ดาวเสาร์เป็นหนึ่งในดาวเคราะห์ที่ใหญ่และลึกลับที่สุดในระบบสุริยะ วงแหวนของดาวเสาร์ซ่อนความลับมากมาย เป็นเวลาสองร้อยห้าสิบปีที่มนุษยชาติพยายามตอบคำถามว่าทำไมพวกเขาถึงแบนและผอม เมื่อคำถามนี้ถูกตอบ ก็มีคำถามใหม่ๆ เกิดขึ้นมากมาย และคำตอบใหม่แต่ละข้อทำให้เกิดคำถามเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ที่ทวีคูณขึ้นเรื่อยๆ เมื่อมีการสำรวจระบบสุริยะ
วงแหวนเปิด
กาลิเลโอเป็นคนแรกที่เห็นวงแหวนของดาวเสาร์ผ่านกล้องโทรทรรศน์ในปี 1610 แต่เขาถือว่าสิ่งนี้เป็นความผิดปกติของดาวเคราะห์ เขาเข้ารหัสการค้นพบของเขาด้วยแอนนาแกรมแบบละติน ซึ่งในการแปลดูเหมือน: "ฉันสังเกตดาวเคราะห์สามดวงที่สูงที่สุด" ในปี ค.ศ. 1656 ไฮเกนส์เห็นวงแหวนบนดาวเสาร์เป็นครั้งแรก เขาเขียนว่าดาวเสาร์ล้อมรอบด้วยวงแหวนแบนบางๆ ไม่มีส่วนไหนที่สัมผัสกับดาวเคราะห์และเอียงไปทางระนาบสุริยุปราคา Giovanni Cassini ในปี 1675 ระบุว่านี่ไม่ใช่วงแหวนต่อเนื่อง เขาเห็นวงแหวนสองวงซึ่งคั่นด้วยช่องว่าง ต่อมาพื้นที่นี้เรียกว่าส่วน (หรือช่องว่าง) ของ Cassini
วิจัย 18-19ศตวรรษ
การศึกษาเพิ่มเติมของดาวเสาร์ไม่ได้ทำให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใกล้การคลี่คลายโครงสร้างของวงแหวนและสาเหตุของการเกิดขึ้นมากขึ้น ความลึกลับเพิ่งถูกเพิ่มเข้ามา เป็นเวลานานที่สันนิษฐานว่าดาวเคราะห์มีวงแหวนแข็งและวงแหวนบางสองวง ลาปลาซได้ทำการคำนวณโดยคำนึงถึงอิทธิพลของสนามโน้มถ่วงในปี พ.ศ. 2330 สรุปว่ามีวงแหวนหลายพันหรือหลายล้านวง เขาเชื่อว่าแหวนนั้นแข็งและคล้ายกับห่วงยิมนาสติก
นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส E. Roche กำหนดระยะทางขั้นต่ำที่วัตถุสามารถอยู่ภายใต้อิทธิพลของสนามโน้มถ่วงของดาวเสาร์ เขาระบุว่าเป็นรัศมี 2.44 (ต่อมาเรียกว่าโรชลิมิต) ใกล้กว่านี้ ดาวเทียมที่เป็นของแข็งหรือของเหลวจะถูกทำลายโดยสนามโน้มถ่วง วงแหวนของดาวเสาร์อยู่ภายในรัศมีนี้ ขนาดภายนอกของวงแหวนคือ 2.3 รัศมีของโลก ถ้าพวกมันเป็นของแข็งหรือของเหลว สนามโน้มถ่วงจะฉีกพวกมันออกจากกัน
เจมส์ เสมียน แม็กซ์เวลล์ มีส่วนร่วมในการศึกษาโครงสร้างทางกายภาพของวงแหวน การค้นพบของเขาชี้ให้เห็นว่าวงแหวนของดาวเสาร์อาจประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็ก โซเฟีย Kovalevskaya เพื่อนร่วมชาติของเราเริ่มสนใจปัญหานี้ เธอพิสูจน์ว่าแหวนไม่สามารถเป็นของแข็งหรือของเหลวได้ นักวิทยาศาสตร์ D. Keeler และ W. Campbell จากการศึกษา Doppler shift พบว่าอนุภาคเคลื่อนที่ในวงโคจรที่ไม่ขัดต่อกฎของกลศาสตร์ท้องฟ้า
การวิจัยในศตวรรษที่ 20
ในทศวรรษที่ 50 ของศตวรรษที่ 20 โดยใช้การวิเคราะห์สเปกตรัมพบว่าวงแหวนของดาวเสาร์มีองค์ประกอบมากมายน้ำแช่แข็ง มันสำคัญมาก ในที่สุดก็พบว่าวงแหวนของดาวเสาร์ทำมาจากอะไร นอกจากน้ำแข็ง, มีเทน, สารประกอบกำมะถัน, ไฮโดรเจน, แอมโมเนียและสารประกอบเหล็กที่พบในวงแหวน ได้ข้อมูลพิเศษมาจากยานสำรวจอวกาศ Pioneer (1979) และ Voyagers สองคน (1980 และ 1981) บินผ่านดาวเสาร์ ในปี 1997 ภารกิจของ Cassini-Huygens เริ่มต้นขึ้น โพรบส่งข้อมูลเฉพาะที่ยังไม่ได้วิเคราะห์ ยานสำรวจ Huygens ลงจอดบนไททันดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ และผู้คนบนโลกก็ได้ยินเสียงต่างโลก เห็นภูเขาและที่ราบ
ความลับของแหวน
วันนี้ได้รวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับวงแหวนของดาวเสาร์ไว้มากมาย อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีรูปแบบที่ชัดเจนและสม่ำเสมอ มีคำถามรอคำตอบ มีการค้นพบวงแหวนรอบดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน เหตุใดการก่อตัวดังกล่าวจึงอยู่นอกแถบดาวเคราะห์น้อยเท่านั้นและไม่ได้อยู่บนดาวเคราะห์ดวงใดดวงหนึ่ง กระบวนการทางกายภาพที่นำไปสู่การก่อตัวของวงแหวนนั้นไม่ชัดเจน การบีบอัดเกิดขึ้นได้อย่างไร และเหตุใดจึงมีโครงสร้างหลายร้อยรูปแบบ อนุภาคของวงแหวนไม่เกาะติดกันและไม่ผสมกันอย่างไร? วงแหวนมีคุณสมบัติเป็นกระจกแม่เหล็ก คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของโพลาไรซ์แบบวงกลมสะท้อนจากพวกมัน สนามแม่เหล็กถูกผลักออกจากวงแหวน A และสังเกตเห็นการสะท้อนที่รุนแรงของคลื่นวิทยุ มีซี่ใน Ring B ที่รอการอธิบาย วงแหวนมีความสว่างต่ำซึ่งไม่สอดคล้องกับวงแหวนที่คำนวณได้ ใกล้วงแหวนของดาวเสาร์มีการค้นพบชั้นบรรยากาศซึ่งต้นกำเนิดไม่ชัดเจน เห็นคลื่นความหนาแน่นและปรากฏการณ์อีกมากมายที่รอการอธิบาย
สมมติฐาน
ในปี 1986 มีการเสนอสมมติฐานเกี่ยวกับความเป็นตัวนำยิ่งยวดของน้ำแข็งที่ประกอบเป็นวงแหวนของดาวเสาร์ น้ำแข็งโดยทั่วไปเป็นรูปแบบที่ซับซ้อนและอาจมีคุณสมบัติแตกต่างกันขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของการก่อตัว การมีอยู่ของตัวนำยิ่งยวดทำให้สามารถสร้างแบบจำลองทางกายภาพที่สอดคล้องกันของวงแหวนของดาวเสาร์ ซึ่งอธิบายความผิดปกติมากมาย
ดาวเสาร์มีวงแหวนกี่วง?
ไม่มีคำตอบที่ชัดเจนสำหรับคำถามนี้เช่นกัน วันนี้มีวงแหวนหลัก 13 วง พวกเขาถูกเรียกโดยตัวอักษรของตัวอักษรละติน: A, B, C, D เป็นต้น ช่องว่างระหว่างวงแหวนเรียกว่าดิวิชั่นหรือช่อง มีการแบ่งแยกของ Cassini, ช่องว่างของ Huygens, Kuiper, Maxwell เป็นต้น เส้นผ่านศูนย์กลางของวงแหวนของดาวเสาร์แตกต่างกันไปจาก 146,000 กม. ถึง 273,000 กม. ในปี 2009 มีการค้นพบวงแหวนของ Phoebus สันนิษฐานว่ามีแหวนของ Rhea ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางยังไม่ชัดเจน
การสังเกตจากโลก
วงแหวนของดาวเสาร์มองไม่เห็นจากโลกเสมอไป นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเส้นศูนย์สูตรของดาวเสาร์เอียงอย่างมากกับระนาบของวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ และวงแหวนอยู่ในระนาบของเส้นศูนย์สูตร หนึ่งปีของดาวเสาร์อยู่ได้ 29.5 ปีของโลก และในช่วงที่ดาวเสาร์ Equinox อยู่บนดาวเสาร์ วงแหวนของมันจะหายไปสำหรับผู้สังเกตการณ์ทางโลก จากนั้นประมาณ 7 ปีจะมองเห็นได้ด้านหนึ่ง ในช่วงครีษมายันบนดาวเสาร์ พวกมันจะมองเห็นได้ชัดเจนสูงสุด แล้วค่อยๆ ลดลงจนมองไม่เห็นอย่างสมบูรณ์
ล่าสุดหลายปีที่ผ่านมา ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ของดาวเคราะห์ได้พัฒนาขึ้นอย่างรวดเร็ว นักวิทยาศาสตร์มีโอกาสใช้ข้อมูลของยานสำรวจอวกาศอย่างที่พวกเขาพูดเพื่อสัมผัสกับวัตถุในอวกาศ ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า วงแหวนของดาวเสาร์ควรแบ่งปันความลับกับมนุษยชาติ