Новости

10.11.2015 21:00
Рубрика: Общество

Властелины Сатурна

Почему вокруг планет появляются кольца
Феномен колец вокруг планет давно не дает покоя ученым. Скажем, у Земли, Марса, Венеры их нет. Зато они вращаются вокруг планет-гигантов, а у Сатурна вообще их целое семейство. Может, дело в размере? Но кольца есть и у астероидов. Так, вокруг астероида Харикло, диаметром всего 260 км, обнаружено сразу два кольца.

О происхождении колец Сатурна существует несколько гипотез. По одной теории, кольца появились в результате разрушения крупного спутника, случившегося из-за произошедшей около 4 миллиардов лет назад мощной метеоритной бомбардировки. Впрочем, с тем же успехом со спутником могла столкнуться крупная комета или астероид. Разрушение "чужеродного" тела могло произойти из-за влияния гигантского Сатурна, буквально разорвавшего его своим мощным притяжением.

Сторонники другой версии считают, что кольца сформировались из остатков околопланетного облака материи, которые из-за непостоянства притяжения Сатурна не смогли, как у некоторых других планет, сформировать полноценный спутник. Точнее говоря, в спутники превратились лишь внешние области облака, а частицы внутренних областей, вращаясь слишком быстро и беспорядочно, соударялись слишком мощно, постепенно лишь дробясь и становясь все более рыхлыми.

Свою версию предложили ученые МГУ им. Ломоносова. Они задались вопросом, почему кольца постепенно не превращаются в спутники? Ведь за счет сил гравитации пылинки должны слипаться и постепенно расти в размерах. Но почему-то этого не происходило, рост прекращался, когда "ком" достигал определенной величины. Это оставалось загадкой.

Но этого мало. Почему-то частицы росли не хаотично, а подчиняясь жесткой математике. Конкретно по закону "обратных кубов". Суть в том, что, к примеру, частиц размером 2 метра должно быть в 8 раз меньше, чем размером 1 метр, а трехметровых частиц - меньше в 27 раз и т.д. Именно по такому закону космос и построил кольца Сатурна. Как это ему удалось, оставалось тайной.

Ее удалось разгадать международной группе ученых, в которую входят четверо россиян: сотрудники МГУ Анна Бодрова и Владимир Стадничук, а также выпускники этого университета ныне британский профессор Николай Бриллиантов и профессор Бостонского Университета Павел Крапивский.

Ученые досконально изучали все, что происходит в кольцах Сатурна. Известно, что они в основном состоят изо льда различного размера. Вся эта ледяная масса вращается вокруг планеты с колоссальной скоростью, 72 тысячи километров в час. Причем львиная доля ледышек летит примерно с одинаковой скоростью, отклонения в движении ничтожны. И когда они подлетают друг к другу, то слипаются как два снежка, если их соединить вместе. Но в этом огромном единении частиц есть отдельные "индивидуумы", которые позволяют себе лететь значительно быстрей остальных. Эти спринтеры врезаются в "соседа", и обе рассыпаются на мелкие кусочки. Хотя такие сюрпризы довольно редки, но они в конечном счете устанавливают баланс между объединением частиц и их распадом.

Для всей этой космической механики ученые построили математическую модель, которая состоит из большого числа дифференциальных уравнений. Чтобы их решить, пришлось привлечь суперкомпьютер МГУ "Чебышев" - один из мощнейших в Европе. И машина выдала решение, которое раскрыло секрет колец Сатурна. Оказалось, что в них действительно должны быть частицы только определенного размера и подчиняться закону "обратных кубов". Но, пожалуй, самый главный вывод состоит в том, что кольца любого космического тела, будь то планета или астероид, должны подчиняться этому закону.

Крайне важен и другой вывод ученых. Созданный ими для космоса математический аппарат можно применять к самым разным системам, как в природе, так и в индустрии. Везде, где есть частицы, которые могут слипаться при соударениях с малыми скоростями и разрушаться на мелкие осколки при больших скоростях, распределение частиц по размерам будет подчиняться закону обратных кубов.

Справка "РГ"

Первые кольца Сатурна обнаружил знаменитый итальянец Галилео Галилей в 1610 году. Сегодня их уже известно восемь. Они простираются на сотни тысяч километров от центра планеты. В 2009 году было открыто кольцо Феба диаметром более 13 миллионов километров. Львиная доля частиц, из которых сформированы кольца, имеет размер в несколько микрон, но есть "супермены" до десятков метров. А толщина колец от 10 метров до километра. Вся эта ледяная масса несется вокруг Сатурна с колоссальной скоростью, 72 тысячи километров в час.

Много новых данных об этих удивительных феноменах сообщил американский космический аппарат "Кассини", который в 2004 году пролетел между двумя из колец. При пролёте аппарат получил более 100 тысяч ударов микрометеоритами, но серьёзно не пострадал.

В кольцах Сатурна открыты необычные образования - "спицы". Это светлые и тёмные полосы, идущие поперёк колец. Впервые они были обнаружены аппаратами "Вояджер". Ученые предполагают, что кольца могут быть у спутника Сатурна Реи.

Общество Космос РГ-Фото