Anells de Saturn
De Viquip??dia
Taula de continguts |
[edita] Descobriment dels anells de Saturn
Els anells de Saturn es van observar per primera vegada al juliol de 1610 per Galileu Galilei. En part perqu?? les imatges que donava l'acabat d'inventar telescopi, eren de mala qualitat, i en part perqu?? feia nom??s uns mesos que havia descobert els quatre majors sat??l??lits de J??piter, va pensar inicialment que les estructures borroses, paregudes a orelles, que havia vist eren dos sat??l??lits pr??xims a Saturn. Prompte va canviar d'opini??. Aquells "estranys ap??ndixs" no variaven la seva posici?? respecte a Saturn d'una nit a la seg??ent. I, a m??s, van desapar??ixer en 1612. Qu?? havia ocorregut? Senzillament: els anells havien quedat orientats amb el seu pla segons la visual des de la Terra en 1612 i amb aix?? s'havien fet molt d??bils. La geometria dels ap??ndixs va deixar perplexos els astr??noms. Fins al punt d'arribar-se a proposar que es tractava d'anses unides a Saturn o que constaven de diversos sat??l??lits en ??rbita nom??s al voltant de la part posterior de Saturn, pel que mai feien ombra sobre el planeta.
Finalment, en 1655, Christiaan Huygens va suggerir que els ap??ndixs eren el signe visible d'un disc de mat??ria prim i pla, separat del planeta i disposat en el pla equatorial d'aquest. Depenent de quines foren les posicions de Saturn i de la Terra en les seves respectives ??rbites al voltant del Sol, la inclinaci?? del disc respecte a la Terra variaria; de, ac?? que la seva aparen??a variar?? tamb?? des de la d'una prima l??nia fins a la d'una ampla el??lipse. El cicle dels anells igual que l'??rbita de Saturn dura 30 anys.
Durant els dos segles seg??ents es va suposar que el disc era una capa cont??nua de mat??ria. La primera objecci?? contra la hip??tesi no tardaria, no obstant, a plantejar-se. En 1675, Giovanni Cassini va trobar una fosca banda (la divisi?? que porta el seu nom) que separava el disc en dos anells conc??ntrics.
A finals del segle XVIII, Pierre-Simon-Pierre-Simon Laplace va mostrar que bastarien les forces combinades de la gravetat de Saturn i la rotaci?? del disc per a esgarrar una capa ??nica de mat??ria. En principi, qualsevol part??cula del disc mant?? la seva dist??ncia radial des de Saturn perqu?? hi ha dos forces que s'equilibren. La gravetat tira de la part??cula cap a dins; la for??a centr??fuga l'espenta cap a fora. La for??a centr??fuga procedeix de la velocitat de rotaci??; d'ac?? que el disc haja d'estar girant. Ara b??, en el cas d'un disc en rotaci?? r??gida, les forces s'equilibren nom??s per a una certa dist??ncia radial. Per aix??, Laplace va proposar la hip??tesi que els anells de Saturn estaven formats per molts anells prims, prou cada un d'ells per a suportar el lleuger desequilibri de forces que apareixeria al llarg de la seua ampl??ria radial.
L'??ltim pas cap a la visi?? moderna dels anells es va donar en 1857, quan James Clerk Maxwell va guanyar el premi Adams de la Universitat de Cambridge per la seva demostraci?? matem??tica de qu?? els anells prims estaven formats en realitat per nombroses masses xicotetes que mantenien ??rbites independents. La comprovaci?? experimental d'esta hip??tesi va arribar en 1895, quan els astr??noms americans James E. Keeler i William W. Campbell van deduir la velocitat de les part??cules en els anells a partir del seu despla??ament Doppler, o modificaci?? de la longitud d'ona de les l??nies espectrals de la llum del Sol que les part??cules reflecteixen cap a la Terra. Van trobar que els anells giraven al voltant de Saturn a una velocitat diferent de la de l'atmosfera del planeta. A m??s, les parts internes dels anells giraven a major velocitat que les externes, segons prescrivien les lleis de la f??sica per a part??cules en ??rbites independents.
[edita] Caracter??stiques dels anells de Saturn
El cos principal del sistema de anells de Saturn inclou, per tant, els brillants anells A i B, d'escassa opacitat. Hi ha entre l'un i l'altre una franja de 5.000 quil??metres: la divisi?? de Cassini, regi?? relativament transparent, encara que no buida en absolut. El cos principal del sistema de Saturn compr??n tamb?? l'anell C, m??s d??bil i menys opac, que queda dins del vora interior de l'anell B. T?? un grau d'opacitat comparable al de la divisi?? de Cassini. L'encara m??s d??bil anell D queda dins de l'anell C. Abans que els Voyager passaren per la proximitat de Saturn s'havia reconegut ja la configuraci?? estructural en els anells del planeta A,B,C i D. Observables des de la Terra aix?? com les divisions de Cassini i d'Encke. Presos en el seu conjunt, els principals anells de Saturn (A, B i C) mesuren uns 275.000 quil??metres d'ampl??ria anul??lar, el que representa tres quartes parts de la dist??ncia que separa la Terra de la Lluna. L'anell A est?? dividit en dos parts per la divisi?? d'Encke.
Les fotografies dels anells amb alta resoluci??, preses pels vehicles espacials Voyager i Cassini van aportar moltes novetats:
- Tres anells molt p??l??lids, E, F i G, que queden fora de l'anell A.
- Van apar??ixer regions anul??lares estretes de diferent brillantor i opacitat, com els solcs del disc d'un gram??fon.
- Es van trobar, a m??s, desviacions respecte a la forma circular.
- Apareixen nucs, trenats i torcements en l'anell F.
- L'anell A presenta un brillantor uniforme enfront de l'anell B que presenta variacions al llarg de les seves dist??ncies radials.
- En l'anell B hi havia unes pertorbacions orientades radialment, en forma de falca.
- Grups de bandes causades per resson??ncia de sat??l??lits.
- Sat??l??lits pastors produint buits en els anells o fixant les seves vores.
La part de l'anell exterior a la divisi?? d'Encke mostra un d??bil grup de bandes. Les bandes estan m??s estretes cap a l'??rbita del sat??l??lit Prometeu, que es va descobrir en les imatges preses pel Voyager 1. Es creu que les bandes es produ??xen per resson??ncies en l'anell degudes als efectes gravitatoris del sat??l??lit. La vora de l'anell A la mant?? el sat??l??lit pastor Atles.
A m??s, els sat??l??lit s Prometeu i Pandora, s??n els sat??l??lits pastors interior i exterior respectivament que donen forma a l'anell F de Saturn que t?? 80 km. d'ampl??ria.
La majoria dels buits en els anells de Saturn estan causats per la pres??ncia de sat??l??lits pastors. Mimes, per exemple, ??s responsable de l'exist??ncia del major d'ells, la divisi?? de Cassini.
En comparaci??, la gross??ria dels anells de Saturn resulta despreciable. El l??mit superior de la seva extensi?? vertical s'ha estimat en al voltant d'un quil??metre. En relaci?? amb la seva ampl??ria, els anells s??n milers de vegades m??s prims que un full d'afaitar.
[edita] Composici?? dels anells
La capacitat dels anells per a reflectir o absorbir llum de diferents longituds d'ona permet deduir informaci?? sobre la composici?? de les part??cules dels anells de Saturn. Per exemple, els anells A, B i C s??n mals reflectors de la llum del Sol per a certes longituds d'ona de l'infraroig pr??xim. Per tractar-se d'una propietat caracter??stica del gel, cal presumir que el gel ??s un constituent important de les part??cules que formen eixos anells. Per?? ??s un gel de color blanc, el que significa que ??s m??s o menys igualment reflector per a totes les longituds d'ona en el visible. Al contrari, les part??cules dels anells A, B i C s??n menys reflectors en llum blava que en llum roja. Potser hi ha alguna subst??ncia addicional present en xicotetes quantitats; tal vegada, porta ??xid de ferro com a font del color rogenc. Tamb?? s'ha proposat la hip??tesi que certs compostos generats per la radiaci?? ultraviolada del Sol foren els responsables del color rogenc.
En 1973, es van explorar els anells de Saturn amb ones de radar (de longitud d'ona de l'orde de cent??metres) la reflexi?? dels quals van detectar amb l'antena de 64 metres de la Xarxa d'Espai Profund en Goldstone, Calif??rnia. L'alta reflectivitat dels anells A i B implicava que la majoria de les part??cules d'eixos dos anells eren almenys d'un grand??ria comparable a la longitud d'ona del radar ??s a dir de l'ordre de cent??metres. Si les part??cules hagueren sigut menors que les longituds d'ona del radar, haurien resultat transparents a les ones d'aquest. Si hagueren sigut molt majors, s'hauria apreciat l'emissi?? de radiaci?? t??rmica. El baix nivell de tal radiaci?? limita el seu grand??ria a no m??s d'alguns metres.
Les dades dels vehicles espacials Voyager han confirmat estos descobriments. En un tipus d'experiment es van enviar ones de radio des del vehicle espacial a la Terra, a trav??s dels anells, i es va mesurar la pot??ncia difosa per les part??cules dels anells per a diversos angles de desviaci?? respecte al trajecte inicial de les ones.
Aix?? com la difusi?? de les ones de radar per les part??cules en els anells fa possible detectar part??cules de l'ordre de la grand??ria de la longitud d'ona del radar, la difusi?? de la llum solar permet detectar part??cules de la grand??ria d'una longitud d'ona de la llum visible. L'intens increment de brillantor d'un segment de l'anell, quan es contempla davall un angle per al que la difusi?? cap avant ??s xicoteta, implica que, en eixe segment, abunden les part??cules d'un micr??metre de magnitud.
Observaci?? que nom??s pot escometre's quan Saturn queda entre el Sol i l'astrof??sic. Esta condici?? no es pot complir per a observacions verificades des de la Terra, per?? s?? a bord d'un vehicle espacial. Aix??, els estudis de les dades dels Voyager assenyalen que les part??cules de grand??ries de l'orde d'un micr??metre constitu??xen una proporci?? gran de les part??cules en l'anell F, una proporci?? apreciable en moltes parts de l'anell B i una proporci?? menor en la part externa de l'anell A. D'altra banda, l'anell C i la divisi?? de Cassini no presenten rastres d???eixes part??cules xicotetes.
La difusi?? de la llum o d'alguna altra forma de radiaci?? electromagn??tica per les part??cules d'un anell permet deduir la grand??ria de les part??cules que abunden en l'anell:
- Difusi?? de llum d'una part??cula de grand??ria 1/10 de la longitud d'ona de la radiaci?? incident: Difon la llum quasi per igual en totes les direccions.
- Difusi?? de llum d'una part??cula de grand??ria de l'orde de la longitud d'ona de la radiaci?? incident: Difon la llum cap avant.
- Difusi?? de llum d'una part??cula de grand??ria major que la longitud d'ona de la radiaci?? incident: Difon la llum en tots els angles, predominant cap avant.
[edita] Falques radials en l'anell B
En la part central i m??s opaca de l'anell B apareixen unes pertorbacions orientades radialment, en forma de falca. Cada una de les quals pot veure's al llarg d'una fracci?? important de les 10 hores que una part??cula de l'anell B inverteix a realitzar una revoluci?? orbital. Mentrestant, noves falques radials estan sorgint espor??dicament en altres zones de l'anell. Comparades amb el seu entorn, les falques radials apareixen brillants en llum dif??s cap avant i fosques en llum dif??s cap arrere. D'ac?? que les part??cules de grand??ries de l'orde d'un micr??metre abunden en les falques radials. Cada part d'una falca radial gira al voltant de Saturn a la mateixa velocitat que ho fan les part??cules de l'anell a la seva dist??ncia radial. Les porcions interiors es mouen m??s de pressa; aix??, una falca radial es va inclinant amb el temps i arriba a desapar??ixer. L'extrem m??s estret ("punxa") de cada falca radial pareix coincidir aproximadament amb la dist??ncia des de Saturn a la qual el per??ode d'una part??cula en ??rbita iguala al per??ode de rotaci?? de Saturn. El camp magn??tic de Saturn est?? tancat dins del planeta; gira, per tant, amb ell. D'ac?? que les forces electromagn??tiques siguen parcialment responsables que existisquen falques radials. A aquest respecte pot fer-se notar que es van observar brots d'est??tica de banda ampla. Els brots pareixen haver-se originat en fonts de l'anell B, prop de regions on l'activitat de les falques era intensa. L'observaci?? que la difusi?? de la llum en les part??cules de les falques radials de l'anell B de Saturn ocorre predominantment cap avant permet deduir que les falques s??n concentracions locals i transit??ries de part??cules de l'anell, d'un micr??metre de grand??ria.
[edita] Llista dels anells i divisions m??s importants
Esta ??s una llista de 15 dels anells de Saturn m??s importants, i les divisions entre ells.
| Nom | Dist??ncia al centre de Saturn (km) | Ampl??ria (km) | Anomenat en honor |
| Anell D | 67.000 - 74.500 | 7.500 | |
| Anell C | 74.500 - 92.000 | 17.500 | |
| Divisi?? de Coulomb | 77.800 | 100 | Charles-Augustin-Charles-Augustin de Coulomb ??? |
| Divisi?? de Maxwell | 87.500 | 270 | James Clerk Maxwell |
| Anell B | 92.000 - 117.500 | 25.500 | |
| Divisi?? de Cassini | 117.500 - 122.200 | 4.700 | Giovanni Cassini |
| Divisi?? de Huygens | 117.680 | 285-440 | Christiaan Huygens |
| Anell A | 122.200 - 136.800 | 14.600 | |
| Divisi?? d'Encke | 133.570 | 325 | Johann Encke |
| Divisi?? de Keeler | 136.530 | 35 | James Keeler |
| Anell R/2004 S'1 | 137.630 | ? | |
| R/2004 S 2 | 138.900 | ? | |
| Anell F | 140.210 | 30-500 | |
| Anell G | 165.800 - 173.800 | 8.000 | |
| Anell E | 180.000 - 480.000 | 300.000 |
[edita] Enlla??os externs
[edita] Vegeu tamb??
- Anells de planetes
- Anells de J??piter
- Anells d'Ur??
- Anells de Nept??
- Sat??l??lit pastor
