Saturnun halqaları

Saturnun halqalarının görünüşü.

Saturnun halqaları – Saturn planetini əhatə edən qaya, toz və buz hissəciklərindən ibarət olan halqalardır. Saturnun halqaları ilk dəfə 1610-cu ildə Qalileo Qaliley tərəfindən müşahidə olunmuşdur. Buna baxmayaraq onların halqa olması 1655-ci ildə Xristian Hüygens tərəfindən müəyyən olunmuşdur.[1] Halqaları meydana gətirən qaya, toz və buz hissəcikləri Saturn və onun peyklərinin cazibə qüvvəsinin təsirinə məruz qalaraq, öz formasını qoruyan dinamik sistem əmələ gətirirlər.[2]

Ümumi quruluş

Voyager 2 tərəfindən çəkilmiş Saturn planeti.

Saturnun halqaları planetin buludlarından bir az aralıdan başlayıb, azı 16 peykin də orbitini əhatəsinə alaraq Saturnun mərkəzindən 480000 km uzaqlığa qədər yayılır. Halqalar Saturnun ekvator xəttinə paralel yerləşir və planetlə birlikdə 27° meyilliyə sahibdir. Yerdən müşahidə oluna bilən Kassini aralığı və Enke aralığından başqa, kosmik gəmilərdən əldə olunan şəkillərdə müşahidə olunan minlərlə dairəvi boşluq və halqacığın ardıcıl düzülməsi nəticəsində meydana çıxan qarışıq bir quruluş olduğu aşkarlanmışdır. Halqaların parlaqlığı planetin mərkəzindən uzaqlaşdıqca kəskin fərqliliklərlə müşahidə olunur. Buna səbəb kimi halqalardakı maddələrin sıxlığı, onların ölçüləri və kimyəvi tərkibi göstərilir. Yüksək sıxlıqda buz hissəciklərindən meydana gələn B halqası 0,8 dərəcəlik ağlığa sahibdir. Halqaların işığı keçirməsi də maddələrin sıxlığına görə dəyişir. Saturn planeti Yerdən baxan müşahidəçi üçün ulduzların önündən keçərkən, müxtəlif parlaqlıqdakı ulduzlar halqalarla örtünmə zamanı onların arxasından müşahidə olunur.

Tərkibi

Halqaların çoxlu rəngdə əks etdirdiyi Günəş şüaları və örtülmə müddətində halqaların arxasından görünən ulduzların spektrlərinin ölçülməsi nəticəsində, onların kimyəvi tərkibləri haqqında məlumat əldə olunmuşdur. Ən əhəmiyyətli maddə donmuş halda olan sudur. Karbon və silisium kimi yüngül maddələri Günəş nebulası göstəricilərinə görə daha zəngindir.[3] Varlığı yeni müşahidə olunan yüksək miqdardakı atomik oksigen təbiətdə sərbəst şəkildə müşahidə olunmur və bu yaxın zamanlarda baş verən şiddətli toqquşmadan xəbər verir.[4] Bu göstəricilər halqaların aktiv təkamül yolu keçdiyini göstərir. Buna baxmayaraq, halqaların bölmələri arasındakı rəng fərqliliyi, halqa bölmələri arasında maddə mübadiləsinin çox sürətli olmadığını göstərir.

Orbit xüsusiyyətləri

Halqaları meydana gətirən kiçik hissəciklərin hər biri Kepler qanunlarına uyğun olaraq, öz orbitində hərəkət edir. Buna uyğun olaraq, Saturna daha yaxın olan halqalar daha sürətlə, daha uzaq olan halqalar isə nisbətən aşağı sürətlə hərəkət edirlər. Bu fərqlilik halqaların spektrlərinin ölçülməsi zamanı müşahidə olunan Dopler xətlərində fərqli qırmızı yerdəyişmə nisbətləri ilə sübut olunmuşdur. Hissəcik orbitlərinin ekssentrik və orbit əyriliklərindəki kiçik fərqlər orbitlərin kəsişməsinə və toqquşmalara səbəb olur. Bu toqquşmalar Roş limitinin daxilində baş verdiyi halda hissəciklərin birləşərək daha böyük cisimlər və yeni peyklər formalaşdırma ehtimalı olduqca azdır. Buna baxmayaraq toqquşmalar nəticəsində standartlara uyğun olmayan orbitlərin getdikcə cilalandığı və bu gün müşahidə olunan halqa quruluşunun qorunduğu düşünülür. Halqaların qeyri-adi dərəcədə incə olması da bununla izah olunur. Halqaların düzülüşündən sadəcə 100 metr kənarlaşacaq şəkildə əyri orbitə sahib olan hissəciyin hər dövrədə halqa düzülüşünü bir dəfə aşağıdan yuxarıya, bir dəfə də yuxarıdan aşağıya ən azı 1 metr/saniyə sürətlə keçməsi hesablanarsa, ehtimal olunan toqquşmaların belə bir orbitin uzunömürlü olmasına imkan verməyəcəyini müəyyən edir.

Saturnun peyklərinin cazibə təsirləri halqaların quruluşuna önəmli təsir edir. Kassini aralığının Saturna ən yaxın böyük peyki olan Mimasın təsiri nəticəsində formalaşdığı düşünülür.[5][6] Halqalardakı bu aralıq Mimasla 2:1 nisbətində rezonansda olan orbitə uyğun gəlir. Burada olan hissəciklər dövr etmə periodu Mimasın periodunun yarısı qədər olması səbəbindən, hər dövrdə Saturn və Mimasla eyni xətt üzərinə gəlirlər və bu iki cismin birləşən cazibə təsirləri nəticəsində orbitlərindən kənarlaşırlar. Prometey və Pandoranın çoban peyk rolunu yerinə yetirərək F halqasını bir-birinə çox yaxın orbitləri ətrafında sıx şəkildə tutduğu müşahidə olunmuşdur. Panın A halqası içində qalan orbiti boyunca hissəciklərindən təmizlənmiş bir boşluq vardır.[7] Eyni şəkildə Kiler aralığının formalaşmasına səbəb olan peyk Kassini kosmik gəmisi tərəfindən müşahidə olunmuşdur. Bu peykin Kiler aralığının hər iki tərəfində yerləşən halqalarda cazibə təsiri ilə bağlı dalğalanmalara səbəb olduğu da müşahidə olunmuşdur. Saturn və peyklərinin təsirlərinin birləşməsi nəticəsində minlərlə kiçik halqalardan təşkil olunmuş qarışıq quruluş meydana çıxır.

Fiziki xüsusiyyətlər və halqaların meydana gəlməsi

Halqaları təşkil edən maddələrin təmsili rəsmi.

Fransız astronom və riyaziyyatçısı Eduard Roş tərəfindən 1847-ci ildə meydana çıxan Roş limiti anlayışı bir göy cisminin böyük göy cisminə olan uzaqlığı müəyyən bir limitdən daha az olduqda cazibə qüvvəsi nəticəsində bütövlüyünü qoruya bilməyərək parçalandığını iddia edir. Buna əsasən bir göy cismi ətrafında təqribən radiusunun 2,5 qatı qədər olan məsafəsində yerləşən maddələrin birləşərək böyük cisimlər meydana gətirməsi mümkün deyil. Bütün bunları nəzərə alaraq Saturnun halqalarının meydana gəlməsi haqqında fərqli düşüncələr meydana çıxmışdır.

  • Günəş sisteminin formalaşdığı dövrdə Saturnun tərkibinə qatılmayan, ancaq planetə Roş limitindən daha yaxın olduğu üçün peykə çevrilə bilməyən ilkin Günəş nebulasına aid maddələr.[8]
  • Roş limitinə daxil olaraq parçalanan peyk, kometa və ya asteroid kimi göy cisimlərinin qalıqları.[9]
  • Roş limitindən kənarda qalan peyklərin başqa göy cisimləri ilə toqquşması nəticəsində qopan hissəciklər.[10]

Halqaların spektrlərinin ölçülməsi yaşlarının əsasən bir neçə yüz milyon ildən çox olmadığını göstərir. Bu da halqaların Saturnun formalaşması ilə eyni dövrdə yaranması ehtimalını azaldır. Digər xarici planetlərin halqalarının da müşahidə olunması nəticəsində, halqaların meydana gəlməsində hər üç yanaşmanın da iştirak edə biləcəyi düşüncəsi üstünlük qazanmışdır.

Halqa sisteminin parlaqlığı ən çox və işıq keçiriciliyi ən az olan bölməsi B halqasıdır. Daha kənardakı A halqası sıxlığına görə ondan sonra gəlir. B halqası bütünlükdə halqa sistemi kütləsinin dörddə üçünü, A və B halqası isə onda doqquzunu təşkil edir. Radio dalğaları ilə aparılan ölçmələr nəticəsində, bu iki halqanın ölçüləri bir millimetrdən kiçik hissəciklərdən onlarla metrəcən dəyişən hissəciklərə qədər bütün ölçülərdəki hissəciklərdən təşkil olunduğu müşahidə olunmuşdur. İçindən keçən Günəş şüalarının aydınlatması nəticəsində, A və B halqalarını ayıran Kassini aralığının mütləq boşluq yox, hissəciklərin sıxlığının çox az olduğu bir yer olduğu məlum olmuşdur. A halqasının xarici hissələri və C halqası kiçik hissəciklərlə zəngindir. Ən içdə yerləşən D halqasının kütləsi ilə olduqca azdır. A halqasından daha kənarda yerləşən F halqası isə əsasən duman olaraq da adlandırıla biləcək hissəciklərdən meydana gəlmişdir. F halqasından kənarda yerləşən G halqasının sıxlığı isə daha azdır və eyni yüzlərlə kilometr olan bulud quruluşundadır. Ən kənarda yerləşən E halqasının Enkeladla sıx bağlı olduğu və onun üzərindəki qeyzerlərdən atılan sudan meydana gəldiyi düşünülür.[11]

Halqaların istiliyi −200 °C −180 °C arasında dəyişir.

Tədqiqatının xronologiyası

  • İtalyan alim Qalileo Qaliley hazırladığı teleskopla 1610-cu ildə Saturnu izləyərkən, planetin hər iki tərəfində heç bir məna verə bilmədiyi iki kiçik "qulaq" göründüyünü müşahidə edərək, planetin üçlü quruluşu olduğunu bildirdi. Daha sonrakı müşahidələrində gördüyünün yoxa çıxdığını və yenidən peyda olmasını təəccüblə qeyd edən Qaliley onların ölçü və mövqelərinin müəyyən müddət ərzində dəyişdiyini, ancaq yerlərinin dəyişmədiyini müşahidə etdi.[12]
  • 1655-ci ildə holland astronom Xristian Hüygens əlli dəfə yaxınlaşdıra bilən teleskopdan istifadə edərək, Saturnun ətrafındakı quruluşun halqa olduğunu aşkarladı.
Kassini kosmik gəmisi tərəfindən çəkilmiş Saturn planeti.
  • 1659-cu ildə Xristian Hüygens yazdığı Saturnun sistemi kitabında Saturnun halqa sisteminin meyilliyini, planetin 30 illik dövrü ərzində iki dəfə halqaların Yer orbiti ilə eyni meyilliyə gələrək görünməz olduğunu qeyd etdi.
  • 1675-ci ildə Covanni Kassini halqaların sonradan öz adı ilə adlandırılacaq iki ayrı hissədən (sonradan başqa hissələr kəşf olundu) ibarət olduğunu müşahidə etdi. Onun müşahidə etdiyi Kassini aralığı A və B halqalarının arasındakı seyrək hissədir.[13]
  • 1837-ci ildə Con Enke A halqasının ortasında sonradan öz adı ilə adlandırılacaq aralığın olduğunu kəşf etdi.
  • 1849-cu ildə Eduard Roş halqaların Saturna çox yaxınlaşaraq parçalanan peykin qalıqları olduğunu iddia etdi.
  • 1850-ci ildə Uilyam Bond və Corc Bond C halqasının arxasından keçən cisimlərin görünməsini əsas gətirərək halqaların qatı olmadığını iddia etdi. 1857-ci ildə bu iddia Ceyms Maksvell tərəfindən riyazi şəkildə sübut olundu. 1895-ci ildə Ceyms Kiler müşahidə nəticəsində ilk dəfə halqaların çox kiçik hissəciklərdən ibarət olduğunu, planetdən uzaqlaşdıqca Dopler effektinə əsasən sürətlərinin azalmasını sübut etdi.[14]
  • 1966-cı ildə Allegini rəsədxanasında çəkilən şəkilə əsasən U.E.Faybelmen tərəfindən A halqasının və Mimasın orbitinin xaricində çox solğun bir halqanın görüldüyü, 1969-cu ildə isə Pik-du-Midi rəsədxanasında Pyer Querin tərəfindən C halqasından daha içdə çox solğun bir halqanın olduğu iddia edildi.
  • 1970-ci illərdə Cerard Koyper infraqırmızı şüalarla apardığı spektr ölçümü müşahidələri nəticəsində, halqaları əmələ gətirən əsas maddənin donmuş su olduğunu sübut etdi.
Halqaların qaranlıq üzü.
  • 1979-cu ildə Pioner 11 kosmik gəmisi Saturnun 21000 km yaxınlığından keçdi. Kosmik gəmi halqaların qaranlıq üzünün ilk şəklini göndərdi. Sıxlıq və işığı keçirmə dərəcələrindəki fərqliliklərlə yanaşı, halqaların Yerdən parlaq görünən hissələrinin Günəş şüalarını lazımi səviyyədə keçirmədikləri üçün tünd, solğun görünən hissələrinsə qaranlıq üzdə daha aydın göründüyü müşahidə olundu. Bundan başqa F halqası bu zaman kəşf olundu.[15]
  • 1980-ci ilin noyabr ayında Voyager 1, 1981-ci ilin avqust ayında Voyager 2 kosmik gəmiləri Saturnun yaxınlığından keçdi. Saturn, peykləri və planetin maqnitosferi haqqındakı müşahidələrlə yanaşı halqalar da müşahidə olundu. Voyager 1 daha əvvəldən məlum olan A, B və C halqalarının çoxlu sayda kiçik halqalardan ibarət olduğunu aşkarladı. Daha sonra aparılan müşahidələr nəticəsində, bu halqacıqlar arasında mütləq bir boşluğun olmadığı və bu bölgələrin maddə sıxlığının az olduğu yerlər olduğu məlum oldu. Voyager 2 kosmik gəmisinin apardığı müşahidələr nəticəsində, bu boşluqların Saturnun peyklərinin cazibə qüvvəsinin təsiri nəticəsində yarandığı aşkarlandı. Voyager 1 və Voyeger 2 kosmik gəmilərinin göndərdiyi şəkillərdə Faybelmen və Querinin daha əvvəl gördüyü halqa quruluşları dəqiq şəkildə müşahidə olundu. Müşahidə olunan halqalar D və E olaraq adlandırıldı. Voyagerlər bundan başqa G halqası olaraq adlandırılan başqa bir halqanın da kəşf edilməsinə imkan yaratdılar. Çəkillən şəkillər nəticəsində F halqasında dalğalanma və bükülmələr olduğu müşahidə olundu. Buna Saturnun çoban peyklərinin səbəb olduğu məlum oldu.[16]
  • 1990-cı ildə Mark Şoualter Voyager 2-nin göndərdiyi şəkillərdə Enke aralığı içindəki orbitdə Pan peykini kəşf etdi.
  • 2004-cü ildə Kassini kosmik gəmisi 2 yeni halqa kəşf etdi. Bu halqalar A və E halqaları arasında yerləşir.
  • 2005-ci ilin may ayında Kassini kosmik gəmisindən Yerə halqaların içindən keçən radio dalğalar göndərildi. Bu yolla halqaları meydana gətirən cisimlərin ölçüləri və halqalar içindəki yayılmaları aşkarlandı.[17]

İstinadlar

  1. ↑ "Historical Background of Saturn's Rings". 2020-05-17 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2016-03-20.
  2. ↑ "Questions About Saturn's Rings". 2017-09-10 tarixində orijinalından arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2016-03-20.
  3. ↑ Nicholson, P.D.; et al. (2008). "A close look at Saturn's rings with Cassini VIMS". Icarus 193 (1): 182–212.
  4. ↑ Rincon, Paul (2005–07-01). "Saturn rings have own atmosphere" Arxivləşdirilib 2012-03-14 at the Wayback Machine. British Broadcasting Corporation.
  5. ↑ Jerome Brainerd, "Saturn's Rings", The Astrophysics Spectator, Issue 1.8,
  6. ↑ Goldreich, Peter; et al. (1978). "The formation of the Cassini division in Saturn's rings". Icarus 34 (2): 240–253.
  7. ↑ Burns, J.A.; et al. (2001). "Dusty Rings and Circumplanetary Dust: Observations and Simple Physics" Arxivləşdirilib 2008-12-18 at the Wayback Machine (PDF). In Grun, E.; Gustafson, B. A. S.; Dermott, S. T.; Fechtig H. Interplanetary Dust. Berlin: Springer. pp. 641–725.
  8. ↑ "Planetary Rings". 2022-05-01 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2016-03-20.
  9. ↑ "The Real Lord of the Rings". 2022-01-24 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2016-03-20.
  10. ↑ Kerr, Richard A (2008). "Saturn's Rings Look Ancient Again". Science 319 (5859): 21.
  11. ↑ Johnson, R. E.; et al. (2006). "The Enceladus and OH Tori at Saturn". The Astrophysical Journal (The American Astronomical Society) 644 (2): L137.
  12. ↑ "The scientific significance of planetary ring systems". 2018-06-18 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2016-03-20.
  13. ↑ "Saturn's Cassini Division". 2007-07-04 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2016-03-20.
  14. ↑ "James Clerk Maxwell on the nature of Saturn's rings". 2019-10-25 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2016-03-20.
  15. ↑ Dunford, Bill. "Pioneer 11 — In Depth" Arxivləşdirilib 2015-12-08 at the Wayback Machine.
  16. ↑ "The Voyager Planetary Mission". 2016-11-29 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2016-03-20.
  17. ↑ "Cassini: Key Dates". 2017-04-13 tarixində orijinalından arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2016-03-20.

Həmçinin bax

Xarici keçidlər