Тефия в диаметре чуть больше 1000 км, но по сравнению с газовым гигантом и его кольцами она выглядит всего лишь пятнышком.

➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖

Лириды - один из самых красивых звездопадов, который можно увидеть каждый год в конце апреля.

🔴Смотреть

История одного расследования

В социальных сетях — в группах и сообществах — регулярно случаются публикации, вызывающие неоднозначную реакцию. Это нормально, что люди спорят. Это гораздо лучше, чем если бы они со всем соглашались и принимали всё на веру — безоговорочно и обреченно. Тем более, появляется возможность отыскать то важное недостающее звено в нашем мировосприятии, которое не позволяет многим людям принять ту самую точку зрения, которая была бы действительно конструктивной и правильной.

Недостающее звено это — пустота между процессом получения данных и их публикацией.

Мы живем уже не в то время, когда можно авторитетно ссылаться на авторитетов. Надо доказывать, причем, самым простым и понятным образом.

Перейдем к теме.

Очевидно, к годовщине события в Фейсбуке появилась фотография, сделанная одной из камер межпланетной станции Кассини: Вид Земли и Луны из окрестностей Сатурна. На снимке только лучистая “звёздочка” Земли, и средней яркости точка Луны. И еще блик — результат переотражения в линзах — от Земли, предположительно (но это не точно).

И конечно же, незамедлительно последовал вопрос: "Почему не видно звёзд?"

Вопрос не новый. Его уже задавали в тысяче споров о том “Летали американцы на Луну или нет?”. Но в “Лунной теме” все понятно — яркость лунного ландшафта такова, какова яркость раскаленного летнего асфальта, слепящего глаза в солнечный день. Какие уж тут звезды, если выдержка при съемке 1/1000 секунды — звездам нужно в 1000 раз больше — как минимум.

Но в дальнем-то космосе, когда на снимке есть далекие Земля и Луна — сами как звезды, почему звёзд опять не видно?

Попытаемся в этом разобраться.

Систему “Земля-Луна” и Сатурн в среднем разделяет расстояние около 10 астрономических единиц или полутора миллиардов километров. Насколько яркими являются Земля и Луна с такого расстояния?

Можно приблизительно прикинуть, что Земля Подобна Венере — альбедо (отражающая способность) нашей планеты более чем в полтора раза слабее венерианской. Правда, Земля чуть крупнее Венеры. Поэтому оценка “полтора раза” по альбедо будет в самый раз. Венера с расстояния в 1 астрономическую единицу видна как светило минус четвертой звездной величины. Земля была бы видна с такого расстояния в полтора раза слабее — на половину звездной величины — то есть, минус четвертой звездной величины был бы блеск Земли в тех условиях, в которых мы наблюдаем Венеру — то есть, с расстояния в 1 астрономическую единицу.

Перенесемся на Сатурн. Расстояние увеличилось в 10 раз. Значит яркость Земли уменьшится в 10 в квадрате — в сто раз.

Из курса астрономии (надеюсь на эту тему написать отдельную статью) разница по яркости в 100 раз — это ровно 5 звездных величин. Нужно добавить еще одну, потому что Земля отстоит от Солнца в полтора раза дальше Венеры, что при возведении в квадрат дает более двух раз, и обеспечивает разницу блеска в 1 звездную величину.

Стало быть Земля с орбиты Сатурна будет на шесть с половиной звездных величин слабее, чем Венера в небе Земли.

По этой весьма приблизительной оценке, яркость Земли на снимке станции Кассини — это вторая звездная величина.

Луна — по альбедо она в три с половиной раза тусклее Земли, а еще Луна по диаметру в три с половиной раза меньше (а соотношение диаметров нужно возвести в квадрат, потому что нам критична видимая площадь объекта). Итого, соотношение яркостей Земли и Луны будет три с половиной в кубе, что есть около 40 раз, или 4-х звездных величин.

Предполагаемая звездная величина Луны, при наблюдении её из окрестностей Сатурна будет всего 6m — на пределе видимости глазом.

Значит, если бы поблизости луча зрения в сторону Земли и Луны располагались какие-то звезды, доступные глазу по своей яркости, они на снимке обязаны были получиться.

Но были ли в этом районе неба столь яркие звезды?

У нас есть способ проверить это.

Программа Stellarium.

Это виртуальный планетарий в вашем компьютере или смартфоне, который показывает вид звездного неба на заданную дату и момент времени для некоторого конкретного пункта на земном шаре. Но Stellarium может показать вид звездного неба — с планетами и малыми телами Солнечной системы — для виртуального наблюдателя, находящегося на поверхности того или иного небесного тела. Мы можем перенестись на один из спутников Сатурна, и посмотреть в сторону Земли глазами Кассини.

Какой спутник Сатурна выбрать?

Предлагаю Тефию — эдакое подобие “Звезды смерти” из Звёздных войн — обладательницу самого большого ударного кратера в Солнечной системе. Для этого всего лишь надо выбрать название спутника в выпадающем списке небесных тел, до которых в программе Stellarium предусмотрены прямые и регулярные рейсы. мы можем выбрать даже точку посадки — например дно того самого огромного кратера с названием “Одиссей”.

А еще нам необходимо перенестись в дату, когда был сделан обсуждаемый фотоснимок — 19 июля 2013 года.

Перелет в пространстве и времени совершается практически мгновенно. Нашему взору предстает завораживающая картина:

Мы смотри на Сатурн с неосвещенного Солнцем тыла. Помимо известных нам звезд и созвездий в небе блестят некоторое количество непривычных для землянина светил — это свита спутников “Властелина времени”, коим считался Кронос у древних греков, знакомого нам своим римским именем — Сатурн. Но не только спутники Сатурна украшают небо окраин Солнечной системы. Вокруг далекого Солнца можно отыскать несколько планет. Где-то среди них таится Земля с Луной. Сразу и не угадаешь, где здесь Земля.

К счастью, в Stellarium небесные объекты подписаны. Я намеренно отключил подсказки, чтобы проникнуться непривычным видом сатурнианских небес. Но если включить маркеры обратно, все станет понятно:

Земля оказалась совсем рядом с Солнцем. И это не удивительно, ведь орбита Земли находится глубоко внутри орбиты Сатурна. И для наблюдателя этих холодных и далеких краев Земля не удаляется от Солнца далее, чем на 7 градусов. Это очень мало. Неуловимый Меркурий с Земли трудно наблюдать именно из-за близости к Солнцу, а ведь он в максимальных элонгациях уходит от Солнца на 27 градусов. И все равно его мало кто видел. Это я к тому, что сфотографировать Землю из окрестностей Сатурна очень непросто из-за видимой близости к Солнцу.

В этот день — 19 июля 2013 года — элонгация Земли как раз была максимальной. Нам повезло. И вероятнее всего это время для съемки было выбрано не случайно.

Ну, а где же Луна?

Для этого нам нужно существенно увеличить масштаб — применить буквально телескопическое увеличение.

В процессе увеличения масштаба, многочисленные звезды будут появляться на экране и разбегаться к его краям, но Луна окажется видимой отдельно от Земли лишь тогда, когда самые слабые звезды, которые показывает Stellarium, исчезнут из нашего поля зрения.

Это не значит, что звезд в этом направлении во Вселенной не существует. Просто, они настолько слабые, что даже Stellarium о них ничего не знает.

Впрочем, если обратно уменьшить масштаб и найти ближайшую на небе к Земле и Луне слабую звезду, можно навести о ней справку — она будет слабее 10-й звездной величины. Но даже она осталась бы за пределами поля зрения камеры межпланетной станции Кассини.

Из Сатурнианских далей Земля и Луна практически сливаются. Расстояние между ними в этот день составляло лишь 24 угловые секунды — это в полтора раза меньше, чем между компонентами двойной звезды Альбирео. Когда фотографируют Альбирео, чаще всего тоже получается кадр, на котором только два компонента системы, и — всё — других звезд почти не видно.

Мы можем увеличить масштаб еще больше, и посмотреть Землю и Луну более детально. Это познавательно.

Кстати, Stellarium с легкостью вычисляет блеск того и другого светила. По его данным блеск Земли составляет 2,85m, а блеск Луны 7,16m. В предлагаемых мною быстрых и грубых оценках мы ошиблись в среднем на 1 звездную величину. И как можно понять, средние по яркости звезды камера станции Кассини берет уверенно, просто их в поле зрения поперечником в несколько угловых минут (Stellarium-у спасибо — он и это подсказывает) просто не оказалось. Но какие-то звезды там, конечно есть, которые просто камерам недоступны… или…

А что, если мы их поищем?

Я скачал снимок из Фейсбука и поднял его яркость в графическом редакторе настолько, насколько это было разумно.

И что-то, напоминающее звезды, на картинке вылезло. Хотя, нет никакой гарантии, что это именно звезды — отождествить с реальными светилами мы их не можем — Stellarium тут не помощник. Быть может это просто артефакты сжатия, ведь снимок скачан из соцсети, и там он был пережат многократно и безжалостно.

Но я не поленился поискать нечто альтернативное. Ведь не только в фейсбуке этот снимок существует. И я нашел аналогичный имидж на сайте Phys.org — в публикации описывающей, именно обсуждаемую тему. И там качество картинки лучшее. И на ней — вот, сюрприз! — присутствуют звезды.

Какие здесь есть замечания?

Снимки имеют разную ориентацию. быть может это лишь центральные фрагменты некоторого большого и непригодного к публикации исходника, по разному вырезанные для тех или иных статей и отчетов. А может быть это снимки сделанные в разное время и из разных положений космической станции с разной ориентацией поля. Потому что я попытался сопоставить подозрительные звездные объекты на обоих снимках, и они по большей части не совпали, И было бы странно, если бы Кассини делал лишь по одному кадру каждой выбранной для него цели. Так не бывает. А может быть на имидже из Фейсбука действительно нет никаких звезд — только шумы и артефакты сжатия. Но, как минимум мы убедились в том, что это вполне правдоподобная ситуация — попадание в кадр с Землей и луной какой-то более или менее яркой звезды — скорее большое везение, нежели обязательное дело.

Может показаться, что самые интересные спутники в Солнечной системе мы уже видели в прошлой статье, посвящённой спутникам Юпитера, но это не так. Если кто-то и может конкурировать с Юпитером по количеству спутников, то это Сатурн — шестая планета от Солнца, огромный и яркий газовый гигант, который окружают тысячи сверкающих колец.

Планета является домом для огромного количества уникальных миров. У Сатурна известно 62 естественных спутника с подтверждённой орбитой — всего на пять спутников меньше чем у Юпитера. Причём спутники Сатурна не менее интересны для исследователей Солнечной системы: здесь есть Титан с окутанной облаками поверхностью, пронизанная кратерами Феба, и похожий на «Звезду смерти» Мимас.

Сатурн

Титан

Голландский астроном и математик Христиан Гюйгенс в 1655 году открыл первый спутник Сатурна, который получил название «Титан». Это самый крупный спутник Сатурна и второй по величине в Солнечной системе, после Ганимеда.

Титан

Диаметр Титана составляет 5152 километра — больше Луны (3474 километра) и даже Меркурия (4865 километров диаметр данной планеты)! Это очень большой спутник, он лишь немного не дотягивает до Марса (6670 километров)! На протяжении долгого времени считалось, что диаметр Титана 5550 километров, и он занимал первое место среди всех спутников Солнечной системы. Однако сейчас, благодаря космическому аппарату Вояджер-1, удалось узнать его реальные размеры. Титан настолько массивен, что влияет на орбиты других близких к нему спутников!

Фотография с расстояния 484 тысячи километров.

Ещё до 2004 года было неизвестно, как выглядит поверхность Титана, поскольку спутник окутан невероятно плотной атмосферой, которая и затрудняет его изучение. Но благодаря космическому аппарату Кассини-Гюйгенс сегодня известно гораздо больше об этом загадочном спутнике. 25 декабря 2004 года зонд Гюйгенс отделился от Кассини и был посажен с помощью парашюта 14 января 2005 года на Титан. После его посадки стали известны первые данные о поверхности спутника.

Гюйгенс — первый аппарат созданный человеком, который находится на поверхности спутника планеты (за исключением аппаратов на Луне). Спуск на парашюте сквозь атмосферу занял два часа и 27 минут; в процессе зонд отбирал пробы атмосферы. Гюйгенс спустился на твёрдый участок поверхности (хотя была предусмотрена и посадка на море). Благодаря внешнему микрофону удалось даже записать звук ветра на Титане!

Фильм создан по данным собранным ЕКА Гюйгенс Descent Imager, компьютерная симуляция создана на основе подлинных фото.

Ландшафт Титана в месте посадки зонда Гюйгенс (контраст усилен). Видны камни округлой формы, которые могли образоваться при воздействии жидкости. Метан придаёт атмосфере оранжевую окраску.

Зонд Гюйгенс сам не отправлял данные на Землю, а передавал их на Кассини, и уже оттуда они попали на Землю. Всего зонд передал 500 мегабайт данных, включая 350 изображений. Всего планировали передать 700 изображений, но из-за сбоя в программе половина изображений была утеряна.

Береговая линия (светлая часть местности — суша) с высоты 8 километров. Разрешение приблизительно 20 метров в пиксель.

Благодаря полученным данным оказалось, что поверхность Титана довольно молодая по геологическим меркам и покрыта осадочными органическими веществами и водяным льдом. Вся поверхность почти ровная; всего несколько гор и кратеров. Температура на поверхности составляет 170–180 градусов ниже нуля по Цельсию.

Строение Титана

Снимки, сделанные аппаратом Кассини-Гюйгенс в 2005 году, доказали наличие метан-этановых озёр и рек. Их наличие делает его вторым объектом (первый Земля) в нашей системе, где доказано наличие жидкости на поверхности. Поскольку на спутнике есть жидкость и атмосфера, была представлена гипотеза о том, что там может существовать примитивная форма жизни. В атмосфере в основном азот (около 95 %), а также этан и метан. А граница его атмосферы находится примерно в десять раз выше, чем на Земле! Для сравнения, в атмосфере Земли 77 % азота.

Русла метановых рек на поверхности Титана (мозаика из трёх снимков посадочного аппарата Гюйгенс в момент снижения)

На Титане были замечены признаки вулканической активности. Но вулканы там не силикатные, как на Земле, Венере или Марсе. Их называют криовулканы — они извергают в атмосферу водно-аммиачную смесь с примесью углеводородов.

Титан расположен за пределами колец Сатурна. Он, как и Луна Земли, осуществляет синхронное вращение вокруг своей планеты. Учёные предполагают существование подземных водоёмов на спутнике, и это, в совокупности с низкой гравитацией, делает Титан отличным кандидатом на колонизацию.

Углеводородное море Кракена, радиолокационная съёмка Кассини.

Примерно в 2020-е годы планируется новая миссия по изучению Титана, Сатурна и Энцелада. Космический аппарат будет состоять из орбитальной станции и двух зондов, которые будут изучать непосредственно Титан. Один зонд будет плавать в атмосфере среди облаков, он должен будет сделать хотя бы один оборот вокруг планеты, а второй зонд должен приводниться в полярном море углеводородов. Нам остаётся ждать запуска и потом следить за изучением спутника.

Япет

Вторым обнаруженным спутником Сатурна стал Япет. Его увидел в свой телескоп Джованни Кассини в 1671 году. Он третий по величине спутник Сатурна (диаметр — 1494 км). Это очень интересный спутник, ведь кроме того, что у него необычный окрас (одна его половина белая и яркая как снег, а другая тёмная как чёрный бархат), он имеет горный хребет, опоясывающий весь спутник по экватору кольцом.

Япет

Контрастные стороны спутника разделены достаточно чёткой границей, лишь частично они заходят на территорию друг друга — тёмная у экватора, а светлая на полюсах. Основной цвет спутника белый, поскольку он состоит из водяного льда. Учёные предполагают, что одну сторону Япета (чёрную) посыпает пылью ещё один спутник Сатурна — Феба. Он постоянно сталкиваться с другими космическими телами, поэтому за ним тащится чёрный пылевой хвост. А поскольку Феба летит навстречу Япету, на нём остается вся пыль, которую Феба оставляет в пространстве.

Разные стороны

Поверхность Япета покрыта многочисленными кратерами различной глубины и диаметра. Благодаря космическому аппарату Кассини на спутнике была обнаружена интересная особенность рельефа. Прямо по экватору спутник опоясывает горный хребет, который протянулся на 1300 километров, высота его меньше 13 километров, а ширина примерно около двадцати километров. Такие характеристики делают «стену Япета» одним из высочайших горных массивов Солнечной системы. В ведущем полушарии (чёрном) хребет представляет сплошную гряду, а в светлой части Япета — это отдельные горы.

Горный хребет

Есть несколько мнений о его появлении. Некоторые учёные считают, что эта горная гряда образовалась из-за тектонических сдвигов при формировании Япета. Сейчас тектонических плит и вулканической активности на Япете не замечено. А вот астроном Эндрю Домбард считает, что причиной возникновения хребта могли быть кольца, а сами кольца образовались из ледяного космического объекта, обращавшегося в течение продолжительного времени на орбите Япета. Сближение тел продолжалось до тех пор, пока приливные силы не разорвали предполагаемый спутник Япета на большое число кусков, из которых сформировались кольца. Дальше под действием гравитации эти куски упали на поверхность Япета, что привело к появлению кольцевой горной гряды.

Рея

Через год после обнаружения спутника Япет, Джованни Кассини открыл ещё один спутник Сатурна — Рея. Это второй по величине спутник Сатурна. В основном, спутник состоит из водяного льда; каменные породы занимают меньше трети от общей массы. Лёд на спутнике твёрдый, как скала — это связанно с очень низкими температурами, на тёмных участках она падает до -220 градусов по Цельсию. Рея меньше Луны в два раза, её диаметр 1528 километров.

Рея

При формировании спутник подвергался сильным метеоритным бомбардировкам, поэтому он обладает сильно кратерированной поверхностью. Рея считается спутником с наибольшим количеством кратеров в Солнечной системе. Повёрнутое к планете полушарие имеет более светлый однотипный окрас, а другое полушарие имеет тёмные области со светлыми чёрточками. Учёные определили, что это череда обрывов и ледяных хребтов.

Поверхность

Благодаря аппарату Кассини стало известно, что у Реи есть тонкий слой разреженной атмосферы, содержащей кислород (70 %) и углекислый газ (30 %). Плотность атмосферы уступает Земной в 12 раз. Но откуда атмосфера у Реи? Оказывается, что водяной лёд расщепляется потоком ионов из радиационных поясов Сатурна. А углекислый газ возникает, возможно, из недр самого спутника или при окислении органических соединений на поверхности.

Диона

В 1684 году Джованни Кассини заметил ещё два спутника Диону и Тефию. Среди спутников Сатурна Диона занимает четвертое место по величине, её диаметр равен 1132 километрам. По плотности она уступает только Титану, что может указывать на наличие твёрдого ядра под слоем льда.

Фото, сделанное космическим кораблем Кассини в 2008 году.

Диона очень похожа по составу и внешнему виду поверхности на Рею. Этот спутник так же подвёргся бомбардировкам метеоритами ещё при формировании, поэтому его поверхность покрыта кратерами. Некоторые кратеры в диаметре до ста километров. Как и на спутнике Рея, на поверхности Дионы имеются белые полосы, которые являются разломами и ледяными хребтами.

Диона на фоне Сатурна

Странным является то, что больше всего кратеров на заднем полушарии, хотя обычно ведущее полушарие принимает все удары. Существует гипотеза, что спутник развернулся на 180 градусов из-за столкновения с космическим телом. Позиция, в которой сейчас находится Диона, существует уже миллиарды лет.

У спутника был обнаружен тонкий слой разрежённой атмосферы. Обычно у тел такого маленького размера не бывает атмосферы, поскольку им не хватает силы притяжения для удержания воздушной оболочки. Но тут атмосфера образовывается, как и на Рее, из-за бомбардировки поверхности спутника ионами из радиационных поясов Сатурна.

Диона на фоне колец Сатурна.

По той же орбите, что и Дионы, движется ещё два спутника. Один — Полидевк, он отстает от Дионы на 60 градусов, а Елена (второй) наоборот обгоняет. Такие небесные тела называют спутники-троянцы.

Тефия

Спутник Тефия был открыт в 1684 году Джованни Кассини. Его диаметр составляет около 1060 километров. Тефия имеет низкую плотность, поскольку состоит в основном из водяного льда с небольшим количеством тёмного материала. Температура на поверхности спутника равна -187 градусов и также имеет высокую отражающую способность.

Вид Тефии с Кассини; обращённое к Сатурну полушарие

У спутника есть несколько особенностей рельефа — Каньон Итака и огромный кратер Одиссей. Каньон охватывает почти три четверти его диаметра. Его возникновение связывают с древней катастрофой, которая произошла на спутнике, когда он был ещё в расплавленном состоянии. И в период, когда застывали жидкие слои, образовался огромный каньон. Другие же астрономы связывают появление каньона с падением космического тела, которое оставило кратер Одиссея. Настолько сильный удар мог разрушить спутник, если бы он состоял из твёрдого материала. Но после удара остался лишь кратер Одиссей, который имеет диаметр 450 километров и глубину в пять километров.

Тефия и кольца Сатурна

У Тефия, как и Диона, есть свои троянские спутники. Это две маленькие луны — Калипсо и Телесто; они расположены в точках Лагранжа впереди и сзади на расстоянии в 60 градусов.

***

Это были пять самых крупных спутников Сатурна, а теперь давайте сравним их размеры с Землёй и Луной.

Слева на право: Титан, Рея, Япет, Диона и Тефия.

В следующей части (в пятницу) закончим знакомство со спутниками Сатурна, а также узнаем о его кольцах.

via: http://www.the-dialogue.com/ru52-sputniki-saturna/

Пост про карликовые планеты: http://pikabu.ru/story/issleduem_solnechnuyu_sistemu_4099156

Луна Земли и спутники Марса: http://pikabu.ru/story/sputniki_planet_zemnoy_gruppyi_427589...

67 спутников Юпитера http://pikabu.ru/story/sputniki_yupitera_4291249#comments