Saturnas yra viena didžiausių ir paslaptingiausių Saulės sistemos planetų. Saturno žiedai slepia daugybę paslapčių. Jau du šimtus penkiasdešimt metų žmonija bando atsakyti į klausimą, kodėl jie plokšti ir ploni. Kai buvo atsakyta į šį klausimą, atsirado dešimtys naujų. Ir kiekvienas naujas atsakymas kelia vis daugiau klausimų, kurių vis daugėja tyrinėjant Saulės sistemą.
Atidarymo žiedai
Galilėjus pirmasis 1610 m. per teleskopą pamatė Saturno žiedus. Tačiau jis tai laikė planetos anomalija. Savo atradimą jis užšifravo lotyniška anagrama, kuri išvertus skamba taip: „Stebėjau aukščiausią trigubą planetą“. 1656 metais Huygensas pirmą kartą pamatė žiedą ant Saturno. Jis rašė, kad Saturnas yra apsuptas plonu plokščiu žiedu, niekur nesiliečiančiu su planeta ir pasvirusiu į ekliptikos plokštumą. Giovanni Cassini 1675 m. nustatė, kad tai nėra vienas ištisinis žiedas. Jis pamatė du žiedus, kuriuos skiria erdvė. Ši erdvė vėliau buvo vadinama Cassini padaliniu (arba tarpu).
Tyrimai 18-19 dšimtmečiai
Tolesni Saturno tyrimai nepriartino mokslininkų prie žiedų struktūros ir jų atsiradimo priežasčių išaiškinimo. Paslapčių ką tik pridėta. Ilgą laiką buvo manoma, kad planeta turi du kietus ir plonus žiedus. Laplasas, atlikęs skaičiavimus, atsižvelgdamas į gravitacinio lauko įtaką, 1787 m. padarė išvadą, kad žiedų yra daug tūkstančių ar milijonų. Jis tikėjo, kad žiedai buvo tvirti ir primena gimnastikos lankus.
Prancūzų mokslininkas E. Roche nustatė mažiausią atstumą, kuriuo objektai gali būti veikiami Saturno gravitacinio lauko. Jis nustatė, kad tai 2,44 spindulio. (Vėliau jis buvo vadinamas Roche limitu). Arčiau nei šis atstumas, gravitacinis laukas sunaikins visus kietus ar skystus palydovus. Šiame spinduliu yra Saturno žiedai. Išorinis žiedų dydis yra 2,3 planetos spindulio. Jei jie būtų kieti arba skysti, gravitacinis laukas juos suplėšytų.
James Clerk Maxwell dalyvavo fizinės žiedų sandaros tyrime. Jo išvados rodo, kad Saturno žiedai gali būti sudaryti iš mažų dalelių. Šia problema susidomėjo mūsų tautietė Sofija Kovalevskaja. Ji įrodė, kad žiedai negali būti nei kieti, nei skysti. Tyrinėdami Doplerio poslinkius, mokslininkai D. Keeleris ir W. Campbellas išsiaiškino, kad dalelės juda orbitomis, kurios neprieštarauja dangaus mechanikos dėsniams.
Tyrimai XX amžiuje
XX amžiaus šeštajame dešimtmetyje, naudojant spektrinę analizę, buvo nustatyta, kad Saturno žieduose yra daugužšaldytas vanduo. Tai buvo labai svarbu. Pagaliau pavyko išsiaiškinti, iš ko pagaminti Saturno žiedai. Be ledo, žieduose rasta metano, sieros junginių, vandenilio, amoniako ir geležies junginių. Iš kosminių zondų gauta išskirtinė informacija. „Pioneer“(1979 m.) ir du „Voyagers“(1980 ir 1981 m.) praskrido pro Saturną. 1997 metais prasidėjo Cassini-Huygens misija. Zondas perdavė unikalią informaciją, kuri dar turi būti analizuojama. Huygens zondas nusileido ant didžiausio Saturno palydovo Titano, o žmonės Žemėje girdėjo kito pasaulio garsus, matė kalnus ir lygumas.
Žiedų paslaptys
Šiandien surinkta daug informacijos apie Saturno žiedus. Tačiau galutinio, nuoseklaus modelio vis dar nėra. Yra klausimų, kurie laukia atsakymų. Aplink Uraną ir Neptūną buvo aptikti žiedai. Kodėl toks darinys yra tik už asteroidų juostos, o ne jokioje antžeminėje planetoje? Fiziniai procesai, lėmę žiedų susidarymą, yra neaiškūs. Kaip įvyko suspaudimas ir kodėl susidarė šimtai atskirų struktūrų? Kaip žiedų dalelės nesulimpa ir nesimaišo? Žiedai turi magnetinio veidrodžio savybes. Nuo jų atsispindi žiedinės poliarizacijos elektromagnetinės bangos. Iš žiedo A išstumiamas magnetinis laukas, pastebimas stiprus radijo bangų atspindys. B žiede yra stipinai, kurie laukia paaiškinimo. Žiedai turi mažą ryškumą, kuris neatitinka apskaičiuoto. Netoli Saturno žiedų buvo aptikta atmosfera, kurios kilmė nėra aiški. matytasvadinamosios tankio bangos ir daugelis kitų reiškinių, kurie laukia paaiškinimo.
Hipotezės
1986 m. buvo iškelta hipotezė apie ledo, sudarančio Saturno žiedus, superlaidumą. Ledas apskritai yra sudėtingas darinys ir, priklausomai nuo susidarymo sąlygų, gali turėti skirtingas savybes. Superlaidumo buvimas leidžia sukurti nuoseklų fizinį Saturno žiedų modelį, kuris paaiškina daugelį anomalijų.
Kiek žiedų turi Saturnas?
Į šį klausimą taip pat nėra galutinio atsakymo. Šiandien yra 13 pagrindinių žiedų. Jie vadinami lotyniškos abėcėlės raidėmis: A, B, C, D ir tt Tarpai tarp žiedų vadinami skyriais arba plyšiais. Yra Cassini skyriai, Huygenso, Kuiperio, Maksvelo tarpai ir kt. Saturno žiedų skersmuo svyruoja nuo 146 tūkst. km iki 273 tūkst. km. 2009 m. buvo aptiktas Phoebus žiedas, manoma, kad egzistuoja Rėjos žiedas. Jų skersmuo dar tiksliai nenustatytas.
Stebėjimas iš Žemės
Saturno žiedai ne visada matomi iš Žemės. Taip yra dėl to, kad Saturno pusiaujas yra stipriai pasviręs į orbitos aplink Saulę plokštumą, o žiedai yra pusiaujo plokštumoje. Metai Saturne trunka 29,5 Žemės metų, o lygiadienio laikotarpiu Saturne jo žiedai išnyksta žemiškajam stebėtojui. Tada apie 7 metus jie matomi vienoje pusėje. Per saulėgrįžą Saturne jie pasiekia didžiausią matomumą, o po to palaipsniui mažėja, kol tampa visiškai nematomi.
Pastaruoju metuJau daugelį metų planetų astrofizika sparčiai vystėsi. Mokslininkai gavo galimybę panaudoti tarpplanetinių zondų duomenis, kaip sakoma, praktiškai paliesti kosminius objektus. Ateinančiais metais Saturno žiedai turėtų pasidalinti savo paslaptimis su žmonija.
