Zbog njih, mnogi Saturna smatraju najlepšom planetom Sunčevog sistema. Ko god ih je posmatrao teleskopom a kamoli video fotografije sa sondi 'Vojadžer'ili 'Kasini', slaže se sa tom konstatacijom.

s1

Krunski nakit

Saturnovi prstenovi – ima ih bezbroj – sastoje se od nebrojenih čestica veličine prašine pa do desetak metara u prečniku koje kruže oko planete. Čestice su preko 99% sačinjene od vodenog leda, sa primesama jedinjenja gvožđevog oksida i silicijuma. I pored obilja podataka kojima raspolažemo, niko sa sigurnošću ne zna kako je formiran prsten – neki smatraju da je tvorevina skorašnja, a neki da je tu od nastanka solarnog sistema. Još od XVIII veka i Laplasa, većina doživljava Saturnove prstenove kao seriju manjih prstenova, ali to nije tačno jer stvarnih praznina u prstenu ima tek nekoliko. Pravilnije je o prstenovima razmišljati kao o seriji anularnihprstenova[1]sa koncentričnim lokalnim maksimumimam i minimumima po pitanju sjaja i gustine.

Prsteni imaju brojne brazde u kojima gustina čestica dramatično opada: dve su nastale zbog dva meseca koji su tu smešteni, a mnoge druge su nastale usled orbitnih rezonanci sa Saturnovim mesecima. Preostale brazde su neobjašnjive. Interesantno je tek 2009. Špicerov teleskop otkrio da se daleko iza glavnih prstenova nalazi Febin prsten, nagnut za 27 stepeni u odnosu na druge prstenove i koji, kao i Feba, rotira retrogradno!

s2
Talase izaziva mali mesec koji prolazi kroz pukotinu između dva prstena.

s3
Snimak od pre skoro 40 godina 'Vojadžera 2'na kome se vidi prsten sa paocima i 4 satelita, od kojih dva prave senke na planeti.

s4
'Vojadžer'
je snimio prstenove sa detaljima o kojima Galilej nije mogao ni da sanja...

Do sada su prstenove iz blizine istražile 4 sonde – 'Pionir 11', dva 'Vojadžera'i najdetaljnije 'Kasini'. Dobijali su oznake prema redosledu otkrivanja. Glavni prstenovi su označeni (ako se gleda od planete) CBA, sa Kasinijevom brazdom koja odvaja prstenove BA. Najbliži planeti je izuzetno taman prsten D, a posle prstena A se nalazi uski prsten Fa posle njega dva slabo vidljiva GE. Koliko god povećavali rezoluciju, prstenovi pokazuju neverovatan broj različitih tvorevina, čiji se jedan broj da objasniti gravitacijom Saturnovih meseci, ali većina je neobjašnjiva.

Fizičke osobine

Prvi koji je dokučio njihovu pravu prirodu bio je slavni Hajgens[2], pet decenija posle Galileja koji ih je prvi uočio. Sistem prstenova počinje na visini od 6.630 km iznad ekvatora planete, što je samo 10 procenata Saturnovog poluprečnika, a njegov ukupan prečnik je skoro milion kilometara. Debljina prstenova je od 10 metara do 1 km[3], a smatra se da je čak 99,9% čestica napravljeno od leda! Glavni prstenovi su sastavljeni oč komadića leda veličine kocke šećera pa do veličine kombija. Ipak, prstenovi sadrže relativno malo materijala – svega 40 milijarditih delova Saturnove mase – jer bi njihova ukupna masa bila dovoljna da se napravi jedno telo od svega 100 kilometara u prečniku! Najnovija istraživanja 'Kasinija'sugerišu da materijala možda ima i triput više, ali to nama lično ništa ne menja na stvari.

Dve najveće pukotine u prstenovima, Kasinijeva i Enkeova, mogu da se uoče i sa Zemlje, ali 'Vojadžeri' su otkrili da prstenovi imaju hiljade praznina i užih prstenova. Neke praznine nastaju posle prolazaka malih satelita kao što je Pan (a neke ćemo verovatno tek otkriti), a neke nastaju usled gravitacionih efekata malih 'pastirskih' satelita (kao što Prometeus i Pandora u F prstenu). 'Kasini'je otkrio da Saturnovi prstenovi poseduju sopstvenu atmosferu, nezavisnu od planete. Sastoji se od molekula kiseonika i vodonika koje stvara ultraljubičasta svetlost sa Sunca koja udara u vodeni led koji stuže sa kriovulkana Enkelada. [4]. Svi su primetili da Saturn pokazuje složene promene u sjaju, što je najvećim delom izazvano uglom prstenova prema Suncu.

s5
Većina je ubeđena da se oko Saturna okreće gramofonska ploča...

s6

Nastanak prstenova

Postoji više validnih teorija o nastanku unutrašnjih prstenova Saturna. U XIX veku, Eduard Rošje zaključio da je prsten nekada bio mesec nazvan Veritaskoji se usled gravitacije planete raspao na komade. Drugi su tvrdili da se neki sličan mesec fatalno sudario sa kometom ili asteroidom. Treći veruju da to nikad nije bilo neko telo, već da se radi o neutrošenom materijalu preostalom iz vremena formiranja Saturna.

s7

s8

Najprihvaćenija je teorija da su prstenovi ostaci meseca prečnika 500 km, malo većeg od Mimasa. Poslednji put kada su se događali takvi sudari koji su mogli da zbrišu mesec tih dimenzija dogodio se pre oko 4 milijarde godina a mi smo to duhovito nazvali Kasnim teškim bombardovanjem[5].

Novija varijanta koju je predložila američka astrofizičarka dr R.M. Canupkaže da prsten možda predstavlja ostatke plašta velikog objekata (veličine Titana) koji je na kraju spiralno pao na Saturn. U to vreme, prsten je bio oko 1000 puta masivniji i deblji od današnjeg; materijal iz spoljnjih delova prstena se taložio na Saturnove mesece udaljenije od Tetisa[6], čime se objašnjava manjak stenovitog materijala u građi većine ovih meseci. Naknadni sudari ili kriovilkanska evolucija Enkelada mogli bi da budu uzroci gubitka leda sa tog meseca, povećavajući njegovu gistinu na 1,61 g/cm3, u poređenju sa vrednostima od 1,15 za Mimas i 0,97 za Tetis.

Sjaj i čistoća vodenog leda u Saturnovim prstenovima se često uzima kao dokaz da je tvorevina mnogo mlađa od Saturna, možda samo 100 miliona godina stara, jer bi verovatno meteorska prašina dovela do potamljenja prstenova. Ipak, izgleda da se materijal u prstenovima može da reciklira, čime je moguće objasniti neke materijale u prstenima. Očekuju se dalje analize...

Mada možda postoje od nastanka planete, sigurno je da čitav sistem prstenova nije stabilna formacija i da se njihova količina stalno obnavlja - verovatno mehaničkim i gravitacionim krunjenjem većih satelita...

Mnoga pitanja ostaju i dalje otvorena: zašto je, recimo, B prsten toliko izbrazdaniji od A prstena? Ili, otkud tolika različitost površinske strukture u prstenovima, na šta ukazuju fine razlike u njihovoj boji. U isto vreme, u pojedinim prstenovima preovladavaju boje koje su iste kao i pojedine pletenice u nekim drugim prstenovima, što indicira da se materijali u prstenovima ne ”miksuju” i da mogu da budu isti jako dugo vremena. Čudo!

Podele i građa prstenova

Najgušći delovi sistema prstenova čine prstenove A i B, koji su razdvojeni Kasinijevom brazdom, nazvanom po čoveku koji ju je otkrio[7]. Zajedno sa C prstenom, koji je otkriven 1850, ovi delovi čine glavne prstenove. Oni su gušći i sadrže veće čestice nego ostali prstenovi sastavljeni uglavnom od prašine. Ti prstenovi uključuju D prsten (odmah iznad oblaja planete), G i E prstenove i ostale posle glavnih prstenova. Ti difuzni prstenovi se zovu 'prašnjavim' jer su im čestice veličine hiljaditog dela milimetra; hemijski, kao i sve druge čestice, i one su uglavnom sačinjene od vodenog leda. Uski F prsten, koji leži odmah posle A, mnogo je teže okarakterisati; neki njegovi delovi su jago gusti, ali sadrži i veliki deo čestica veličine dima.

s9
Crtež iz moje knjige predstavlja glavne prstenove. Njihova širina je preko 270.000 km!

s10Najtamniji je E prsten. Za razliku od onih bližih, A, B i C prstenova, koji su svetli, E je prašnjav i taman. To je relativno veliki prsten, prečnika 3-8 Saturna i širine oko 300.000 km. Taj prsten rotira za 33 sata

Podaci o Saturnovim prstenovima

Naziv

Poluprečnik

(km)

Period

(sati)

Optčka

dubina[8]

Veličina

čestica

(cm)

Masa

(kg)

Vrhovi Saturnovih oblaka

 

60.268

10,66

-

-

-

D prsten

66.900-74.510

4,9-5,6

10-6-10-5

10-100 pm

?

C prsten

74.658-92.000

5,6-7,9

0,05-0,35

1-500

1,10x1018

Kolombova praznina

 

77.800

-

-

-

-

Titanova pletenica

 

77.871

-

-

-

-

Maksvelova praznina

87.491

-

-

-

?

B prsten

 

92.000-117.580

7,9-11,4

0,4-2,5

1-500

2,80x1019

Kasinijeva brazda

 

117.580-122.170

11,4-12,1

0,05-0,15

1-750

0,5x1018

Hajgensova praznina

 

117.680

-

-

-

-

A prsten

122.170-136.775

12,1-14,3

0,4-1,0

1-500

6,20x1018

Enkeova brazda

 

133.589

13,8

-

-

-

Kilerova praznina

 

136.530

-

-

-

-

R/2004 S1

 

137.630

?

?

?

?

R/2004 S2

138.910

?

?

?

?

F prsten, sredina

 

140.180

14,9

0,01-0,6

0,01pm -10

1017±1

Janus/Epimeteus. prsten

 

149.000-154.000

-

-

?

?

G prsten

170.000-175.000

19,9

106

< 0,03 pm

107 (?)

Pelenin prsten

211.000-213.000

-

-

?

?

E prsten

 

181.000-483.000

~ 33

1,5x10-5

1 pm

7x108

Febin prsten

 

~4.000.000->13.000.000

?

?

?

?

[Poluprečnici su dati u milionima kilometara i mereni su od središta planete.] Tabela je preuzeta iz moje knjige u kojoj sam 2003. koristio u to vreme najpouzdanije Nasine podatke. Danas se podela malo razlikuje…

s11
Snimak sa strane (ugao 4 stepena) 'Kasinija' Saturnovih prstenova C, B i A (s leva na desno; ako se slika posvetli, videće se krajnje desno i slabi F pojas). Gornja slika: prirodni kolor mozaik 'Kasinijeve' uskougaone kamere iz decembra 2004. Donja: simulirani izgled konstruisan iz radio-okultacionih osmatranja iz maja 2005. Boja na donjoj slici je dodata da bi se dobile informacije o veličini čestica).

D prstenje prvi prsten, najbliži planeti. 'Vojadžer 2' je unutar njega uočio 3 mala prstena označena sa D73, D72 i D68. Samo 25 godina kasnije, 'Kasini' je utvrdio da je D72 postao značajno deblji i difuzniji i da se pomerio ka planeti za 200 km. U prstenu su uočeni talasi vertikalne visine 2-20 m sa periodom koji vremenom raste (sa 60 km 1995. na 30 km 2006.).

C prstenje širok ali taman prsten smešten unutar B prstena. Debljina mu je oko 5 metara a širina oko 17.500 km. Pošto se samo 5-15% Sunčeve svetlosti blokira prilikom prolaska kroz njega, kada se gleda odozgo prsten izgleda skoro providan.

Kolombova prazninase nalazi blizu unutrašnje ivice C prstena. U praznini se nalazi mali elipsasti Titanov prsten koji je u rezonanci sa Titanom.

Maksvelova prazninase nalazi unutar spoljnjeg dela C prstena. Sadrži gust deo prstena, koji nosi Maksvelovo ime. U oba prstena su uočeni talasi, ali nije otkriven nijedan mesec koji bi ih izazivao.

B prstenje najveći, najsvetliji i najmasivniji prsten. Procenjeno je da je debljine 5-15 metara, a oko 99% svetlosti koja bi trebala da prođe kroz njega je je blokirano. Ovaj prsten ima veliki broj varijacija u gustini i sjaju, od kojih su skoro svi neobjašnjivi. Ima puno koncentričnih prstenova, mada nema bijednu pukotinu. Zadivljujuće je da pri spoljnjoj ivici prsten ima nekakve vertikalne strukture visine 2,5 km koje štrče iz ravni glavnog prstena.

s12
B prsten u visokoj rezoluciji (3 km/px). Tamni mali prsten u sredini ima širinu 40 km a trake na desnoj strani 300-500 km. Zašto su tako oštre ivice – niko ne zna.

s13
Spoljnja ivica B prstena. Vide se senke koje bacaju vertikalne strukture koje možda prave neki neotkriveni mali objekti. Iznad je Kasinijeva brazda.

s14
'Kasinijeva' slika B prstena pod faznim uglom od 144° snimljena 2009. Lepo se vide čudnovate radijalne 'žbice', za koje se ranije mislilo da nastaju gravitacionim perturbacijama. Iako se istina ne zna, veruje se da nastaju usled električnih naelektrisanja nastalih ili usled munja u Saturnovoj atmosferi ili usled udara mikrometeoroida  u prstenove.

Kasinijeva brazdase nalazi između dva najmarkantnija Saturnova prstena – A i B – i nastala je gravitacionim uticajem Mimasa. Brazda je široka preko 4.500 km. 'Vojadžer 2' je izmerio da se u njoj nalaze tela veličine do osam metara. Iako sa Zemlje izgleda tamna, zapravo sadrži bezbrojne male prstenove.

s15

s16
U A prstenu su 2006. otkriveni mali meseci ('moonlets') prečnika par stotina km, premali da bi bili direktno snimljeni. Ali 'Kasini' je 'video' smetnje  koje oni prave a koji se zovu 'propeleri'. Procenjuje se da takvih objekata ima hiljade takvih objekata. Jedan koji je duže praćen je dobio ime Bleriot.

s17
Lokacije 4 prva mala meseca otkrivenih u prstenu A.

A prstenje najdalji od velikih i sjajnih prstenova. Unutrašnja granica mu je Kasinijeva brazda a spoljnja orbita malog meseca Atlas. Spoljnja ivica prstena je u rezonanci 7:6 sa Janusom i Epimeteusom. Ostale rezonance prave talase u A prstenu, a neki naučnici kažu da je fizika njihovog nastanka ista kao kod nastanka spiralnih krakova kod galaksija!

Enkeova brazdaje jasno uočljiva u A prstenu. Široka je oko 325 kilometara. Već smo rekli da se unutar nje nalazi mesec Pan i makar jedna tanka pletenica čestica. Obe navedene brazde mogu se uočiti i sa Zemlje.

Kilerova prazninaje 42 km rupa u A prstenu, oko 250 km od spoljnje ivice prstena. Prostor čisti mali mesec Dafnis otkriven 2005. i on prilikom prolaska kao neki brod pravi talase u praznini. Pošto je Dafnis malo nagnut u odnosu na ravan prstena, talasi imaju vertikalnu komponentu koja ih podiže 1,5 km iznad ravni.

s18
Dafnisovi talasi prave senku na prstenu A.

R/2004 S 1je privremena oznaka za novootkriveni mali i tanki prsten oko Saturna. Nalazi se između prstenova A i F. U njemu se nalazi mesec Atlas.

R/2004 S 2je privremena oznaka za sledeći novootkriveni skoro nevidljivi prsten. Nalazi se između orbita Atlasa i Prometeja. Oba prstena je otkrio ”Kasini” 9. septembra 2004. godine.

Tamni Janus/Epimetejev prsten, širok oko 5.000 kilometara i sastavljen od čestica sitne zaleđene prašine, nalazi se na orbitama ova dva satelita. Otkrio ga je ”Kasini” 2005. godine.

s19
Spoljnji prstenovi se dobro vide tek kada ih osvetli Sunce u pozadini.

Pelenin prstenje tamni prašnjavi prsten, širok oko 2.500 kilometara, nastao je od čestica izbačenih čestim udarima meteoroida u površinu Pelene.

Difuzni E prstenje predzadnji najdalji segment čitave strukture, koji se na svom početku graniči Mimasovom orbitom, a završava Reinom. Čine ga mikroskopske čestice leda ili prašine koje ispuštaju Enkeladovi kriovulkani. Za razliku od glavnih prestenova, E prsten je debeo preko 2000 km i povećava se sa udaljenošću od enkelada. 

s20
Osvetljeni E prsten, sa Enkeladom. Na južnom polu meseca se vidi erupcija gejzira.

Febin prstenje najdalji i ogroman – gledan sa Zemlje, ima prividnu veličinu kao dva puna Meseca! ali je ipak praktično nevidljiv. Čine ga čestice prečnika oko 10 cm. Okreće se oko planete na udaljenosti oko 180-250 poluprečnika Saturna. Njegovo postojanje se vezuje za sudare mikrometeorita sa Febom, tako da se i on okreće retrogradno u ravni koja leži u ravni Saturnove orbite, pa je stoga nagnuta za 27° u odnosu na ekvatorsku ravanSaturna i ostalih prstenova.

Zanimljivo je da Saturnov drugi najveći mesec Reamožda takođe ima sopstveni trodelni prsten 

s21
Ovde se lepo vidi veličina Febinog diska. Uokviren je snimak Špicerovog infracrvenog kosmičkog teleskopa koji ga je otkrio.

[1]Anulusi su u matematici prstenasti objekti omeđeni sa dve koncentrične kružnice.

[2]  Holandski fizičar, matematičar i astronom Kristijan Hajgens(Christiaan Huygens, 1629-95) rodom je iz Haga. Njutn ga je smatrao za "najelegantnijeg matematičara" i pravog sledbenika matematičke tradicije starih Grka.

 Stvorio je Talasnu teoriju svetlosti. Otkrio je nove metode poliranja sočiva, što je dovelo do poboljšanja u optici, te je svojim ručno pravljenim teleskopom prvi izmerio veličinu jedne planete. Prvi je pretpostavio da je Venera pokrivena oblacima, a prvi je nacrtao i jednu površinsku pojedi- nost na Marsu (džinovsku tamnu visoravan Syris Major). Prvi je izračunao dužinu Marsovog dana. Prvi je 1659. godine ustanovio da Saturn poseduje prsten, a 1655. otkriva Titan, najveći prirodni satelit u Sunčevom sistemu.

[3]  Kada bi planeta bila dimenzija fudbalskog igrališta, prsten bi bio debeo tek poput lista papira.

[4]Ne treba se ložiti – to se samo zove atmosfera.  Ako bi se kondenzovala i prostrla preko prstena, bila bi debela tek 1 atom! Atmosferu je uočio Hablov teleskop – kako – ne pitaj!

[5]Ko voli katastrofe,evo mu štiva!

[6]15. satelit po redu počev od površine planete. Prvi je S/2009 S 1. Tetis spada u grupu tzv. velikih satelita čiji se poluprečnici mere stotinama km. Saturn ima 62 satelita, od kojih 53 imaju imana a samo 13 imaju prečnike preko 50 km. Sedam je dovoljno veliko da budu elipsoidni, a od njih su samo 2 (Titan i Rea) loptasta.

[7]  Giovanni Domenico Cassini(1625-1712), francuski astronom i inženjer italijanskog porekla i prof. astronomije na Univerzitetu Bolonja, pored ove pojave otkrio je i 4 Saturnova meseca, crvenu fleku na Jupiteru (1665.), i prvi koji je merio zodijačku svetlost. Vršeći posmatranja Marsa s različitih tački na Zemlji (1672.), preko paralakse je odredio njegovu udaljenost, a time je i prvi put određena tačna veličina našeg planetnog sistema. Merio je rotaciju Jupitera i njegovu spljoštenost, a napravio je i najbolju mapu Meseca do pronalaska fotografije.

 Danas njegovo ime nose po jedan krater na Mesecu i Marsu, tamna površina na Japetu, jedan asteroid, jedna upadljiva pukotina u Saturnovom prstenu, tri zakona kretanja Meseca, jedna svemirska misija na Saturn, jedna matematička jednakost, Web server, itd.

 Poznat je i kao Kasini I, jer je imao sina Žaka (Jacquet, Kasini II), unuka Sezara Fransoa (Cesar-Franjois, Kasini III) i praunuka Žana Dominika (Jean-Domenique, Kasini IV), koji su se svi bavili astronomijom i 120 godina držali Parisku opservatoriju, sve do Francuske revolucije.

[8]  To je mera transparentnosti. Predstavlja broj čestica koje se suprotstavljaju prolasku svetlosti kroz atmosferu ili neki drugi medijum.

 Zamislimo da se nalazimo u magli i da posmatramo neki predmet koji se nalazi neposredno ispred naših očiju. Vidimo ga jasno i kažemo da je njegova optička dubina 0. Kako se udaljavamo, optička dubina opada, i kad dođe do vrednosti 1, kažemo da nam je predmet nevidljiv. Ako se i dalje udaljavamo, optička dubina i dalje opada i predstavlja broj rasipanja fotona pre nego dopre do nas. Ako je optička dubina manja od 0,1 to znači da je vidljivost kristalna, dok npr. 4 govori da je sredina tako gusta da je nemoguće videti Sunce u sred dana.

  Za vreme maglovitih jutara u Beogradu, opt. dubina je oko 1,0 dok je vrednost tokom prosečnog dana na Marsu oko 0,5.

 Često se mesto fotosfere neke zvezde, gde je opt. dubina 1, definiše kao ”površina”. To znači da svaki foton iz fotosfere ima u proseku samo jedno odbijanje pre nego što dopre do nas, tj. fotosfera predstavlja mesto gde neka zvezda prestaje da bude transparentna za fotone i tada kažemo da se tu nalazi njena ”površina”, mada znamo da su zvezde gasovite i nemaju stvarnu površinu.

Zbog njih, mnogi Saturna smatraju najlepšom planetom Sunčevog sistema. Ko god ih je posmatrao teleskopom a kamoli video fotografije sa sondi 'Vojadžer'ili 'Kasini', slaže se sa tom konstatacijom.

Krunski nakit

Saturnovi prstenovi – ima ih bezbroj – sastoje se od nebrojenih čestica veličine prašine pa do desetak metara u prečniku koje kruže oko planete. Čestice su preko 99% sačinjene od vodenog leda, sa primesama jedinjenja gvožđevog oksida i silicijuma. I pored obilja podataka kojima raspolažemo, niko sa sigurnošću ne zna kako je formiran prsten – neki smatraju da je tvorevina skorašnja, a neki da je tu od nastanka solarnog sistema. Još od XVIII veka i Laplasa, većina doživljava Saturnove prstenove kao seriju manjih prstenova, ali to nije tačno jer stvarnih praznina u prstenu ima tek nekoliko. Pravilnije je o prstenovima razmišljati kao o seriji anularnihprstenova[1]sa koncentričnim lokalnim maksimumimam i minimumima po pitanju sjaja i gustine.

Prsteni imaju brojne brazde u kojima gustina čestica dramatično opada: dve su nastale zbog dva meseca koji su tu smešteni, a mnoge druge su nastale usled orbitnih rezonanci sa Saturnovim mesecima. Preostale brazde su neobjašnjive. Interesantno je tek 2009. Špicerov teleskop otkrio da se daleko iza glavnih prstenova nalazi Febin prsten, nagnut za 27 stepeni u odnosu na druge prstenove i koji, kao i Feba, rotira retrogradno!

Talase izaziva mali mesec koji prolazi kroz pukotinu između dva prstena.

Snimak od pre skoro 40 godina 'Vojadžera 2'na kome se vidi prsten sa paocima i 4 satelita, od kojih dva prave senke na planeti.

'Vojadžer'je snimio prstenove sa detaljima o kojima Galilej nije mogao ni da sanja...

Do sada su prstenove iz blizine istražile 4 sonde – 'Pionir 11', dva 'Vojadžera'i najdetaljnije 'Kasini'. Dobijali su oznake prema redosledu otkrivanja. Glavni prstenovi su označeni (ako se gleda od planete) CBA, sa Kasinijevom brazdom koja odvaja prstenove BA. Najbliži planeti je izuzetno taman prsten D, a posle prstena A se nalazi uski prsten Fa posle njega dva slabo vidljiva GE. Koliko god povećavali rezoluciju, prstenovi pokazuju neverovatan broj različitih tvorevina, čiji se jedan broj da objasniti gravitacijom Saturnovih meseci, ali većina je neobjašnjiva.

Fizičke osobine

Prvi koji je dokučio njihovu pravu prirodu bio je slavni Hajgens[2], pet decenija posle Galileja koji ih je prvi uočio. Sistem prstenova počinje na visini od 6.630 km iznad ekvatora planete, što je samo 10 procenata Saturnovog poluprečnika, a njegov ukupan prečnik je skoro milion kilometara. Debljina prstenova je od 10 metara do 1 km[3], a smatra se da je čak 99,9% čestica napravljeno od leda! Glavni prstenovi su sastavljeni oč komadića leda veličine kocke šećera pa do veličine kombija. Ipak, prstenovi sadrže relativno malo materijala – svega 40 milijarditih delova Saturnove mase – jer bi njihova ukupna masa bila dovoljna da se napravi jedno telo od svega 100 kilometara u prečniku! Najnovija istraživanja 'Kasinija'sugerišu da materijala možda ima i triput više, ali to nama lično ništa ne menja na stvari.

Dve najveće pukotine u prstenovima, Kasinijeva i Enkeova, mogu da se uoče i sa Zemlje, ali 'Vojadžeri' su otkrili da prstenovi imaju hiljade praznina i užih prstenova. Neke praznine nastaju posle prolazaka malih satelita kao što je Pan (a neke ćemo verovatno tek otkriti), a neke nastaju usled gravitacionih efekata malih 'pastirskih' satelita (kao što Prometeus i Pandora u F prstenu). 'Kasini'je otkrio da Saturnovi prstenovi poseduju sopstvenu atmosferu, nezavisnu od planete. Sastoji se od molekula kiseonika i vodonika koje stvara ultraljubičasta svetlost sa Sunca koja udara u vodeni led koji stuže sa kriovulkana Enkelada. [4]. Svi su primetili da Saturn pokazuje složene promene u sjaju, što je najvećim delom izazvano uglom prstenova prema Suncu.

Većina je ubeđena da se oko Saturna okreće gramofonska ploča...

Nastanak prstenova

Postoji više validnih teorija o nastanku unutrašnjih prstenova Saturna. U XIX veku, Eduard Rošje zaključio da je prsten nekada bio mesec nazvan Veritaskoji se usled gravitacije planete raspao na komade. Drugi su tvrdili da se neki sličan mesec fatalno sudario sa kometom ili asteroidom. Treći veruju da to nikad nije bilo neko telo, već da se radi o neutrošenom materijalu preostalom iz vremena formiranja Saturna.

Najprihvaćenija je teorija da su prstenovi ostaci meseca prečnika 500 km, malo većeg od Mimasa. Poslednji put kada su se događali takvi sudari koji su mogli da zbrišu mesec tih dimenzija dogodio se pre oko 4 milijarde godina a mi smo to duhovito nazvali Kasnim teškim bombardovanjem[5].

Novija varijanta koju je predložila američka astrofizičarka dr R.M. Canupkaže da prsten možda predstavlja ostatke plašta velikog objekata (veličine Titana) koji je na kraju spiralno pao na Saturn. U to vreme, prsten je bio oko 1000 puta masivniji i deblji od današnjeg; materijal iz spoljnjih delova prstena se taložio na Saturnove mesece udaljenije od Tetisa[6], čime se objašnjava manjak stenovitog materijala u građi većine ovih meseci. Naknadni sudari ili kriovilkanska evolucija Enkelada mogli bi da budu uzroci gubitka leda sa tog meseca, povećavajući njegovu gistinu na 1,61 g/cm3, u poređenju sa vrednostima od 1,15 za Mimas i 0,97 za Tetis.

Sjaj i čistoća vodenog leda u Saturnovim prstenovima se često uzima kao dokaz da je tvorevina mnogo mlađa od Saturna, možda samo 100 miliona godina stara, jer bi verovatno meteorska prašina dovela do potamljenja prstenova. Ipak, izgleda da se materijal u prstenovima može da reciklira, čime je moguće objasniti neke materijale u prstenima. Očekuju se dalje analize...

Mada možda postoje od nastanka planete, sigurno je da čitav sistem prstenova nije stabilna formacija i da se njihova količina stalno obnavlja - verovatno mehaničkim i gravitacionim krunjenjem većih satelita...

Mnoga pitanja ostaju i dalje otvorena: zašto je, recimo, B prsten toliko izbrazdaniji od A prstena? Ili, otkud tolika različitost površinske strukture u prstenovima, na šta ukazuju fine razlike u njihovoj boji. U isto vreme, u pojedinim prstenovima preovladavaju boje koje su iste kao i pojedine pletenice u nekim drugim prstenovima, što indicira da se materijali u prstenovima ne ”miksuju” i da mogu da budu isti jako dugo vremena. Čudo!

Podele i građa prstenova

Najgušći delovi sistema prstenova čine prstenove A i B, koji su razdvojeni Kasinijevom brazdom, nazvanom po čoveku koji ju je otkrio[7]. Zajedno sa C prstenom, koji je otkriven 1850, ovi delovi čine glavne prstenove. Oni su gušći i sadrže veće čestice nego ostali prstenovi sastavljeni uglavnom od prašine. Ti prstenovi uključuju D prsten (odmah iznad oblaja planete), G i E prstenove i ostale posle glavnih prstenova. Ti difuzni prstenovi se zovu 'prašnjavim' jer su im čestice veličine hiljaditog dela milimetra; hemijski, kao i sve druge čestice, i one su uglavnom sačinjene od vodenog leda. Uski F prsten, koji leži odmah posle A, mnogo je teže okarakterisati; neki njegovi delovi su jago gusti, ali sadrži i veliki deo čestica veličine dima.

Crtež iz moje knjige predstavlja glavne prstenove. Njihova širina je preko 270.000 km!

Najtamniji je E prsten. Za razliku od onih bližih, A, B i C prstenova, koji su svetli, E je prašnjav i taman. To je relativno veliki prsten, prečnika 3-8 Saturna i širine oko 300.000 km. Taj prsten rotira za 33 sata

Podaci o Saturnovim prstenovima

Naziv

Poluprečnik

(km)

Period

(sati)

Optčka

dubina[8]

Veličina

čestica

(cm)

Masa

(kg)

Vrhovi Saturnovih oblaka

 

60.268

10,66

-

-

-

D prsten

66.900-74.510

4,9-5,6

10-6-10-5

10-100 pm

?

C prsten

74.658-92.000

5,6-7,9

0,05-0,35

1-500

1,10x1018

Kolombova praznina

 

77.800

-

-

-

-

Titanova pletenica

 

77.871

-

-

-

-

Maksvelova praznina

87.491

-

-

-

?

B prsten

 

92.000-117.580

7,9-11,4

0,4-2,5

1-500

2,80x1019

Kasinijeva brazda

 

117.580-122.170

11,4-12,1

0,05-0,15

1-750

0,5x1018

Hajgensova praznina

 

117.680

-

-

-

-

A prsten

122.170-136.775

12,1-14,3

0,4-1,0

1-500

6,20x1018

Enkeova brazda

 

133.589

13,8

-

-

-

Kilerova praznina

 

136.530

-

-

-

-

R/2004 S1

 

137.630

?

?

?

?

R/2004 S2

138.910

?

?

?

?

F prsten, sredina

 

140.180

14,9

0,01-0,6

0,01pm -10

1017±1

Janus/Epimeteus. prsten

 

149.000-154.000

-

-

?

?

G prsten

170.000-175.000

19,9

106

< 0,03 pm

107 (?)

Pelenin prsten

211.000-213.000

-

-

?

?

E prsten

 

181.000-483.000

~ 33

1,5x10-5

1 pm

7x108

Febin prsten

 

~4.000.000->13.000.000

?

?

?

?

[Poluprečnici su dati u milionima kilometara i mereni su od središta planete.] Tabela je preuzeta iz moje knjige u kojoj sam 2003. koristio u to vreme najpouzdanije Nasine podatke. Danas se podela malo razlikuje…

 

Snimak sa strane (ugao 4 stepena) 'Kasinija' Saturnovih prstenova C, B i A (s leva na desno; ako se slika posvetli, videće se krajnje desno i slabi F pojas). Gornja slika: prirodni kolor mozaik 'Kasinijeve' uskougaone kamere iz decembra 2004. Donja: simulirani izgled konstruisan iz radio-okultacionih osmatranja iz maja 2005. Boja na donjoj slici je dodata da bi se dobile informacije o veličini čestica).

D prstenje prvi prsten, najbliži planeti. 'Vojadžer 2' je unutar njega uočio 3 mala prstena označena sa D73, D72 i D68. Samo 25 godina kasnije, 'Kasini' je utvrdio da je D72 postao značajno deblji i difuzniji i da se pomerio ka planeti za 200 km. U prstenu su uočeni talasi vertikalne visine 2-20 m sa periodom koji vremenom raste (sa 60 km 1995. na 30 km 2006.).

C prstenje širok ali taman prsten smešten unutar B prstena. Debljina mu je oko 5 metara a širina oko 17.500 km. Pošto se samo 5-15% Sunčeve svetlosti blokira prilikom prolaska kroz njega, kada se gleda odozgo prsten izgleda skoro providan.

Kolombova prazninase nalazi blizu unutrašnje ivice C prstena. U praznini se nalazi mali elipsasti Titanov prsten koji je u rezonanci sa Titanom.

Maksvelova prazninase nalazi unutar spoljnjeg dela C prstena. Sadrži gust deo prstena, koji nosi Maksvelovo ime. U oba prstena su uočeni talasi, ali nije otkriven nijedan mesec koji bi ih izazivao.

B prstenje najveći, najsvetliji i najmasivniji prsten. Procenjeno je da je debljine 5-15 metara, a oko 99% svetlosti koja bi trebala da prođe kroz njega je je blokirano. Ovaj prsten ima veliki broj varijacija u gustini i sjaju, od kojih su skoro svi neobjašnjivi. Ima puno koncentričnih prstenova, mada nema bijednu pukotinu. Zadivljujuće je da pri spoljnjoj ivici prsten ima nekakve vertikalne strukture visine 2,5 km koje štrče iz ravni glavnog prstena.

B prsten u visokoj rezoluciji (3 km/px). Tamni mali prsten u sredini ima širinu 40 km a trake na desnoj strani 300-500 km. Zašto su tako oštre ivice – niko ne zna.

Spoljnja ivica B prstena. Vide se senke koje bacaju vertikalne strukture koje možda prave neki neotkriveni mali objekti. Iznad je Kasinijeva brazda.

'Kasinijeva' slika B prstena pod faznim uglom od 144° snimljena 2009. Lepo se vide čudnovate radijalne 'žbice', za koje se ranije mislilo da nastaju gravitacionim perturbacijama. Iako se istina ne zna, veruje se da nastaju usled električnih naelektrisanja nastalih ili usled munja u Saturnovoj atmosferi ili usled udara mikrometeoroida  u prstenove.

Kasinijeva brazdase nalazi između dva najmarkantnija Saturnova prstena – A i B – i nastala je gravitacionim uticajem Mimasa. Brazda je široka preko 4.500 km. 'Vojadžer 2' je izmerio da se u njoj nalaze tela veličine do osam metara. Iako sa Zemlje izgleda tamna, zapravo sadrži bezbrojne male prstenove.

U A prstenu su 2006. otkriveni mali meseci ('moonlets') prečnika par stotina km, premali da bi bili direktno snimljeni. Ali 'Kasini' je 'video' smetnje  koje oni prave a koji se zovu 'propeleri'. Procenjuje se da takvih objekata ima hiljade takvih objekata. Jedan koji je duže praćen je dobio ime Bleriot.

Lokacije 4 prva mala meseca otkrivenih u prstenu A.

A prstenje najdalji od velikih i sjajnih prstenova. Unutrašnja granica mu je Kasinijeva brazda a spoljnja orbita malog meseca Atlas. Spoljnja ivica prstena je u rezonanci 7:6 sa Janusom i Epimeteusom. Ostale rezonance prave talase u A prstenu, a neki naučnici kažu da je fizika njihovog nastanka ista kao kod nastanka spiralnih krakova kod galaksija!

Enkeova brazdaje jasno uočljiva u A prstenu. Široka je oko 325 kilometara. Već smo rekli da se unutar nje nalazi mesec Pan i makar jedna tanka pletenica čestica. Obe navedene brazde mogu se uočiti i sa Zemlje.

Kilerova prazninaje 42 km rupa u A prstenu, oko 250 km od spoljnje ivice prstena. Prostor čisti mali mesec Dafnis otkriven 2005. i on prilikom prolaska kao neki brod pravi talase u praznini. Pošto je Dafnis malo nagnut u odnosu na ravan prstena, talasi imaju vertikalnu komponentu koja ih podiže 1,5 km iznad ravni.

Dafnisovi talasi prave senku na prstenu A.

R/2004 S 1je privremena oznaka za novootkriveni mali i tanki prsten oko Saturna. Nalazi se između prstenova A i F. U njemu se nalazi mesec Atlas.

R/2004 S 2je privremena oznaka za sledeći novootkriveni skoro nevidljivi prsten. Nalazi se između orbita Atlasa i Prometeja. Oba prstena je otkrio ”Kasini” 9. septembra 2004. godine.

Tamni Janus/Epimetejev prsten, širok oko 5.000 kilometara i sastavljen od čestica sitne zaleđene prašine, nalazi se na orbitama ova dva satelita. Otkrio ga je ”Kasini” 2005. godine.

Spoljnji prstenovi se dobro vide tek kada ih osvetli Sunce u pozadini.

Pelenin prstenje tamni prašnjavi prsten, širok oko 2.500 kilometara, nastao je od čestica izbačenih čestim udarima meteoroida u površinu Pelene.

Difuzni E prstenje predzadnji najdalji segment čitave strukture, koji se na svom početku graniči Mimasovom orbitom, a završava Reinom. Čine ga mikroskopske čestice leda ili prašine koje ispuštaju Enkeladovi kriovulkani. Za razliku od glavnih prestenova, E prsten je debeo preko 2000 km i povećava se sa udaljenošću od enkelada. 

Osvetljeni E prsten, sa Enkeladom. Na južnom polu meseca se vidi erupcija gejzira.

Febin prstenje najdalji i ogroman – gledan sa Zemlje, ima prividnu veličinu kao dva puna Meseca! ali je ipak praktično nevidljiv. Čine ga čestice prečnika oko 10 cm. Okreće se oko planete na udaljenosti oko 180-250 poluprečnika Saturna. Njegovo postojanje se vezuje za sudare mikrometeorita sa Febom, tako da se i on okreće retrogradno u ravni koja leži u ravni Saturnove orbite, pa je stoga nagnuta za 27° u odnosu na ekvatorsku ravanSaturna i ostalih prstenova.

Zanimljivo je da Saturnov drugi najveći mesec Reamožda takođe ima sopstveni trodelni prsten 

Ovde se lepo vidi veličina Febinog diska. Uokviren je snimak Špicerovog infracrvenog kosmičkog teleskopa koji ga je otkrio.

 

[1]Anulusi su u matematici prstenasti objekti omeđeni sa dve koncentrične kružnice.

[2]  Holandski fizičar, matematičar i astronom Kristijan Hajgens(Christiaan Huygens, 1629-95) rodom je iz Haga. Njutn ga je smatrao za "najelegantnijeg matematičara" i pravog sledbenika matematičke tradicije starih Grka.

 Stvorio je Talasnu teoriju svetlosti. Otkrio je nove metode poliranja sočiva, što je dovelo do poboljšanja u optici, te je svojim ručno pravljenim teleskopom prvi izmerio veličinu jedne planete. Prvi je pretpostavio da je Venera pokrivena oblacima, a prvi je nacrtao i jednu površinsku pojedi- nost na Marsu (džinovsku tamnu visoravan Syris Major). Prvi je izračunao dužinu Marsovog dana. Prvi je 1659. godine ustanovio da Saturn poseduje prsten, a 1655. otkriva Titan, najveći prirodni satelit u Sunčevom sistemu.

[3]  Kada bi planeta bila dimenzija fudbalskog igrališta, prsten bi bio debeo tek poput lista papira.

[4]Ne treba se ložiti – to se samo zove atmosfera.  Ako bi se kondenzovala i prostrla preko prstena, bila bi debela tek 1 atom! Atmosferu je uočio Hablov teleskop – kako – ne pitaj!

[5]Ko voli katastrofe,evo mu štiva!

[6]15. satelit po redu počev od površine planete. Prvi je S/2009 S 1. Tetis spada u grupu tzv. velikih satelita čiji se poluprečnici mere stotinama km. Saturn ima 62 satelita, od kojih 53 imaju imana a samo 13 imaju prečnike preko 50 km. Sedam je dovoljno veliko da budu elipsoidni, a od njih su samo 2 (Titan i Rea) loptasta.

[7]  Giovanni Domenico Cassini(1625-1712), francuski astronom i inženjer italijanskog porekla i prof. astronomije na Univerzitetu Bolonja, pored ove pojave otkrio je i 4 Saturnova meseca, crvenu fleku na Jupiteru (1665.), i prvi koji je merio zodijačku svetlost. Vršeći posmatranja Marsa s različitih tački na Zemlji (1672.), preko paralakse je odredio njegovu udaljenost, a time je i prvi put određena tačna veličina našeg planetnog sistema. Merio je rotaciju Jupitera i njegovu spljoštenost, a napravio je i najbolju mapu Meseca do pronalaska fotografije.

 Danas njegovo ime nose po jedan krater na Mesecu i Marsu, tamna površina na Japetu, jedan asteroid, jedna upadljiva pukotina u Saturnovom prstenu, tri zakona kretanja Meseca, jedna svemirska misija na Saturn, jedna matematička jednakost, Web server, itd.

 Poznat je i kao Kasini I, jer je imao sina Žaka (Jacquet, Kasini II), unuka Sezara Fransoa (Cesar-Franjois, Kasini III) i praunuka Žana Dominika (Jean-Domenique, Kasini IV), koji su se svi bavili astronomijom i 120 godina držali Parisku opservatoriju, sve do Francuske revolucije.

[8]  To je mera transparentnosti. Predstavlja broj čestica koje se suprotstavljaju prolasku svetlosti kroz atmosferu ili neki drugi medijum.

 Zamislimo da se nalazimo u magli i da posmatramo neki predmet koji se nalazi neposredno ispred naših očiju. Vidimo ga jasno i kažemo da je njegova optička dubina 0. Kako se udaljavamo, optička dubina opada, i kad dođe do vrednosti 1, kažemo da nam je predmet nevidljiv. Ako se i dalje udaljavamo, optička dubina i dalje opada i predstavlja broj rasipanja fotona pre nego dopre do nas. Ako je optička dubina manja od 0,1 to znači da je vidljivost kristalna, dok npr. 4 govori da je sredina tako gusta da je nemoguće videti Sunce u sred dana.

  Za vreme maglovitih jutara u Beogradu, opt. dubina je oko 1,0 dok je vrednost tokom prosečnog dana na Marsu oko 0,5.

 Često se mesto fotosfere neke zvezde, gde je opt. dubina 1, definiše kao ”površina”. To znači da svaki foton iz fotosfere ima u proseku samo jedno odbijanje pre nego što dopre do nas, tj. fotosfera predstavlja mesto gde neka zvezda prestaje da bude transparentna za fotone i tada kažemo da se tu nalazi njena ”površina”, mada znamo da su zvezde gasovite i nemaju stvarnu površinu.

Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Komentari   
Miki
0 #4 Miki 26-07-2018 07:25
Ovi talasi na drugoj slici, koje izaziva mali Mesec dok se provlači kroz prsten, da li je render ili stvarna fotografija. Deluje nestvarno.
dragovic
0 #3 dragovic 25-07-2018 00:01
Slažem se s vama - prsten jestew LUDILO!!! Nekad imamutisak da tamoi nema ništa NORMALNOG, te da je sve na neki način čudno I neočekivano...
Okavango
+2 #2 Okavango 16-07-2018 21:35
Sve sve, ali ovi vertikalni 'spajkovi' na slici br. 13 su ludilo. Mogu misliti kakva bi scenografija bili za 'close up' broda koji se tuda provlači u nekom SF-u.
BojanB
+2 #1 BojanB 16-07-2018 16:57
Ovo je sve tako složeno, auuu, evo drugi put čitam..
Prvo nisam znao da se u prstenovima nalazi ijedan satelit, pa onda da neki tamo satelit ima svoj prsten, pa...
Moraću malo se zaroviti u literaturu da steknem sliku o razmerama, međusobnim položajima itd jer sad mi se čini da je čitav ovaj sistem složeniji i finiji od švajcarskoa sata i da mi ništa nije jasno :lol:
Dodaj komentar