Читаем The Saturn System: Through the eyes of Cassini онлайн бесплатно

@importknig

Перевод этой книги подготовлен сообществом "Книжный импорт".

Каждые несколько дней в нём выходят любительские переводы новых зарубежных книг в жанре non-fiction, которые скорее всего никогда не будут официально изданы в России.

Все переводы распространяются бесплатно и в ознакомительных целях среди подписчиков сообщества.

Подпишитесь на нас в Telegram: https://t.me/importknig

Система Сатурна. Глазами Кассини

Предисловие

Джеймс Грин, директор,

Отдел планетарных наук НАСА

Июль 2017 г.

Более 400 лет назад Галилео Галилей направил свой самодельный телескоп на ночное небо и заметил, что по обе стороны от Сатурна находятся два объекта, тесно связанных с планетой. В то время, в 1610 году, Галилей объявил их лунами.

Несколько десятилетий спустя наука о лунах Сатурна развивалась головокружительными темпами. Христиан Гюйгенс впервые наблюдал крупнейшую луну Сатурна Титан в 1655 году и первым описал протяженные "луноподобные" черты Сатурна как диск вещества, озвучивающего планету. С 1671 по 1674 год Джованни Кассини открыл луны Иапет, Рея, Диона и Тетис. В 1675 году Кассини обнаружил разрыв в кольцах Сатурна, который мы сегодня называем "делением Кассини".

В космическую эру, до миссии "Кассини-Гюйгенс", мы имели лишь намеки на открытия, ожидающие нас на Сатурне. Пионер-11 и Вояджеры-1 и 2 совершили пролеты несколько десятилетий назад. Но эти быстрые встречи не давали времени на более масштабные исследования. НАСА и Европейское космическое агентство создали партнерство, чтобы отправить на орбиту Титана орбитальный аппарат "Кассини" и посадочный аппарат "Гюйгенс". Как и его тезки, миссия "Кассини-Гюйгенс" не только открыла ранее неизвестные луны, но и помогла нам понять научные основы их формирования, их взаимодействия с кольцами и то, насколько они разнообразны.

Миссия "Кассини-Гюйгенс" произвела революцию в наших знаниях о системе Сатурна. Кольца Сатурна, луны и сама планета представляют собой неотразимые и неисчерпаемые объекты для интенсивного изучения, и "Кассини-Гюйгенс" не разочаровал. Сатурнианская система оказалась богатой почвой для научных поисков и открытий, а "Кассини" - не что иное, как машина для открытий.

К моменту завершения своей миссии "Кассини" погрузился в Сатурн и наблюдал за планетой чуть менее половины сатурнианского года. Но при этом он 293 раза облетел газовый гигант по орбите, навсегда изменив наше представление о системе Сатурна и открыв огромные возможности для понимания всей Солнечной системы.

Благодаря наблюдениям "Кассини" мы получили новые виды планеты и множество знаковых снимков. Миссия сделала новаторские открытия в нашем неустанном поиске жизни в Солнечной системе - будь то обнаружение того, что Титан проходит через те же циклы, что и Земля до появления жизни, или наблюдение за ледяными шлейфами на Энцеладе. Кроме того, 13-летняя миссия "Кассини" позволила проследить за изменениями в динамичной кольцевой системе Сатурна и наблюдать, возможно, одно из самых активных и хаотичных колец в Солнечной системе - кольцо F Сатурна. Космический аппарат обнаружил в кольцах образования, похожие на пропеллеры, и стал свидетелем возможного рождения новой луны.

С момента своего прибытия в 2004 году "Кассини-Гюйгенс" поразил нас данными и изображениями, никогда ранее не получавшимися с такой детальностью и четкостью. Эта книга - вершина айсберга размером с планету. За последние 13 лет "Кассини" сделал около 450 000 впечатляющих снимков в системе Сатурна. Как можно сократить это число до нескольких, когда каждый снимок, каждое изображение рассказывает новую историю? Красота этих снимков превосходит только науку и открытия, которые они представляют. Благодаря "Кассини" мы узнали, что Сатурн - далеко не спокойная одинокая планета с нежными кольцами. Теперь мы знаем больше о хаотичных, активных и мощных кольцах Сатурна и бурях, бушующих под ними. Некоторые изображения Титана и Энцелада намекают на возможность существования жизни, о которой раньше никто не подозревал. И как мы могли забыть эти захватывающие первые взгляды на луны, о существовании которых мы даже не подозревали? Каждый из снимков, представленных в этой книге, является представителем многих других, и отражает как поразительную красоту, так и новые научные достижения, открытые "Кассини-Гюйгенсом".

Поздравляем "Кассини" с тем, что он проложил нам путь. Эта книга - первая глава величайшей истории, которую, по моим прогнозам, предстоит рассказать: как люди потянулись к звездам и обнаружили жизнь за пределами Земли. Для меня большая честь быть частью этой истории.

1.Сатурн:

Драгоценный камень Солнечной системы

За 400 лет, прошедших с тех пор, как люди начали изучать космос с помощью телескопов, Сатурн превратился из тусклого и расплывчатого пятна на небе в колоссальную планету в фокусе. Однако, похоже, чем четче мы видим Сатурн, тем больше загадок находим.

Сатурн в 763 раза больше Земли, его атмосфера состоит преимущественно из водорода и гелия и напоминает бурный бурлящий котел. Большая часть погоды на Сатурне непостоянна", - говорит Эндрю Ингерсолл, член команды по съемке "Кассини" и физик атмосферы из Калифорнийского технологического института. "Год может пройти без гроз, но каждые 20-30 лет случается гигантская буря, сверкающая молниями каждую десятую долю секунды". Кассини наблюдал, как эта мегабуря разразилась в 2010 году, вызвав атмосферные возмущения по всему периметру планеты, пока буря не стала натыкаться на свой собственный след и, казалось, съела свой собственный хвост, прежде чем потускнеть и исчезнуть.

Однако не все характеристики Сатурна приходят и уходят. "Некоторые особенности удивительно долго сохраняются", - говорит Ингерсолл. Кассини наблюдал северный полярный шестиугольник Сатурна, открытый в 1981 году "Вояджером", и он достаточно велик, чтобы вместить две Земли. И на каждом полюсе есть ураганоподобный "глаз", который существует уже десять лет или даже больше. Это особые свойства, уникальные для Сатурна, и они показывают нам, насколько экстремальной может быть погода".

Кроме того, ученые не знают точно, сколько времени требуется Сатурну, чтобы совершить один оборот вокруг своей оси (т.е. продолжительность сатурнианских суток), и почему магнитные полюса планеты выровнены относительно оси вращения - это единственная известная планета с таким выравниванием. Размер ядра Сатурна и внутреннее строение планеты также практически неизвестны.

13 лет пребывания "Кассини" на орбите Сатурна стали первой возможностью изучать эту бурную планету вблизи в течение многих лет подряд, и космический аппарат открыл новые тайны Сатурна. Хотя один сатурнианский год длится почти 30 земных лет, Кассини находился на орбите по крайней мере часть трех сатурнианских сезонов, в течение которых планета менялась, а вместе с ней и наши знания об этом гигантском мире. В результате многолетнего пристального изучения Сатурна с помощью "Кассини" мы получили бесчисленные изображения и другие данные об этой сюрреалистической планете и ее кольцах и лунах.

Эти изображения служат всего лишь коллективным портретом или снимком Сатурна, но в этом постоянно меняющемся мире всегда найдется, на что посмотреть.

Название главы Изображение:

Ringworld Ожидание

https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06077

Мирная красота Сатурна приглашает космический аппарат "Кассини" рассмотреть его поближе на этом снимке, сделанном в естественном цвете во время сближения аппарата с планетой. К этому моменту Сатурн был уже достаточно большим, чтобы сделать два снимка узкоугольной камерой для получения сквозного изображения планеты, ее тонких колец и нескольких ледяных лун. Композиция полностью состоит из этих двух изображений. Луны, видимые на этой мозаике: Эпиметей (72 мили, 116 километров в поперечнике), Пандора (52 мили, 84 километра в поперечнике) и Мимас (247 миль, 398 километров в поперечнике) слева от Сатурна; Прометей (63 мили, 102 километра в поперечнике), Янус (113 миль, 181 километр в поперечнике) и Энцелад (310 миль, 499 километров в поперечнике) справа от Сатурна. Изображение: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Волны и сдвиг

https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA08168

Этот удивительно подробный вид облаков Сатурна показывает волны на северной границе яркой экваториальной зоны, предположительно связанные как с сильным сдвигом ветра там, так и с разницей в плотности на границе с полосой на севере. На юге расположены два темных овала, а на севере - темные кольцевые тени. Луна Янус (113 миль, 181 км в поперечнике) занимает всего два пикселя под кольцами, справа от центра. Кассини сделал этот снимок 16 марта 2006 года, примерно в 1,3 миллиона миль (2 миллиона километров) от Сатурна. Кредит на изображение: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Вложенные кольца

https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA11473

Северное полушарие Сатурна видно на фоне его вложенных друг в друга колец. Этот вид с космического аппарата "Кассини" обращен к неосвещенной стороне колец с высоты около 30 градусов над плоскостью колец. Кольца были осветлены относительно планеты, чтобы улучшить видимость. Изображения, полученные с помощью красного, зеленого и синего спектральных фильтров, были объединены для создания этого вида в естественном цвете. Кассини сделал эти снимки 24 февраля 2009 года на расстоянии около 538 000 миль (866 000 км) от Сатурна. Кредит на изображение: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Солнечно-полосатый Сатурн

https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06574

Ослепительный и драматический портрет, нарисованный Солнцем, - длинные тонкие тени колец Сатурна, проходящие через северные широты планеты. Внутри теней светлые полосы представляют собой области, где материал колец менее плотный, а темные полосы и волновые узоры показывают области более плотного материала. Тень резко темнеет в правом верхнем углу, что соответствует границе между тонким кольцом C и более плотным кольцом B. Шар луны Сатурна Мимас (247 миль, или 398 километров в поперечнике) забрел в поле зрения в нижней части кадра. На маленькой луне видны несколько крупных кратеров. Кассини сделал этот снимок 18 января 2005 года, примерно в 889 000 милях (1,4 миллиона километров) от Сатурна. Кредит на изображение: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Сканирование конечностей

https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA10442

Эта причудливая сцена показывает затянутый облаками лимб Сатурна перед кольцом B планеты. Изображение кольца искажено вблизи лимба из-за диффузного газа в верхних слоях атмосферы Сатурна. Вид на освещенную Солнцем сторону колец открывается примерно с 31 градуса ниже плоскости кольца. Север на Сатурне - это верх. Кассини сделал этот снимок 24 июня 2008 года на расстоянии около 408 000 миль (657 000 км) от Сатурна с помощью спектрального фильтра, чувствительного к длинам волн инфракрасного света с центром в 750 нанометров. Кредит на изображение: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Обряд весны

https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA11667

Сатурн пережил бесчисленное количество равноденствий с момента зарождения Солнечной системы, но это первое, которое Кассини наблюдал вблизи. С высоты 20 градусов над плоскостью кольца "Кассини" сделал 75 последовательных экспозиций для этой мозаики, показывающей Сатурн, его кольца и несколько лун через полтора дня после равноденствия Сатурна 12 августа 2009 года, когда солнечный диск находился точно над экватором планеты. Такие сцены возможны только в течение нескольких месяцев до и после равноденствия Сатурна, которое происходит только раз примерно в 15 земных лет. Кассини сделал эти снимки на расстоянии примерно 526 000 миль (847 000 километров) от Сатурна. Кредит на изображение: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Перед широкими тенями

https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA14589

Луна Сатурна Тетис вращается на орбите перед широкой тенью, отбрасываемой кольцами на планету. Тетис (660 миль или 1062 километра в поперечнике) находится чуть ниже колец в центре изображения. Этот вид обращен к северной, освещенной Солнцем стороне колец с высоты менее одного градуса над плоскостью колец. Кассини сделал этот снимок 7 декабря 2011 года на расстоянии примерно 1,1 миллиона миль (1,8 миллиона километров) от Тетиса, используя спектральный фильтр, чувствительный к длинам волн ближнего инфракрасного света с центром в 752 нанометра. Кредит на изображение: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Шестигранник и кольца

https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA14646

Северный полярный шестиугольник Сатурна греется в лучах Солнца, когда в северном полушарии наступила весна. Множество мелких бурь усеивают северную полярную область и фирменные кольца Сатурна, которые, кажется, исчезают из-за тени Сатурна. Кассини сделал это изображение 27 ноября 2012 года, используя спектральный фильтр, чувствительный к длинам волн ближнего инфракрасного света с центром в 750 нанометров. Снимок был сделан на расстоянии около 403 000 миль (649 000 км) от Сатурна. Кредит на изображение: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Жемчужина Солнечной системы

https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA17474

Кассини пронесся высоко над Сатурном, чтобы открыть этот величественный вид на планету золотистого цвета и ее главные кольца. Вид представлен в естественном цвете, как его могли бы увидеть человеческие глаза. Эта мозаика была создана из 36 изображений с тремя цветными фильтрами, полученных Кассини 10 октября 2013 года. На этом изображении Сатурн демонстрирует разноцветные полосы погоды. Например, яркая узкая волна облаков в районе 42 градуса северной широты, похоже, представляет собой бурные последствия гигантского шторма, достигшего своего пика в начале 2011 года. Вокруг северного полюса Сатурна видна загадочная шестигранная погодная структура, известная как шестиугольник. Изображение: NASA/JPL-Caltech/SSI/Cornell

Ослепительный Сатурн

https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA08362