Что такое кольца Сатурна, как они были открыты и как устроены

Планета Сатурн известна людям с глубокой древности – ведь наблюдать это небесное тело можно и невооружённым глазом. За последние века учёные узнали о нём немало интересного: это вторая (после Юпитера) по величине планета в Солнечной системе, такое же место занимает он по количеству спутников (их у Сатурна 62 – и один из них превосходит по размерам Меркурий)… но главная «визитная карточка» Сатурна – это, конечно же, кольца! Следует заметить, что Сатурн в этом плане не уникален: кольцами обладают все планеты, относящиеся к группе газовых гигантов, но Сатурн в этом плане «рекордсмен» – потому-то его кольца и были открыты раньше других.

Первым заметил их в 1610 г. Галилео Галилей. Правда, его телескоп не позволял рассмотреть кольца как таковые – астроном увидел лишь какие-то неясные придатки по бокам планеты… что это? Может, спутники – как у Юпитера? Галилей не был уверен, и потому запись об открытии зашифровал: Smaismrmielmepoetaleumibuvnenugttaviras – анаграмма латинской фразы «Высочайшую планету тройную наблюдаю». Расшифровать это смог только И.Кеплер, да и то неправильно: «Привет вам, близнецы, Марса порождение». И.Кеплер понял это так, что Галилей открыл два спутника Марса… но это уже другая история: и спутники Марса были открыты намного позднее, и в отношении Сатурна Г.Галилей сомневался в результатах своих наблюдений – словом, первооткрывателем колец Сатурна он не стал.

Честь досталась нидерландскому исследователю Х.Гюйгенсу – и он, как  и Галилей, сначала опубликовал своё открытие в виде анаграммы: «Aaaaaaa, ccccc, d, eeeee, g, h, iiiiiii, llll, mm, nnnnnnnnn, oooo, pp, q, s, ttttt, uuuuu». И только три года спустя – в 1658 г. – он обнародовал расшифровку: «Annulo cingitur, tenui, plano, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinato» – «Кольцом окружен тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклоненным». И всё-таки ясности не было.

Ясность была внесена в 1660 г. благодаря… Э.Торричелли. Этот итальянский физик с необычным именем Эванджелиста не только открыл атмосферное давление, но и знал секрет изготовления линз – если не идеальных, то по крайней мере не уступающих тем, которые мы имеем сейчас (а по тем временам это было чудом). К сожалению, герцог Тосканский приказал ему сохранить это в тайне, а после его смерти вообще пропала всякая надежда что-либо узнать… Но линзы его работы сохранились – вот одна из них и была использована для наблюдения Сатурна в 1660 г. Удалось увидеть не только кольцо, но и тень от него на планете.

Вот мы всё говорим – кольцо, кольцо… а что оно из себя представляет? Первооткрыватель его, Х.Гюйгенс, считал, что это нечто цельное и плотное (этакий обруч на планету надет). А вот итальянец Дж.Кампани, наблюдая Сатурн в созданный им новый телескоп, заметил, что колец не одно, а два: внешнее более тёмное, а внутреннее более светлое (сейчас их обозначают как кольца А и В). А французский учёный П. Роберваль пошёл ещё дальше: он высказал предположение, что кольца Сатурна не сплошные, а состоят из мелких спутников. Об этом же говорит в 1715 г. французский астроном Ж.Кассини – и весьма аргументированно: будь кольцо твёрдым, притяжение Сатурна его разрушило бы.

И хоть подтвердить эту гипотезу с помощью телескопа на тот момент было невозможно, в XVIII в. для исследования колец Сатурна было сделано немало: английский астроном Т.Райт открыл третье кольцо – внутреннее, тёмное (кольцо С в современной терминологии). Он же, а также Дж.Шорт и У.Гершель обнаруживают сложное строение колец: они состоят из множества концентрических «колечек». В XIX в. это подтверждается наблюдениями Г.Кейтера, а Дж.Максвелл теоретически обосновывает, что кольца должны «состоять из бесконечного числа независимых частиц, обращающихся вокруг планеты с различными скоростями». Это подтверждают в 1895 г. Дж.Килер и У.Кэпбэлл: внешняя часть колец вращается медленнее внутренней… такого не могло бы быть, если б кольца были цельными!

Новые факты принёс ХХ век: в 1908 г. оценена толщина колец – 15 км; в 1970 г. анализ спектра колец показывает, что составляющие их частицы покрыты водяным льдом…

Ну, а потом за Сатурн с его спутниками и кольцами берутся космические аппараты: «Пионер-11» (1979 г.), «Вояджер-1» (1980 г.) и «Вояджер-2» (1981 г.), «Кассини-Гюйгенс» (1997 г.), а также космический телескоп «Хаббл».

Что же мы благодаря всему этому знаем сегодня о кольцах Сатурна?  Диаметр их 250 000 км, а толщина, как уже говорилась, местами доходит до 15 км, но именно местами – а по большей части не превышает 1 км. Света они отражают больше, чем сам Сатурн. Частицы, составляющие их, различны – есть маленькие, всего в 1 см, есть и 10-климетровые… но если их собрать вместе, получится диск диаметром всего-навсего в 100 км.

Как Сатурн обзавёлся таким «украшением»? Гипотезы различны: возможно, это разрушенный спутник, возможно – при формировании планеты Сатурн не смог «притянуть» на себя эти частицы…

И наконец – самое неожиданное: у двух спутников Сатурна, Анта и Метона, тоже есть кольца! Их обнаружил космический аппарат «Кассини» в 2008 г. Правда, кольцами в строгом смысле назвать нельзя – они окружают спутники только наполовину, так что учёные предпочитают говорить о «кольцевых арках»… Но всё равно – факт впечатляющий! Надо полагать, система Сатурна преподнесёт нам ещё не один сюрприз!