ریزند. بنابراین، در نزدیکی سیارات غول پیکر، قطعاتی از دیسک گاز و غبار برای مدتی باقی ماندند که متعاقبا حلقه های جداگانه ای را تشکیل دادند.

به دلیل برخوردهای مکرر با یکدیگر و همچنین تأثیر نیروهای جزر و مدی قدرتمند، همه این دانه ها و توده ها هرگز یک ماهواره واحد را تشکیل ندادند. اگر این نسخه درست باشد، مواد حلقه‌ها دائماً با مواد از سطح ماهواره‌های زحل پر می‌شود - در غیر این صورت حلقه‌ها می‌توانند در چند صد میلیون سال تبخیر شوند.

تشخیص حلقه های جدید

در همین حال، ستاره شناسان حلقه های بیشتری از زحل را کشف می کنند. بنابراین، مدتی پیش یک حلقه بزرگ ناشناخته مورد توجه قرار گرفت. در اصل، سیستم های حلقه ای سیارات غول پیکر در مقایسه با خود سیارات بسیار کوچک هستند. به گفته ستاره شناسان، شعاع آنها از 5-10 شعاع سیاره تجاوز نمی کند. بنابراین، شعاع بزرگترین حلقه زحل شناخته شده تا همین اواخر - حلقه E - از 10 شعاع زحل تجاوز نمی کند (شعاع استوایی آن 60 هزار کیلومتر است).

همانطور که مشاهدات نشان داده است، حلقه‌های بیرونی زحل پس از برخورد با ریزشهاب‌سنگ‌ها، دائماً توسط غباری که از سطح ماهواره‌های آن به پرواز در می‌آیند تغذیه می‌شوند. این همان چیزی است که حلقه از آن تشکیل شده است که تنها در سال 2009 کشف شد. شعاع آن از 100 تا 200 شعاع زحل است و از گرد و غبار خارج شده از سطح فوبی، دورترین و تاریک ترین قمر سیاره، تشکیل شده است. آنها توانستند حلقه جدید را به لطف تشعشعات فروسرخ منتشر شده از آن تشخیص دهند. بر خلاف حلقه های دیگر زحل، در صفحه استوایی سیاره نیست، بلکه در صفحه مداری است که در آن به دور خورشید می چرخد. زاویه بین دو صفحه حدود 27 درجه است.

چگالی این حلقه تنها 20 ذره در کیلومتر مکعب است (!). به گفته اخترشناس آن وربیسکر از دانشگاه ویرجینیا، که این تحقیق را رهبری کرد، "ذرات حلقه به قدری از هم دور هستند که اگر در داخل آن بودید، حتی بلافاصله متوجه آن نمی‌شدید." علاوه بر این، اندازه ذرات اغلب از چند میکرومتر تجاوز نمی کند.

به نظر می رسد که ذرات گرد و غباری که از این حلقه به بیرون پرواز می کنند، روی سطح یکی دیگر از ماهواره های زحل، یاپتوس، رو به روی آن می نشینند. این ظاهر عجیب این ماه را توضیح می دهد. به وضوح به دو نیمه روشن و تاریک تقسیم می شود. به گفته کارشناسان، ارتفاع لایه غباری که یکی از اضلاع آن را می پوشاند از 20 سانتی متر تا چند متر متغیر است.

3 حلقه اصلی به نام های A، B و C وجود دارد که بدون دردسر زیاد از زمین قابل مشاهده هستند. حلقه های ضعیف تری نیز وجود دارد - D، E، F. با بررسی دقیق تر، حلقه های زیادی وجود دارد. بین حلقه ها شکاف هایی وجود دارد که هیچ ذره ای وجود ندارد. یکی از شکاف هایی که با یک تلسکوپ متوسط ​​از زمین (بین حلقه های A و B) قابل مشاهده است، شکاف کاسینی نام دارد. در شب‌های صاف، حتی می‌توانید ترک‌هایی را که کمتر دیده می‌شوند، ببینید. قسمت های داخلی حلقه ها سریعتر از قسمت های بیرونی می چرخند.

حلقه های زحل

عرض حلقه ها 400 هزار کیلومتر است، اما ضخامت آنها تنها چند ده متر است. ستارگان را می توان از طریق حلقه ها دید، اگرچه نور آنها به طور محسوسی ضعیف شده است. همه حلقه ها از تکه های جداگانه یخ تشکیل شده اند اندازه های متفاوت: از ذرات گرد و غبار تا قطر چند متر. این ذرات با سرعت تقریباً یکسانی حرکت می کنند (حدود 10 کیلومتر بر ثانیه، سرعت آنها به قدری متعادل است که ذرات همسایه نسبت به یکدیگر بی حرکت به نظر می رسند)، گاهی اوقات با یکدیگر برخورد می کنند. تحت تأثیر ماهواره ها، حلقه کمی خم می شود و صاف نیست: سایه هایی از خورشید قابل مشاهده است. با این وجود، ذرات به آرامی در جهات مختلف حرکت می کنند - با سرعت 1-2 میلی متر در ثانیه.
ظاهر حلقه ها از سالی به سال دیگر متفاوت است. این به دلیل تمایل صفحه حلقه ها به صفحه مدار سیاره است. صفحه حلقه ها 26 درجه به صفحه مداری متمایل است. بنابراین، در طول سال ما آنها را تا حد امکان گسترده می بینیم، پس از آن عرض ظاهری آنها کاهش می یابد و پس از حدود 15 سال، آنها به یک ویژگی کم رنگ قابل تشخیص تبدیل می شوند. در سال 1610، گالیله گالیله برای اولین بار حلقه های زحل را از طریق تلسکوپ دید، اما متوجه نشد که آنها چیست، بنابراین نوشت که زحل از قطعات تشکیل شده است.
در ژوئیه 1610، گالیله گالیله پیامی رمزگذاری شده با محتوای زیر منتشر کرد: "دورترین سیارات توسط یک سیاره سه گانه مشاهده شد." در آن زمان، زحل "دورترین سیارات" در نظر گرفته می شد و حلقه های آن در تلسکوپ گالیله به صورت دو نقطه مه آلود در امتداد لبه های سیاره ظاهر شدند.
نیم قرن بعد، کریستیان هویگنس از وجود حلقه ای در زحل خبر داد و در سال 1675 کاسینی شکافی را بین حلقه ها کشف کرد.
حلقه های زحل با شکل منحصر به فرد خود دائماً تخیل محققان را برانگیخته اند. کانت اولین کسی بود که وجود ساختار ظریف حلقه های زحل را پیش بینی کرد. او با استفاده از مدل ابر پیش سیاره ای خود، حلقه ای را به شکل قرصی مسطح از ذرات در حال برخورد تصور کرد که طبق قانون کپلر به طور متفاوت در اطراف سیاره می چرخند. به گفته کانت این چرخش دیفرانسیل است که باعث می شود دیسک به یک سری حلقه های نازک جدا شود. بعدها، سیمون لاپلاس ناپایداری یک حلقه عریض جامد را ثابت کرد. در اواسط قرن گذشته، ستاره شناسان ده حلقه را در اطراف زحل کشف کردند. سهم برجسته ای در مطالعه پایداری حلقه های زحل توسط جیمز ماکسول انجام شد که جایزه آدامز را برای کار خود دریافت کرد و در آن نشان داد که چنین حلقه های باریکی نیز ناپایدار هستند و به سیاره سقوط خواهند کرد. و اگرچه نتیجه گیری ماکسول در مورد سقوط یک حلقه جامد فرضی از یخ بر روی این سیاره نادرست بود (چنین حلقه ای باید خیلی زودتر تکه تکه شود)، نتیجه آن - ساختار شهاب سنگی زانوهای زحل - درست بود. . بنابراین، در پایان قرن نوزدهم، فرضیه ساختار شهاب‌سنگ حلقه‌های زحل، که برای اولین بار توسط ژان کاسینی بیان شد، تأیید نظری و در سال 1893 مشاهده شد. در طول قرن بیستم، داده‌های جدیدی در مورد حلقه‌های سیاره‌ای به تدریج جمع‌آوری شد: تخمین‌هایی از اندازه و غلظت ذرات در حلقه‌های زحل به دست آمد، تجزیه و تحلیل طیفی نشان داد که حلقه‌ها یخی هستند، و پدیده اسرارآمیز تغییرپذیری ازیموتالی در روشنایی زحل. حلقه های زحل کشف شد.
در طول 29.5 سال از زمین، حلقه‌های زحل دو بار در حداکثر باز شدن خود قابل مشاهده هستند و دو بار دوره‌هایی وجود دارد که خورشید و زمین در صفحه حلقه‌ها قرار دارند و سپس حلقه‌ها یا توسط خورشید روشن می‌شوند. "لبه" یا "لبه" برای ناظر زمینی قابل مشاهده است. در این مدت حلقه ها تقریباً کاملاً نامرئی هستند که نشان دهنده ضخامت بسیار کم آنها است. محققان مختلف بر اساس مشاهدات بصری و فتومتریک و پردازش نظری آنها به این نتیجه می رسند که میانگین ضخامت حلقه ها از 10 سانتی متر تا 10 کیلومتر متغیر است. البته دیدن حلقه ای به این ضخامت از لبه زمین غیرممکن است.
مطابق با قوانین کپلر، ذرات در شعاع های مختلف حلقه با سرعت های متفاوتی حرکت می کنند: هر چه به سیاره نزدیک تر باشد، سریع تر است. در متراکم ترین حلقه منطقه ای وجود دارد که ذرات با دوره 10.5 ساعت در گردش هستند، یعنی. با همان سرعت زاویه ای که زحل می چرخد. این بدان معنی است که نسبت به سطح سیاره بی حرکت می مانند.

وویجرز چه چیزی یاد گرفت؟

قبلاً اولین تصاویر از حلقه‌ها که توسط Voyager 1 مخابره شده بود، تغییرات رنگی جزئی در حلقه‌ها، شکاف در حلقه C، وجود ماده در شکافت کاسینی و تغییرات در توزیع و روشنایی ماده در حلقه‌های C و B را نشان می‌داد. جالب‌ترین جزئیات در تصاویر اول «پره‌ها» بودند، ویژگی‌های تیره شعاعی هستند که بخش‌هایی از حلقه روشن B را قطع می‌کنند. گاهی اوقات «پره» برای چندین ساعت مشاهده می‌شد، اگرچه لبه داخلی حلقه در پایه «پره» دور سیاره با سرعتی بیشتر از لبه بیرونی در بالای "پر" می چرخد ​​و این تشکیلات باید فرو بریزند.

بعداً با پراکنده شدن نور خورشید به سمت جلو، عکس‌هایی از «پره‌ها» گرفته شد. در این عکس‌ها، نواحی پره‌ها روشن هستند، نه مانند اولین عکس‌هایی که با نور پراکنده گرفته شده‌اند. این نشان می‌دهد که نواحی اسپیک حاوی ذرات بسیار ریز گرد و غبار هستند. ناحیه ای که در آن "پره ها" مشاهده می شوند، با ناحیه حلقه ای که با همان سرعت میدان مغناطیسی آن به دور زحل می چرخد، همپوشانی دارد. به گفته برخی از دانشمندان، این ممکن است پایداری پره ها را با وجود سرعت های مختلف حرکت ذرات توضیح دهد. دانشمندان فرض کردند که در نتیجه برهمکنش بین این ذرات مغول و نیروهای الکترواستاتیک، ذرات می توانند در مناطق خاصی متمرکز شوند یا بالاتر از صفحه حلقه ها قرار گیرند. اگر حلقه باردار باشد، ذرات موجود در آن باید یکدیگر را دفع کنند، اما نیروهای گرانشی آنها را در حلقه نگه می دارند. برای ذرات بزرگ، نیروی گرانش بیشتر از نیروی دافعه است و در حلقه باقی می‌مانند، برای ذرات کوچک، نیروی دافعه بیشتر است و از سطح حلقه بالا می‌روند. فرضیه‌ای وجود دارد که میدان مغناطیسی سیاره بر ذرات کوچک باردار بالای حلقه B تأثیر می‌گذارد و «آنها را مانند براده‌های آهن مرتب می‌کند» یا باعث می‌شود که به هم بچسبند. فرضیه دیگری وجود پره ها را با پدیده موجی در اطراف حلقه توضیح می دهد که بر ذرات کوچک در مسیر موج تأثیر می گذارد. مکانیسم مسئول شارژ حلقه نامشخص است. فرضیه هایی مطرح شده است که این امر تحت تأثیر جو زحل یا تابش پرانرژی فرابنفش خورشید رخ می دهد.
این تصاویر نشان داد که هر یک از شش حلقه قبلاً مشاهده شده زحل (D، C، B، A، F، E - به ترتیب افزایش فاصله از سیاره) از تعداد زیادی حلقه باریک تشکیل شده است. اعتقاد بر این بود که پس از پردازش کامل تصاویر می توانند 500 - 1000 حلقه باریک را بشمارند. چندین حلقه باریک نیز در بخش کاسینی یافت شد که قبلاً تصور می شد فضای نسبتاً عاری از ماده است.
تصویربرداری پراکندگی رو به جلو نشان داد که اندازه ذرات موجود در حلقه ها از چند میکرون تا چند متر متغیر است. بر اساس ماهیت عبور سیگنال‌های رادیویی وویجر 1 از حلقه C، به این نتیجه رسیدیم که اندازه ذرات در این حلقه از 10 سانتی‌متر تا 10 متر است و برای هر ذره با اندازه 10 متر تقریباً 1000 ذره 1 متری وجود دارد. در اندازه و تقریباً یک میلیون ذره کوچک. به نظر می رسد که ذرات کوچک از یخ تشکیل شده اند، در حالی که ذرات بزرگتر به نظر می رسد برف با اجزای یخ. بعداً گزارش شد که طبق داده‌های صداگذاری رادیویی، اندازه متوسط ​​ذرات در حلقه C 1 متر است و برخی به 10 متر می‌رسند. اشاره شد که قبلاً اندازه متوسط ​​ذرات کوچک‌تری در نظر گرفته می‌شد. همچنین گزارش شد که همانطور که توسط صداهای رادیویی و اندازه‌گیری‌های مادون قرمز نشان داده شد، ذرات تکه‌هایی از یخ یا سیلیکات با پوشش یخی بودند. با این حال، بخش عمده ای از حلقه ها در ذراتی به اندازه یک متر است.
هر از گاهی می توانید یک منظره مؤثر را مشاهده کنید - برخورد دو ذره بزرگ. در اینجا دو بلوک به اندازه یک خانه باغ به آرامی شروع به تماس با یکدیگر می کنند و کل برف های شل را از سطح جابجا می کنند. آنها بدشانس بودند: آنها نتوانستند در برابر فشار متقابل مقاومت کنند و به آرامی از هم جدا شدند. یک "فاجعه" معمولی برای زنگ زدن با سرعت یک میلی متر در ثانیه! دو بقایای اجساد اصلی به حرکت خود ادامه می دهند و برف ها، توده ها و گرد و غبار برفی که از آنها پرتاب می شود به آرامی به داخل پراکنده می شوند. طرف های مختلف، درخشان در پرتوهای خورشید دور. پس از چند روز، ذرات "آسیب دیده" دوباره رشد می کنند و مقادیر زیادی از گلوله های برفی کوچکتر را در حلقه ها به دام می اندازند و جذب می کنند.
حلقه C کمترین روشنایی را در بین سه حلقه "کلاسیک" (A، B و C) دارد. ظاهراً این ماده در آنجا پراکنده تر است. درخشان ترین حلقه B است، جایی که چگالی ماده باید بالاترین باشد. در حلقه B، ذرات به قدری متراکم قرار دارند که پس از پرواز در میانه راه، ما ستاره ها را از دست خواهیم داد.
علاوه بر حلقه های کلاسیک، تصاویر مخابره شده توسط وویجر 1 نزدیک ترین حلقه به سیاره را نشان می دهد. اعتقاد بر این است که این حلقه توسط موادی تشکیل شده است که به مانعی که لبه داخلی حلقه C را تشکیل می دهد، نفوذ کرده است.

حلقه F، با قضاوت در تصاویر، ممکن است شکلی تا حدودی بیضوی داشته باشد: برخی از قسمت‌های این حلقه نازک نسبت به سایر قسمت‌ها نزدیک‌تر به سیاره قرار دارند. به نظر می رسد که این حلقه توسط دو، شاید سه، "رشته" به طور آزاد در هم تنیده شده است. دانشمندان توضیح این پدیده را دشوار می دانند. یک فرضیه این است که از آنجایی که حلقه F از ذرات غبار تشکیل شده است، آنها می توانند بار الکتریکی را از نور خورشید یا ذرات مشتق شده از خورشید بدست آورند و به آهنرباهای الکتریکی مینیاتوری تبدیل شوند. در این حالت، برهمکنش آنها با میدان مغناطیسی زحل می تواند منجر به درهم تنیدگی حلقه ها شود. توده های ماده در اطراف حلقه F یافت شد. یکی از آنها آنقدر متراکم بود که در ابتدا با ماهواره اشتباه گرفته شد. تجزیه و تحلیل بعدی نشان داد که این منطقه غلظت ماده با اندازه مشخصه 100 تا 200 کیلومتر است. پیشنهاد شده است که بخش وسیع تری از این توده تا حدی توسط ماهواره های S-13 و S-14 کنترل می شود، یا اینکه توده حاوی بدنه بزرگی است که در اثر برخورد قطعات از آن جدا می شود و بنابراین افزایش می یابد. تراکم مواد در این ناحیه مشاهده می شود. به نظر می رسد این توده ها در مداری به دور زحل در حال حرکت هستند. فرض بر این است که ماهواره های S-13 و S-14 مذکور که در دو طرف حلقه F قرار دارند، حرکت ذرات را در این حلقه کنترل می کنند.
بررسی حلقه ها در حالی که نور را به جلو پراکنده می کند، حلقه دیگری را نشان داد که به طور آزمایشی G نامگذاری شده است. شعاع مداری حلقه G 150000 کیلومتر است. اعتقاد بر این است که این ماهواره در نزدیکی مدارهای ماهواره های "هم مداری" S-10 و S-11 قرار دارد. سایه مشاهده شده بر روی یکی از این ماهواره ها ممکن است توسط این حلقه خاص ایجاد شده باشد. این تصاویر همچنین حلقه E را نشان می دهد که احتمالاً تا 480000 کیلومتر از سیاره گسترش یافته است.
به طور کلی، به نظر می رسد که سیستم حلقه یک پدیده نسبتاً پایدار برای زحل است. در مقابل، اعتقاد بر این است که حلقه مشتری یک سیستم پویا است که دائماً خودتنظیم می شود اما طول عمر محدودی دارد. حلقه مشتری ظاهراً به این دلیل وجود دارد که برخی اجسام به طور مداوم حلقه را با ماده تغذیه می کنند یا اجسام کشف نشده در خود حلقه وجود دارند که ذرات را تولید می کنند. در مورد حلقه های اورانوس، اطلاعات نسبتا کمی در مورد آنها وجود دارد.
با بازگشت به حلقه ها، در میان آنها جریان های باریکی وجود دارد که از مدار دایره ای منحرف می شوند. لبه‌های برخی از حلقه‌ها ناهموار هستند و خود تحت فشار گرانشی ماهواره‌ها تاب می‌خورند و خم می‌شوند و امواجی را تشکیل می‌دهند. امواج مارپیچی، حلقه های بیضوی، در هم تنیدگی عجیب حلقه های باریک... فهرست کردن همه شگفتی های حلقه ها دشوار است.

کاسینی چه آموخت؟

ایستگاه کاسینی در 15 اکتبر 1997 راه اندازی شد. کاسینی برای اینکه خود را در مدار زحل بیابد، مجبور شد یک مانور ترمز مورد انتظار و مهم را انجام دهد. بخشی از این مانور را در این جدول تصاویر مشاهده می کنید.

		مدتها پیش مانور با دقت محاسبه شد و کل برنامه عمل در حافظه رایانه داخلی ذخیره شد. و اکنون روز مورد انتظار، اول جولای 2004، که طراحان و دانشمندان منتظر آن بودند، فرا رسیده است. در ساعت 2:11 به وقت گرینویچ، کاسینی از به اصطلاح گره صعودی مسیر عبور کرد و بر صفحه حلقه های زحل غلبه کرد و دقیقاً بین دو حلقه بیرونی نازک به نام F و G لغزید.

تاثیرگذار نیست؟ (حتی چنین تصاویر کوچک). در حال حاضر فضاپیمای کاسینی تصاویر و اطلاعات زیادی در مورد سیاره و حلقه ها و ماهواره های زحل دریافت کرده است.

منشا حلقه های زحل برای مدت طولانی اعتقاد بر این بود که یک ماهواره بی دقت به زحل نزدیک شده و توسط نیروهای جزر و مدی آن تکه تکه شده است. اما داده های وویجر این باور عمومی را رد کرد. اکنون مشخص شده است که حلقه‌های زحل (و سایر سیارات نیز) بقایای یک ابر دور سیاره‌ای عظیم به طول میلیون‌ها کیلومتر هستند. ماهواره ها از نواحی بیرونی این ابر شکل گرفتند و در نواحی داخلی تشکیل ماهواره ها "تکمیل شد". از آنجایی که سرعت برخوردهای متقابل هنگام نزدیک شدن به یک سیاره افزایش می یابد، در نزدیکی هر سیاره منطقه ای وجود دارد که ذرات با رسیدن به اندازه خاصی شروع به جدا شدن از برخوردهای متقابل می کنند. میلیاردها سال برخورد - و ذرات 10 متری به چنان حالت شلی رسیده اند که با کوچکترین ضربه ای با سرعت میلی متر بر ثانیه فرو می ریزند. هر ذره بزرگ یک چرخه کامل از تخریب تا بازسازی را طی چند روز یا چند هفته طی می کند. این رقابت متقابل که از تشکیل ماهواره‌های بزرگ جلوگیری می‌کند، با دوری از سیاره ضعیف می‌شود و در فاصله‌ای مقداری از ماده به ماهواره تبدیل می‌شود و برخی هنوز در حالت تکه تکه - به شکل حلقه‌ها - است. به هر حال، حلقه ها قبلاً در طول عمر خود یک تریلیون انقلاب انجام داده اند - بسیار بیشتر از ماهواره ها یا سیارات در مدار خود. مجموع جرم حلقه های یخی زحل با جرم میماس ماهواره آن که شعاع آن 200 کیلومتر است قابل مقایسه است. چرا حلقه ها صاف هستند؟ مسطح شدن آنها نتیجه رویارویی دو نیروی اصلی است: گرانشی و گریز از مرکز. جاذبه گرانشی سیستم را از همه طرف فشرده می کند و چرخش از فشرده شدن در سراسر محور چرخش جلوگیری می کند، اما نمی تواند از صاف شدن آن در امتداد محور جلوگیری کند. این منشاء دیسک های کیهانی مختلف از جمله حلقه های سیاره ای است.

حلقه های زحل زیباترین پدیده در منظومه شمسی هستند.

اولین کسی که حلقه های زحل را دید چه کسی بود؟

حلقه های زحل اولین بار توسط دانشمند ایتالیایی گالیله گالیله در سال 1610 مشاهده شد، زمانی که تلسکوپی را که ساخته بود به سمت زحل نشانه رفت. او برداشت خود را چنین بیان کرد: "زحل دو گوش دارد." کریستین هویگنس هلندی با استفاده از تلسکوپ قوی تر در سال 1655 چیزی را دید که گالیله ندیده بود. او حلقه های باشکوهی را در اطراف زحل مشاهده کرد که در فضا معلق بودند.

حلقه ها گویی از سیاره ای به رنگ زرد مایل به قهوه ای کم رنگ آویزان شده اند، در پرتوهای خورشید دور می درخشند و می درخشند. زحل نیز مانند مشتری، یک دنیای گازی غول پیکر است که در اتمسفر هیدروژنی و ابرهای یخی از آمونیاک و یخ آب پوشیده شده است. سطح این سیاره یک فلز مایع شبیه هیدروژن است. حلقه های درخشان زحل از آب یخ زده - یخ ساخته شده اند.

مواد مرتبط:

چرا نئون می درخشد؟

حلقه های زحل از چه چیزی ساخته شده اند؟

آنها از تکه های یخ با اندازه های مختلف تشکیل شده اند - از مکعب هایی که در یک لیوان نوشابه جا می شوند تا کوه های یخی متوسط. وقتی از دور به آن نگاه کنیم، به نظر می رسد که قطعات یخ چندین حلقه عریض را تشکیل می دهند که با سرعت 72000 کیلومتر در ساعت به دور زحل می چرخند. قبل از وویجر 1 و وویجر 2 که زحل را با عبور از فاصله نزدیک از کنار آن بررسی می کردند، بسیاری از دانشمندان معتقد بودند که سه یا چهار حلقه یخی وجود دارد که به دور زحل می چرخند.

اولین تصاویری که توسط فضاپیما فرستاده شد یک مکاشفه بود. به جای چند حلقه، چندین هزار حلقه وجود داشت. اینجا و آنجا شکاف های عمیقی بین حلقه ها قابل مشاهده بود، اما در بیشتر موارد حلقه ها بسیار نزدیک به هم قرار داشتند، مانند شیارهایی در یک دیسک فشرده.

حقیقت جالب:هر حلقه زحل از صدها هزار قطعه یخ تشکیل شده است.

دوربین‌های فضاپیمای وویجر از حلقه‌ها خیلی دور بودند و نمی‌توانستند تصاویری با کیفیت از تک تک تکه‌های یخ به دست آورند. اما از تصاویر مشخص می شود که حلقه ها بسیار نازک هستند: ستاره ها از طریق آنها قابل مشاهده هستند. سورپرایز دیگر. اتصالات شفاف بین حلقه ها تکه های یخی به قطر یک تا نود کیلومتر است که به آنها سوراخ می گویند. نباید با قمرهای واقعی زحل اشتباه گرفته شود. اعتقاد بر این است که نیروی جاذبه سوراخ ها به همراه گرانش ماهواره های واقعی زحل، جهت گیری فضایی حلقه ها را تعیین می کند.