Los anillos de Saturno son un sistema de formaciones planas concéntricas de hielo y polvo ubicadas en el plano ecuatorial del planeta Saturno . Los anillos principales se nombran en letras latinas en el orden en que fueron descubiertos. Han sido estudiados por varias estaciones interplanetarias automáticas (AMS), especialmente en detalle por la nave espacial Cassini . De hecho, tienen una estructura compleja, dividiéndose en numerosos anillos más delgados separados por los llamados espacios. La vista desde la Tierra depende en gran medida de la ubicación de Saturno en órbita.
El primero en ver los anillos de Saturno fue Galileo Galilei : en 1610 los observó con su telescopio con un aumento de 20x, pero no los identificó como anillos. Creyó ver a Saturno "triple", con dos apéndices de naturaleza desconocida a los lados, y cifró esto como un anagrama smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras . Fue descifrado como lat. Altissimum planetam tergeminum obseruaui “Observé el triple planeta más alto” [1] - la transcripción se publicó en una carta de Galileo a Giuliano de Medici el 13 de noviembre de 1610 [2] . En 1612, los anillos se vieron de canto, por lo que se volvieron invisibles cuando se observaron a través de un telescopio, lo que desconcertó a Galileo. Más tarde reaparecieron [3] .
Christian Huygens fue el primero en sugerir que Saturno está rodeado por un anillo. Un científico holandés construyó un telescopio refractor con un aumento de 50x, mucho más grande que el telescopio de Galileo, a través del cual observó Saturno. Huygens publicó los resultados de la observación en 1656 también en forma de anagrama [1] en su obra "De Saturni Luna observatio nova" [4] . Dio la decodificación del anagrama en 1659 en la obra "Systema Saturnium": lat. Annulo cingitur, tenui, plano, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinato [5] ( El anillo está rodeado por una delgada, plana, que no se toca en ninguna parte, inclinada hacia la eclíptica [1] ).
En 1675, Giovanni Domenico Cassini determinó que el anillo de Saturno constaba de dos partes, separadas por una brecha oscura, que más tarde se denominó división (o brecha) de Cassini . En el siglo XIX , V. Ya. Struve sugirió llamar anillo A a la parte exterior y anillo B a la parte interior [6] .
En 1837, Johann Franz Encke notó una brecha en el anillo A, que se denominó división Encke [6] . Un año más tarde, Johann Gottfried Galle descubrió un anillo dentro del anillo B [7] [8] , pero su descubrimiento no fue tomado en serio y fue reconocido solo después del redescubrimiento de este anillo en 1850 por W.C. Bond , D.F. Bond y W.R. Daves [9 ] ; se conoció como el anillo C, o anillo de crespón [10] .
En un momento, Laplace sugirió que los anillos de Saturno consisten en una gran cantidad de anillos enteros más pequeños [10] . En 1859, James Clerk Maxwell demostró que Laplace no tenía toda la razón: los anillos no pueden ser formaciones sólidas sólidas, porque entonces serían inestables y se desgarrarían. Sugirió que los anillos están compuestos de muchas partículas pequeñas [10] . En su único trabajo astronómico, publicado en 1885, Sophia Kovalevskaya demostró que los anillos no pueden ser ni líquidos ni gaseosos [11] . La suposición de Maxwell fue probada en 1895 por observaciones espectroscópicas de los anillos por Aristarkh Belopolsky en Pulkovo y James Edward Keeler en el Observatorio Allegheny [12] .
Desde el comienzo de la era espacial (mediados del siglo XX), cuatro AMS han volado en la región de los anillos de Saturno . Así, en 1979, el Pioneer 11 AMS se acercó a la capa de nubes de Saturno a una distancia de 20.900 km . Según los datos transmitidos por Pioneer-11, se descubrieron el anillo F [13] y el anillo G [14] . Se midió la temperatura de los anillos: −203 °C en el Sol y −210 °C en la sombra de Saturno [15] . En 1980, la Voyager 1 AMS se acercó a la capa de nubes de Saturno a una distancia de 64.200 km [16] . Según las imágenes de la Voyager 1, se encontró que los anillos de Saturno consisten en cientos de anillos estrechos [14] . Desde los lados exterior e interior del anillo F, se descubrieron dos satélites "pastor", más tarde llamados Prometeo y Pandora ) [17] . En 1981, la Voyager 2 AMS se acercó a Saturno a una distancia de 161 000 km de su centro [18] . Utilizando un fotopolarímetro que falló en la Voyager 1, la Voyager 2 pudo observar los anillos a una resolución mucho mayor y descubrir muchos anillos nuevos [19] .
Luego, en 2004, Cassini AMS se acercó a la capa de nubes de Saturno a una distancia de 18.000 km y se convirtió en un satélite artificial de Saturno [20] . Las imágenes de Cassini son hasta ahora las más detalladas de todas las obtenidas, a partir de ellas se han descubierto nuevos anillos [21] . Así, en 2006, fueron descubiertos en las órbitas de los satélites de Pallene [22] y Janus y Epimetheus [23] .
Hace relativamente poco tiempo, en 2009, con la ayuda del telescopio espacial infrarrojo Spitzer , se descubrió el anillo más grande, el anillo de Phoebe, con un diámetro de más de 10 millones de kilómetros [24] [25] .
Además, los científicos asumieron la presencia de un sistema de anillos cerca de la luna Rea de Saturno , pero esta conjetura no fue confirmada [25] .
Hay 2 hipótesis principales:
Así, según uno de los modelos propuestos por el estadounidense Robin Canap , el motivo de la formación de los anillos fueron varias absorciones sucesivas por parte de Saturno de sus satélites. Casi todos los satélites grandes (una vez y media del tamaño de la Luna) formados en los albores del Sistema Solar cayeron gradualmente en las entrañas de Saturno debido a la influencia gravitatoria. En el proceso de descender de sus órbitas a lo largo de una trayectoria en espiral, fueron destruidos. Al mismo tiempo, el componente ligero de hielo permaneció en el espacio, mientras que los componentes minerales pesados fueron absorbidos por el planeta. Posteriormente, el hielo fue capturado por la gravedad del próximo satélite de Saturno, y el ciclo se repitió. Cuando Saturno capturó el último de sus satélites originales, que se convirtió en una bola de hielo gigante con un núcleo mineral sólido, se formó una “nube” de hielo alrededor del planeta, cuyos fragmentos tenían de 1 a 50 kilómetros de diámetro y formaron el anillo primario de Saturno. En términos de masa, superó el sistema moderno de anillos en 1000 veces, pero durante los siguientes 4.500 millones de años, las colisiones de los bloques de hielo que lo formaron llevaron a la trituración del hielo al tamaño de granizo. Al mismo tiempo, la mayor parte de la materia fue absorbida por el planeta y también se perdió durante la interacción con asteroides y cometas, muchos de los cuales también fueron destruidos por la gravedad de Saturno [27] .
Según otra teoría, según los cálculos de un grupo de científicos japoneses y franceses, los anillos se formaron durante la destrucción de grandes cuerpos celestes del cinturón de Kuiper , cuyo acercamiento a menudo tuvo lugar durante el Bombardeo Pesado Tardío hace 4 mil millones de años. [28] .
El plano de circulación del sistema de anillos coincide con el plano del ecuador de Saturno [29] , es decir, está inclinado con respecto al plano de la órbita alrededor del Sol en 26,7°. Los anillos son un disco kepleriano, es decir, sus partículas realizan rotación diferencial , razón por la cual chocan constantemente entre sí. Estas colisiones se convierten en una fuente de energía térmica y son la causa de la división en anillos más delgados. Además de este factor, la asimetría de la gravedad de Saturno, su campo magnético y la interacción con sus satélites también provocan fluctuaciones en las órbitas de las partículas que componen los anillos, sus desviaciones de la forma circular y la precesión [30] .
Los anillos consisten en hielo de agua con mezclas de polvo de silicato [31] y compuestos orgánicos. La proporción y composición de las impurezas determinan las diferencias en el color y brillo de los anillos [32] . El tamaño de partícula del material en ellos es de centímetros a decenas de metros; la mayor parte de la masa está formada por partículas con un tamaño del orden de un metro [30] . En algunas partes de los anillos, las partículas finas están compuestas de nieve [31] . El grosor de los anillos es extremadamente pequeño en comparación con su ancho (principalmente de 5 a 30 m), mientras que la sustancia en sí ocupa solo alrededor del 3% del volumen (todo lo demás es espacio vacío) [30] . La masa total de material detrítico en el sistema de anillos se estima en 3×10 19 kilogramos [30] [25] .
Nombre | Distancia al centro de Saturno, km | Ancho, kilometros | Espesor, m | Peculiaridades |
---|---|---|---|---|
anillo D | 67.000–74.500 [33] | 7500 [25] | No tiene un límite interno definido, pasa suavemente a las capas superiores de la atmósfera de Saturno [31] ; contiene pequeños cristales de agua y hielo de metano [34] . | |
Anillo C | 74 500–92 000 [33] [31] | 17 500 [25] | 5 [33] | También llamado interno, está formado por partículas de hasta 2 m de tamaño [31] , contiene alrededor de 1/3000 de la masa total del material de fragmentación de los anillos [25] . |
brecha de colombo | 77 800 | alrededor de 150 [25] | Contiene un pequeño anillo en su interior que está en resonancia orbital con Titán [25] . | |
hendidura maxwell | 87 490 [33] | 270 | ||
brecha de bonos | 88 690—88 720 | treinta | ||
Brecha de Dave | 90 200—90 220 | veinte | ||
Anillo B | 92 000–117 580 [33] | 25 500 [25] | 5—10 [33] | El más brillante de todos los anillos [31] ; contiene en sí mismo el satélite S/2009 S 1 ; rasgos distintivos: formaciones verticales en el borde exterior con una altura de más de 2,5 kilómetros [25] , así como perturbaciones causadas por la interacción con el satélite Mimas [30] [32] ; detalles radiales (los llamados "spokes", ing. Spokes ), cuya naturaleza aún no está del todo clara [35] . |
División de Cassini | 117 580–122 170 [33] | ~4500 [25] | 20 [33] | Contiene en sí mismo un material que se asemeja en color y espesor óptico al material del anillo C (partículas con un tamaño promedio de 8 m [31] ), así como rendijas “reales” [25] ; está en una resonancia orbital 2:1 con Mimas [30] . |
brecha de Huygens | 117 680 | 300 [25] | ||
brecha de Herschel | 118 183—118 285 | 102 | ||
hendidura de russell | 118 597—118 630 | 33 | ||
brecha de jeffrey | 118 931—118 969 | 38 | ||
Brecha de Kuiper | 119 403—119 406 | 3 | ||
Hendidura de Laplace | 119 848—120 086 | 238 | ||
Brecha de Bessel | 120 236—120 246 | diez | ||
hendidura de Barnard | 120 305—120 318 | 13 | ||
Anillo A | 122 170–136 775 [33] [31] | 14 600 [25] | 10-30 [33] [25] | También se le llama externo, está formado por partículas de hasta 10 m de tamaño [31] , es considerado uno de los más jóvenes, contiene los satélites Pan , Daphnis , Atlas y grandes lagunas [25] ; hay perturbaciones en el límite interior causadas por la interacción con el satélite Janus [30] . |
Brecha de Encke | 133 590 [33] | 325 [25] [32] | Coincide con la órbita del satélite de Pan [32] . | |
hendidura de Keeler | 136 530 [33] | 32-47 [34] | ||
división roche | 136 800—139 380 | 2580 | ||
E/2004 S1 | 137 630 [32] | 300 [36] | ||
E/2004 S2 | 138 900 [32] | 300 [36] | ||
Anillo F | ~140 130–140 180 [29] [33] | 30–500 [25] | Está sostenido gravitacionalmente por las lunas "pastoras" Prometeo y Pandora [25] [34] ; la órbita es ligeramente alargada: e = 0.0026 [33] | |
Anillo de Jano - Epimeteo (R/2006 T 1) | ~151 500 [37] | 5000 [23] [37] | Consiste en partículas eliminadas de la superficie de las lunas de Jano y Epimeteo por colisiones con varios cuerpos [23] | |
anillo G | 166 000–175 000 [25] | ~9000 [25] | Cerca del borde exterior está el satélite Egeon , que ha reunido alrededor de sí mismo un pequeño arco denso hecho de material anular, que se extiende sobre 1/6 del círculo [25] . | |
Anillo de Pallena (R/2006 T 2) | ~212 000 [37] | 2500 [23] [37] | Consiste en partículas expulsadas de la superficie de la luna de Pallena por colisiones con varios cuerpos [23] . | |
anillo E | 181 000–483 000 [33] | 300 000 | La principal fuente de material son los géiseres de Encelado [25] | |
Anillo de Phoebe | ~ 6,000,000–16,300,000 [ 24 ] [25] | ~ 6.000.000 [24] [25] | Se compone principalmente de pequeñas partículas de hasta 10 cm de diámetro, la fuente del material es el polvo que sopla Phoebe , por lo tanto, al igual que su órbita, está inclinada 27 ° en relación con otros anillos [24] [25] . |
Dado que el plano de los anillos coincide con el plano del ecuador de Saturno y, a su vez, está fuertemente inclinado con respecto al plano de la órbita de Saturno, en casi 27 grados, la vista de los anillos desde la Tierra depende en gran medida de la ubicación de Saturno. en órbita alrededor del Sol [38] y, en mucha menor medida, en la posición de la Tierra en su órbita (debido al hecho de que la órbita de Saturno está inclinada con respecto al plano de la eclíptica en 2,5 grados). Un año en Saturno dura 29,5 años terrestres, durante este período:
En cada próximo año en Saturno, para los observadores terrestres, sucede lo mismo con sus anillos. Para 2022, las últimas revelaciones máximas fueron en 1988, 2002 y 2016; las desapariciones fueron en 1995 [38] y 2009. Cada 14 años, la apertura de los anillos aumenta, el polo norte de Saturno y el lado de sus anillos que mira hacia él son visibles [39] .
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