Спутники Сатурна

Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.astronaut.ru/bookcase/books/klv/text/03.htm
Дата изменения: Sun Jun 2 12:50:46 2013
Дата индексирования: Fri Feb 28 05:50:30 2014
Кодировка: Windows-1251
Поисковые слова: р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п

Спутники Сатурна

Система спутников Сатурна еще более сложна. Общее число их, включая ряд малых спутников, открытых в 1980 г. при пролете возле Сатурна космических аппаратов, составляет 17. Часть наиболее крупных спутников (вместе с планетой) показана на первой странице обложки. В 1980 г. были получены телевизионные снимки всех 17. Крупным планом сняты открытые еще в XVII- XVIII вв. Мимас, Энцелад, Тефия, Диона и Рея. Мельче получились снимки Гипериона и Япета. На снимках обнаружено также несколько совсем маленьких тел, которые зарегистрированы как отдельные точки. В число 17 спутников они не входят.
Название 'ледяные' спутники наиболее соответствует спутникам Сатурна. Некоторые из них имеют среднюю плотность 1,0 г/см³, что больше соответствует водяному льду. Плотность других несколько выше, но тоже невелика. Например, Рея, пятый классический спутник Сатурна, имеет плотность 1,3 г/см³. Присутствие большого количества льда в составе спутников Сатурна - это прямое указание на их образование в зоне низких температур, которые и ныне характерны для внешней части Солнечной системы. Согласно существующим теориям в период формирования планет на периферии протопланетного облака температуры были очень низкими, и легкие летучие вещества, такие, как водяной пар, конденсировались преимущественно на периферии.
Рассмотрим некоторые особенности системы спутников Сатурна. Их основные небесно-механические данные приводятся в табл. 3, причем названия тех 9 из них (классических), которые были известны в докосмическую эпоху, подчеркнуты.

Таблица 3
Спутники Сатурна

В течение 1979-1981 гг. открыто 8 новых спутников Сатурна, причем некоторые открыты наземными средствами благодаря прохождению Земли через плоскость колец.
Спутники планеты и ее кольца предлагают небесной механике несколько загадок, которые как раз и возникли, когда в период 1979-1980 гг. происходило такое прохождение. Кстати, прохождения повторяются один раз в 14-15 лет. Это редкое явление наблюдалось, например, в 1966 г., а затем в конце 1979 г. и начале 1980 г. Первый раз Земля прошла через плоскость колец 27 октября 1979 г., второй раз-12 марта I960 г. В этот период кольца были повернуты к Земле ребром и почти не были видны, что астрономы использовали для поисков слабых образований вблизи Сатурна. В 1980 г. впервые удалось наблюдать с Земли кольцо Е в виде слабого повышения яркости на расстоянии 80 тыс. км от внешнего края наружного кольца А. Но этим дело не ограничилось. Используя современную астрономическую технику, несколько групп исследователей объявили о новых удивительных открытиях. Например, по орбите Дионы, четвертого крупного спутника, движется еще один спутник. Он находится вблизи лагранжевой точки L 4.
Здесь следует сказать несколько слов о том, что такое 'лагранжевы точки'. Среди знаменитых задач теоретической астрономии есть такие, решению которых. посвятили свою жизнь целые поколения специалистов. Такова знаменитая 'задача трех тел', в которой рассматривается динамика трех гравнтирующих масс (т. е.. взаимно влияющих друг на друга). Задача отличается чрезвычайной сложностью, если рассматривать ее в общем виде. Но некоторые частные решения были найдены давно. Так, в работах Лагранжа было показано, что если одно из трех тел намного массивнее других, то устойчивой может быть конфигурация, когда два тела меньшей массы находятся на одной и той же орбите, на расстоянии 60њ друг от друга, в так называемых точках L 4 и L 5. Возможно даже присутствие на одной и той же орбите трех тел, также разделенных углами по 60њ. Такие спутники называются коорбитальными (существуют и другие точки Лагранжа).
Спутник 1980 S 6 находится именно в такой 'гравитационной ловушке', двигаясь впереди крупного спутника Диона, примерно в 72њ, причем, по некоторым данным, 'качается' относительно точки L 4 и даже может приблизиться к Дионе с тыльной стороны, после чего, отставая, расходится с нею. Как ни странно, позади Дионы, в другой лагранжевой точке, спутника нет.
Все вновь открытые спутники сравнительно малы no-размерам, имеют геометрическое альбедо 0,3-0,5 и неправильную, за одним исключением, форму. Среди них впервые были обнаружены так называемые спутники 'пастухи' (иногда их по аналогии с английским термином называют 'сторожевыми собаками'). Кольцо A (внешнее из классических) обладает очень резким краем, что трудно объяснить в рамках старых представлений о динамике колец. Кроме того, в нескольких тысячах километров от внешнего края кольца A находится одно из самых удивительных колец Сатурна - кольцо F. Оно очень узкое, причем иногда удается наблюдать его свитым из нескольких колец-'шнуров'. Исследование динамики этих колец и близких к ним небольших спутников показало, что именно спутники поддерживают резкую границу колец F и А (а возможно, определяют и другие их особенности). Своим гравитационным воздействием спутники как бы фокусируют движение отдельных частиц в кольцах, не допуская их выпадения из общего ансамбля.
Орбиты малых спутников, обладающих этими особенностями, располагаются следующим образом. У самого внешнего края кольца A, на среднем расстоянии от центра Сатурна 137670 км, находится 'пастух' кольца A, 1980 S 28 (Атлас), размерами около 20 км. 1980 S 27 и 1980 S 26 - соответственно внутренний и .внешний 'пастухи' кольца F с размерами 70х40 и 55х40 км и средним радиусом орбит 139353 и 141700 км. Два коорбитальных спутника, 1980 S 1 и 1980 S 3 (Янус и Эпиметий), немного больше: 110х90 км и 70х55 км. Их орбиты отличаются всего на 50 км: 151422 и 151472 км. На орбите Тефии (294700 км) в лагранжевых точках L 4 и L 5 находятся маленькие тела размером 50-60 км, 1980 S 25 и 1980 S 13 (Калипсо и Телесто), первое из которых, может, имеет более или менее правильную шаровую форму. Наконец, в точке L 4 на орбите Дионы (377500 км) находится такое же маленькое тело - 1980 S 6.
Большое количество спутников малых размеров должно указывать на какие-то специфические условия формирования системы Сатурна. Не исключено, что они образовались в результате разрушения сравнительно крупного небесного тела в результате его столкновения, например, с астероидом или с ядром большой кометы. Заманчиво предположить, что из менее крупных обломков могло образоваться и само кольцо Сатурна.
Перейдем к классическим (крупным) спутникам Сатурна. Все они (кроме Фебы) находятся в синхронном вращении, т. е. постоянно обращены к Сатурну одной стороной. Масса, плотность и отражательные свойства этой группы спутников приведены в табл. 4. Спутники, указанные в таблице, известны давно, но данные о размерах, альбедо и средней плотности либо существенно уточнены, либо установлены впервые.

Таблица 4
Классические спутники Сатурна

? Название	Масса, г	Средняя плотность, г/см³	Альбедо
1. Мимас	3,8х10²²	1,2	0,6
2. Энцелад	7,2х10²²	1,1	1,0
3. Тефия	6,2х10²³	1,0	0,8
4. Диона	1,0х10²⁴	1,4	0,6
5. Рея	2,4х10²⁴	1,3	0,6

Название или обозначение	Радиус орбиты, тыс.км	Орбитальн. период, сут	Эксцентриситет орбиты	Наклон. орбиты к экватору планеты, град.	Радиус спутника, км.	Год открытия
S XV (Атлас)	137,67	0,602	0,002	0,3	(19х13)	1980
1980 S 27	139,35	0,613	0,004	0	70х50х37	1980
1980 S 26	141,70	0,629	0,004	0,1	59х42х33	1980
Янус	151,47	0,695	0,007	0,1	110х95х80	1966
Эпиметий	151,42	0,694	0,009	0,3	70х57х50	1966
Мимас	158,54	0,942	0,020	1,52	196	1789
Энцелад	238,04	1,370	0,004	0,02	250	1789
Тефия	294,67	1,888	0	1,86	530	1684
Телесто	294,67	1,888	-	-	(12х11)	1980
Калипсо	294,67	1,888	-	-	15х12х8	1980
Диона	377,42	2,737	0,002	0,02	560	1684
1980 S 6	377,42	2,737	0,005	0,2	(18х15)	1980
Рея	572,04	4,518	0,001	0,35	765	1672
Титан	1221,86	15,945	0,029	0,33	2575	1655
Гиперион	1481,1	21,277	0,104	0,43	175х117х100	1848
Япет	3561,3	79,331	0,028	(7,52)	730	1671
Феба	12954	550,4	0,163	175	110	1898