Они наступают приблизительно один раз в 14-15 лет, когда кольца поворачиваются к нам ребром, и из-за того, что они очень тонки, мы их не видим. Подобным исчезновениям мы обязаны оси вращения Сатурна, а точнее ее наклону к плоскости его орбиты, равному 27 градусам. Именно из-за этого наклона при обращении планеты вокруг Солнца ее кольца, лежащие в плоскости экватора Сатурна, для нас, землян, периодически то раскрываются, то поворачиваются к нам ребром.
Если бы в течение 29.5 лет, то есть за полный период обращения этой планеты по орбите, мы наблюдали за ней с Солнца, то смогли бы увидеть полный цикл изменения вида ее колец. При этом мы бы дважды фиксировали их максимальное раскрытие и дважды — исчезновение (при прохождении плоскости колец через Солнце).
Примерно за 180 суток до того, как плоскость колец пройдет через центр Солнечной системы, она начинает пересекать эллипс земной орбиты, а еще через 180 суток сходит с него. За эти 360 дней Земля либо один раз, либо трижды (в зависимости от ее положения на орбите в момент начала этого интервала) пройдет через плоскость колец. Тогда они и исчезают у нас из вида.
Вот эти мгновения и ловят астрономы, так как только в это время можно не только определить толщину колец, но и увидеть так называемые малые спутники, чей диаметр составляет менее 200 км, и попытаться открыть новые. Ведь самая главная помеха для их наблюдений и поисков — яркое свечение колец — пропадает.
И в самом деле, 13 из 18 известных нам сегодня спутников Сатурна были обнаружены во время исчезновения его колец. Что касается остальных пяти спутников, то Феба была открыта фотографическим путем еще в 1898 году, а вот Пан, Атлас, Прометей и Пандора — по снимкам космических аппаратов "Вояджер-1" и "Вояджер-2", полученным в 1981-1982 годах. Причем вся эта четверка с Земли вообще ни разу не наблюдалась.
Теперь вы, наверное, понимаете, почему с таким нетерпением ждали астрономы очередного периода исчезновения колец Сатурна в 1995-1996 годах. За это время нашей планете предстояло пересечь их плоскость трижды: 22 мая и 10 августа 1995 года, а также 11 февраля 1996 года. Многие обсерватории, даже те, где планеты давно уже не наблюдаются, решили в эти дни направить свои телескопы на Сатурн. Естественно, что не мог остаться в стороне и Космический телескоп им. Хаббла.
Наконец, настал день первого исчезновения колец. Планетологи, затаив дыхание, ждали результатов наблюдений. И вот в Циркуляре Международного астрономического союза №6192 от 27 июля 1995 года сотрудники Ловелловской обсерватории Аманда Бош и Андрей Ривкин сообщили, что с помощью Космического телескопа им удалось открыть четыре ранее неизвестных спутника Сатурна! Такого крупного "улова" не ожидал никто.
Новые луны были обнаружены широкоугольной камерой "Хаббла". Как показали расчеты, они имеют круговые орбиты, лежащие в плоскости колец Сатурна вблизи кольца F. Вновь открытые объекты получили обозначения S/1995 S1, S2, S3 и S4.
Что касается уже известных малых спутников, то все они оказались на своих местах, за исключением Пана, Атласа и Прометея. Отсутствие последних натолкнуло Бош и Ривкина на мысль сравнить элементы орбит вновь открытых объектов с аналогичными данными этой троицы. И действительно, оказалось, что спутник S1 может быть Атласом, a S2 — Прометеем. Радиусы их орбит практически одинаковы, а вот по долготе их положения не совпадают приблизительно на 20°.
Таким образом, в первое исчезновение колец Сатурна у этой планеты были открыты как минимум два новых спутника. Другие два объекта либо тоже являются новыми лунами, либо это уже известные спутники — Атлас и Прометей. Однако в последнем случае предстоит объяснить, почему их положения отличаются от расчетных по долготе.
Теперь все ждали следующего прохождения Земли через плоскость колец Сатурна. Но оно принесло еще больше вопросов, чем ответов. Результатом наблюдений стало обнаружение еще шести новых объектов: трех на Космическом телескопе им. Хаббла и трех с Земли! Причем вся эта гвардия обращалась вокруг Сатурна в том же районе, где были обнаружены первые четыре спутника, то есть вблизи кольца F. И что самое интересное — ни Пана, ни Атласа, ни Прометея вновь найти не удалось.
Открытые на "Хаббле" объекты получили обозначение S/1995 S5, S6 и S7. Когда были определены радиусы их орбит, то оказалось, что у S5 и S6 они совпадают с радиусом орбиты кольца F. Поэтому учеными практически сразу было высказано предположение, что это — скорее скопления частиц или дуги самого кольца, чем вновь открытые спутники.
А вот у S7, так же как и у открытого ранее спутника S2, орбита мало чем отличалась от орбиты Прометея, однако его отставание от расчетного положения Прометея составляло 35°. Между тем, сам S2 теперь отставал от предсказанного положения для Прометея на 19°, а не на 21°, как во время первого прохождения Земли через плоскость колец.
А что же наблюдения с Земли? Обработав несколько сотен снимков, астрономы Парижской обсерватории, Европейской южной обсерватории и Астрономического института на Гавайских островах не только подтвердили наличие спутников, обнаруженных Космическим телескопом им. Хаббла, но и нашли еще три, которые получили обозначения S/1995 S8, S9 и S10. И что самое удивительное, они также обращались вокруг Сатурна в районе кольца F.
К сожалению, третье прохождение Земли через плоскость колец Сатурна 11 февраля 1996 года было чрезвычайно неудобно для наблюдений — Сатурн располагался всего в 30° от Солнца. Поэтому на Космическом телескопе им. Хаббла оно не фотографировалось, а новые снимки с Земли из-за достаточно яркого фона неба не внесли ничего нового в разрешение возникшей проблемы.
В общем, в вашей голове, дорогие читатели, все эти спутники наверняка уже водят большие хороводы. Так что давайте попытаемся разобраться с тем, что же увидели и что не увидели астрономы.
Ближайший к Сатурну спутник — Пан, открытый по снимкам космического аппарата "Вояджер-2", обнаружить так и не удалось. В принципе, это объяснимо, так как это самая маленькая из всех известных нам лун этой планеты. И скорее всего, наши сегодняшние инструменты просто не позволяют увидеть его со столь большого расстояния. Что касается второго по удалению от планеты спутника — Атласа, то его, к сожалению, также увидеть не удалось, по крайне мере там, где ожидалось. Вполне возможно, что Атласом является объект S1, обнаруженный "Хабблом" в первое исчезновение. Подобное предположение позволяет сделать тот факт, что их орбиты совпадают, хотя расчетное положение Атласа отличается от положения S1 по долготе на 25°. Недостаточное количество наблюдений не позволяет ученым сделать окончательные выводы об их тождественности.
Объект S2 с очень большой вероятностью можно отождествить с Прометеем, тем более, что последний так ни разу и не наблюдался. Орбиты их прекрасно совпадают, и многие астрономы пришли к выводу о тождественности этих спутников. Единственная загвоздка — это отставание S2 от расчетного положения для Прометея. Причин этому может быть несколько. Например, вполне возможно, что оно вызвано недавним столкновением Прометея с каким-то телом. Другая выдвинутая астрономами версия заключается в периодических столкновениях Прометея с кольцом F в результате прецессии собственной орбиты, что также могло привести к запаздыванию спутника.
Радиусы орбит объектов S3, S5, S6, S8, S9 и S10 с учетом всех наблюдательных ошибок лежат в пределах кольца F, и нужны дополнительные подтверждения их спутникового происхождения. Однако наиболее вероятно, что они являются наиболее яркими и плотными узлами или дугами самого кольца F.
Что касается объекта S7, то по мнению Фила Николсона, сотрудника Корнельского университета (США), вполне возможно, что это — ранее неизвестный спутник, и что вместе с Прометеем (S2) они обращаются на одной и той же орбите и образуют коорбитальную пару, подобно паре Эпиметей и Янус. А вот про S4 сказать что-либо более определенное довольно сложно, так как после своего открытия он больше ни разу не наблюдался. Может быть, это тоже новый спутник.
Между тем, возникает вполне резонный вопрос: как же это такие крупные образования, размеры которых составляют от 20 до 60 км, не были замечены космическими аппаратами при пролете вблизи этой планеты 15 лет назад? Именно этот вопрос натолкнул Николсона на очень интересную гипотезу, согласно которой мы наблюдали вовсе не спутники, а их остатки! Вот ее суть: мы обнаружили большие облака осколков маленьких спутников, разрушенных при столкновении с другими объектами. Ведь как маленькая горстка пыли, брошенная в воздух, может дать большое облако, так и разрушенный спутник может быть более ярким, чем тот, у которого вся масса сжата в отдельное твердое тело. В этом случае то, что мы видели — ни что иное, как новый класс образований в Солнечной системе, дающий ключ к происхождению и эволюции колец Сатурна.
Действительно, один из возможных сценариев их происхождения состоит в том, что они образовались из бесчисленных фрагментов спутников, разрушенных при столкновении с другими телами солнечной системы (возможно кометами). Эта идея подкрепляется тем фактом, что все новые объекты, вращающиеся вокруг Сатурна, находятся вблизи узкого кольца F, которое расположено между большими лунами этой планеты и ее главными кольцами. Спутники в этой области могут быть легко превращены приливным влиянием Сатурна в облако мелких осколков, если до этого они были раздроблены ударом какого-либо тела. В конечном итоге образовавшийся рой вполне может распространиться по всей орбите, формируя новое кольцо.
Следующее прохождение Земли через плоскость колец Сатурна произойдет 4 сентября 2009 года. Однако наблюдать это явление с Земли будет невозможно из-за того, что Сатурн будет находиться всего в 11° от Солнца. Во время следующего пересечения 22 марта 2025 года Сатурн также будет близок к нашему дневному светилу — всего в 10°. Хорошие условия для наблюдения этого явления будут во время тройного прохождения Земли через плоскость колец Сатурна в 2038-2039 годах. Но есть все предпосылки к тому, что ждать так долго нам не придется. Разрешением вопроса, касающегося существования новых малых спутников Сатурна, должен будет заняться готовящийся к старту в октябре 1997 года космический аппарат "Кассини". Он достигнет окрестностей этой планеты в 2004 году и, несомненно, принесет нам немало новых сведений как о самой планете, так и ее спутниках.
Система Сатурна
Кольца — вот главная достопримечательность Сатурна. Именно они делают его непохожим ни на одну другую планету Солнечной системы. И хотя Юпитер, Уран и Нептун также являются окольцованными планетами, их кольца не идут ни в какое сравнение с сатурнианскими.
Помимо хорошо заметных в телескоп ярких колец С, В и А (они перечислены в порядке удаления от планеты) астрономы различают еще четыре кольца. Первое из них, D, располагается внутри кольца С и простирается буквально до самых верхних слоев атмосферы Сатурна. Кольцо F, самое узкое из всех, как бы опоясывает кольцо А. Следом за ним в порядке удаления от планеты находится довольно разреженное кольцо G, а заканчивается вся эта система кольцом Е, самым широким из всех.
Пространства между кольцами астрономы называют делениями. Самые крупные из них — деление Кассини, между кольцами А и В, а также деление Энке, находящееся внутри кольца А. Их можно увидеть даже в любительские телескопы.
Кроме самых больших в Солнечной системе колец, Сатурн обладает еще и целой свитой спутников — их у него восемнадцать. Ближайший к планете — Пан. Он обращается вокруг Сатурна внутри кольца А в делении Энке. На сегодня это самая маленькая из всех известных нам лун Сатурна — ее диаметр составляет всего лишь около 10 км. Следующим идет Атлас. Его орбита располагается с внешней стороны кольца А, и как говорят астрономы, он является "пастухом" этого кольца. Это значит, что он воздействует на него своим гравитационным полем и удерживает образующие его внешний край частицы от "разбегания". Аналогичными спутниками-пастухами, но только кольца F, являются Прометей и Пандора, обращающиеся с его внутренней и внешней сторон соответственно.
Далее идет довольно интересная пара — Эпиметей и Янус. Эти спутники примечательны тем, что обращаются вокруг Сатурна практически по одной и той же орбите, вечно гоняясь друг за другом. Такие луны астрономы называют коорбиталь-ными. Помимо этой пары аналогичную связку образуют Диона с Еленой. Также на одной орбите обращаются Тефия, Телесто и Калипсо, их астрономы величают лангранжианами.
И конечно, рассказывая о системе Сатурна, нельзя не упомянуть о самой крупной из его лун — Титане. Его блеск равен 8.3m, и его можно увидеть в небольшой телескоп и даже в бинокль.