Солнечная система

Глава VIII САТУРН

Сведения о Сатурне получены как наземными средствами, так и с помощью американских космических зондов, которых уже было четыре: из них три пролетных — «Пионер-Сатурн» (он же «Пионер-11», 1979), «Вояджер-1» (1980) и «Вояджер-2» (1981); а также один орбитальный — «Кассини-Гюйгенс» (NASA/ESA/ISA), достигший системы Сатурна летом 2004 г. Наиболее существенные результаты дали «Вояджеры» и «Кассини».

Сатурн — планета-гигант, по размеру лишь немного уступающая Юпитеру и обладающая большим сходством с ним. Объем Сатурна в 800 раз больше объема Земли. Период вращения в области широт около 40° составляет 10ч. 39,4мин. В экваториальной зоне он меньше (10ч. 12мин.), а в полярных областях, выше 57°, он превышает 11ч. Быстрое вращение приводит к сильному сжатию планеты: отношение полярного радиуса к экваториальному равно 0,9. Экваториальный диаметр составляет 120540 км. по верхней границе облачного слоя. Средняя плотность Сатурна рекордно низка — ниже плотности воды.

Главное украшение Сатурна — его кольца: внешнее А, среднее В и внутреннее С. Впервые их заметил Галилей в 1610 г. Но из-за несовершенства своего телескопа он не смог распознать кольцо и решил, что видит спутники. Честь открытия колец Сатурна принадлежит Гюйгенсу. Это произошло через 46 лет после наблюдений Галилея, в 1656 г.

Хотя Сатурн весьма удален от Земли, он представляет собой один из красивейших небесных объектов даже при наблюдениях с телескопом умеренного размера. Подобно Юпитеру, Сатурн имеет развитую систему поясов и зон. Однако они никогда не бывают видны так ясно, как полосы на Юпитере. Если добавить к этому вдвое большую удаленность Сатурна, трудности исследования планеты с Земли становятся очевидными. И все же астрономам иногда удавалось проследить движение каких-то малоконтрастных пятен, что и позволило найти зональные периоды вращения Сатурна. Но с борта космического зонда видно намного больше подробностей. «Вояджеры-1 и -2» прошли в 1980-81 гг. мимо Сатурна с интервалом в девять месяцев, что позволило проследить за изменением деталей на диске планеты.

Поверхность облачного слоя, которая плохо различалась в 1980 г., в следующем году стала видна довольно ясно. Определяющую роль в этом могла сыграть смена сезонов на Сатурне, где началась весна в северном полушарии. Поскольку наклон экватора к плоскости орбиты составляет у Сатурна 29°, смена времен года там должна приводить к большим, чем на Земле, перепадам притока солнечного тепла в каждом из полушарий. Уже на расстоянии шести недель пути на снимках «Вояджера-2» можно было различить циклонические образования в различных районах планеты. Последовательные снимки помогли детально проследить развитие циклонов.

По аналогии с Большим Красным Пятном Юпитера одно из найденных на Сатурне гигантских овальных образований назвали Большим Коричневым Пятном (БКП). Метеорология Сатурна и Юпитера сходна не во всем. В отличие от антициклонических деталей Юпитера, не поднимающихся выше широт 60°, пояса и зоны Сатурна доходят до очень высоких широт. БКП Сатурна лежит всего в 16° от северного полюса. В отличие от Юпитера, атмосферные потоки, движение которых заметно на фоне облачного слоя и чаще всего направлено к востоку, наблюдаются на очень высоких широтах, вплоть до 78°. Скорость таких потоков достигает 600 м/с. Рядом с ними можно видеть коричневые пятна — это ураганы, причем наибольшие из них по диаметру достигают половины земного шара. Скорость на периферии ураганов сравнительно невелика, около 30 м/с. Из-за существенно большей скорости потоков, чем на Юпитере, эти ураганы быстро затухают, врастая в потоки и обмениваясь с ними энергией.

Небольшой приток солнечного тепла не мог бы обеспечить активную динамику атмосферы Сатурна. Как и на Юпитере, образование вихрей определяется источниками энергии, упрятанными глубоко в атмосфере. Подробные снимки районов умеренных широт показывают большое число местных ураганов с диаметром вихрей 1000 км. и более. Скорость зональных ветров на Сатурне очень велика. В районе экватора она достигает 400—500 м/с, что в 4 раза выше, чем на Юпитере. Однако на широтах 30° и выше скорости меньше, имеют периодический широтный характер и не превышают 100 м/с. По-видимому, время жизни крупных вихрей в атмосфере Сатурна невелико по сравнению с Юпитером, так как сильные ветры разрушают вихри. По данным «Вояджеров» широтное распределение ветров в южном полушарии зеркально повторяет это распределение в северном полушарии. Тем не менее, различие атмосферной динамики двух полушарий становится заметным в их полярных областях.

Протяженный облачный слой и быстро нарастающая в глубину плотность атмосферы значительно ослабляют солнечный свет.

На глубине 350 км. под поверхностью облаков может быть темно. Реальная освещенность зависит от того, каковы характеристики рассеяния света в атмосфере Сатурна. Поскольку предполагается, что структура и состав облачного слоя Юпитера и Сатурна сходны, нижняя граница облаков находится в пределах одной и той же температуры — около 150 К. Но из-за вчетверо меньшего количества тепла, получаемого на единицу площади, верхняя граница облачного слоя Сатурна не совпадает с ее положением у Юпитера. В отличие от Юпитера, спектральные полосы аммиака у Сатурна выражены слабо. Это связано с низкими температурами в надоблачной атмосфере, где пары аммиака вымораживаются. Образующийся именно здесь довольно плотный слой тумана скрывает структуру поясов и зон, которая так хорошо видна на Юпитере.

За спутниками Сатурна тянутся хвосты из нейтральных и ионизованных молекул и атомов газа, образующие гигантские торы на орбитах. Один из таких торов связан с атмосферой Титана — крупнейшего спутника Сатурна и второго по размеру и массе среди спутников планет (на первом месте спутник Юпитера Ганимед, и оба они крупнее Меркурия!).

Поверхность Титана, диаметр которого 5152 км., неразличима сквозь плотную атмосферу, имеющую давление у поверхности 1,5 бара и состоящую на 98,4% из азота и на 1,6% из метана.

В ней также обнаружено небольшое количество этана, пропана, ацетилена, аргона, окиси и двуокиси углерода, гелия и других газов. Температура верхних слоев атмосферы Титана близка к —120°С, а температура поверхности —179°С. Туман в атмосфере рассеивает и отражает солнечные лучи, создавая «антипарниковый эффект», снижающий температуру поверхности. Днем поверхность освещена не ярче, чем в сумерки на Земле. Поверхность Титана состоит изо льда с примесью силикатных пород. Средняя плотность спутника 1,88 г/см³. Магнитного поля у Титана нет. Сила тяжести там в 7 раз слабее земной, так что, учитывая высокую плотность воздуха, человек на Титане, вероятно, смог бы летать, укрепив на руках крылья.

Измеренная яркостная температура внешнего слоя облаков на Сатурне составила всего 80—90 К, а эффективная температура планеты 95 К. Плотность потока солнечной энергии, достигающий Сатурна, в 91 раз меньше, чем на Земле. Солнце на небе Сатурна выглядит совсем маленьким диском, почти в 10 раз меньшим, чем при наблюдении с Земли. С учетом альбедо, несмотря на огромные размеры Сатурна, он получает в 2,7 раз меньше энергии, чем наша маленькая Земля. На этом фоне весьма заметны собственные источники энергии: тепловой поток от Сатурна, по разным оценкам, в 1,9—2,2 раза превышает поток энергии, получаемой от Солнца. Отчасти это реликтовое тепло, но не только оно.

В качестве дополнительного источника энергии называют гравитационную дифференциацию. Согласно одной из наиболее реалистичных гипотез, более тяжелый гелий медленно погружается к центру планеты, а водород всплывает; это движение вызывает выделение тепла, в конечном счете излучаемого в космос. Эта гипотеза находит подтверждение: в атмосфере Сатурна содержится 94% водорода (по объему), а гелий составляет почти все остальные 6%. Напомним, что в атмосфере Юпитера гелия около 11 %. Если средний состав обеих планет одинаков, такое различие действительно может указывать, что значительная доля гелия на Сатурне «утонула». Схема внутреннего строения Сатурна приведена на рис. в разделе «Юпитер».

Хотя физические процессы на планетах-гигантах подчиняются общим законам физики, но многие обнаруженные явления зачастую надолго остаются необъясненными. Среди них — особенности магнитного поля Сатурна, «споки» на кольцах и необычные источники радиоизлучения.

Одна из загадочных находок, относящихся к самой планете, — неизвестный источник радиоизлучения, наблюдавшийся с «Вояджера-1». В одном из экспериментов было обнаружено изменяющееся радиоизлучение, исходящее откуда-то из области высоких широт Сатурна. Излучение принималось в широкой полосе частот, причем максимальная мощность приходилась на 175 кГц. Так как приемное устройство имело всенаправленную антенну, указать точное направление на источник не удалось. И все-таки была намечена длинная полоса, около 25000 км., в пределах которой должен находиться источник. Вторую такую же полосу дали измерения «Вояджера-2». Их пересечение указало на положение источника: у 80-й северной параллели. Оказалось, что он излучает сравнительно короткий, весьма мощный импульс с периодом повторения, очень близким к 10ч. 39,4мин., т.е. один раз за сатурнианские сутки, причем излучение возникает именно в тот момент, когда источник проходит через полуденный меридиан, что весьма напоминает сигнал службы времени!

Не следует, конечно, понимать это так наивно. Подобно радиоисточнику на орбите спутника Юпитера Ио, излучение радиоисточника на Сатурне регистрируется с достаточно высокой, но не 100%-ной вероятностью, хотя и более высокой, чем у Ио. По характеру излучения удалось понять, что размер источника на Сатурне достаточно мал. За прошедшие 20 лет найти убедительную разгадку природы этого излучения не удалось. Теория могла бы подсказать ответ, если бы магнитное поле Сатурна имело более сложный характер. Но поле почти дипольное, гармоники высшего порядка (в отличие от Юпитера) невелики. Период вращения района источника также составляет 10ч. 39,4мин. Поверхности в земном смысле у Сатурна нет, это газо-жидкая планета. С чем связан источник радиоимпульсов, остается неизвестным. Отмечается странное совпадение: именно в этой точке ультрафиолетовый спектрометр «Вояджера-1» заметил полярное сияние в виде кольца.

Зарегистрированы и другие источники радиошумов внутри магнитосферы Сатурна, но они связаны не с самой планетой, а с плазменными торами на орбитах спутников. За спутниками Сатурна тянутся хвосты из нейтральных и ионизованных молекул и атомов газа. Вероятно, один из источников такого тора — атмосфера Титана. Этот тор занимает пространство между орбитами Титана и Реи, более полумиллиона километров. Он состоит в основном из нейтрального водорода. Плазменный тор охватывает спутники Энцелад, Тефия и Диона. Магнитосфера взаимодействует с заряженными частицами и заставляет тор вращаться вместе с нею. Центробежные силы стягивают нейтральный газ и плазму в диск, расположенный в плоскости колец, отбрасывая более тяжелые ионы на периферию.

Магнитосфера Сатурна значительно отличается от магнитосферы Юпитера. Напряженность магнитного поля планеты на уровне видимых облаков на экваторе составляет чуть больше 0,2 Гс. (на поверхности Земли 0,35 Гс.). Но магнитный момент Сатурна гораздо больше, чем у Земли, из-за объема планеты. Магнитное поле Сатурна имеет уникальный характер.

Сравнительно недавно удалось найти некоторые аналитические решения для механизма возбуждения магнитного поля планет, которые доказали свою работоспособность на примерах Земли, Меркурия и Юпитера. Для возбуждения поля необходимым условием был угол около 10—12° между осью вращения планеты и осью магнитного диполя. Именно таковы углы между этими осями у перечисленных планет. Но у Сатурна ось вращения до долей градуса совпадает с осью диполя. Поэтому сразу же возникла необходимость пересмотра теоретических представлений.

В случае Сатурна поле создается более глубокими частями планеты, чем у Юпитера. Направление поля у обеих планет одинаково и противоположно направлению поля Земли. Магнитосфера Сатурна имеет более правильный и симметричный вид, чем весьма протяженная и сложная по форме магнитосфера Юпитера. Ударная волна, где газодинамическое давление солнечного ветра уравновешивается упругостью магнитосферы, с дневной стороны находится примерно на расстоянии 35 R_с (радиусов планеты). С ночной стороны магнитосфера простирается на огромные расстояния. Радиационные пояса имеют правильную форму и состоят из нескольких характерных зон, образующих типичную тороидальную форму с внешним радиусом 20—22 R_с.

В радиационных поясах имеются пустые полости, «очищенные» от заряженных частиц спутниками и кольцами Сатурна. Особенно эффективны в этом отношении кольца, так как энергичные частицы, путешествующие вдоль магнитных силовых линий, легко захватываются огромной площадью материала колец. Вблизи колец концентрация частиц оказалась ничтожной. Вся зона вокруг колец пуста. Сами кольца, вероятно, выделяют нейтральный водород. Приборы зарегистрировали его ультрафиолетовое свечение.

В результате Сатурн создает в радиодиапазоне куда меньше шумов, чем можно было ожидать, исходя из сходства с Юпитером. Тем не менее, взаимодействие плазменных торов с магнитосферой и со спутниками создает радиоизлучение, которое принимали зонды. Всплески с максимумами на частоте в несколько килогерц принимались с орбит Дионы и Мимаса. Но особенно мощные импульсы возбуждаются неизвестным механизмом, связанным с кольцами.

В 1980 г., когда Земля проходила через плоскость колец Сатурна, впервые удалось наблюдать с Земли кольцо Е в виде слабого повышения яркости на расстоянии 80 тыс. км. от внешнего края наружного кольца А. Такие прохождения повторяются через каждые 14—15 лет (экватор Сатурна наклонен к плоскости орбиты на 26°45'). Это редкое явление наблюдалось в 1966 г., а затем в конце 1979 и начале 1980 гг. — тогда Земля прошла через плоскость колец дважды: 27 сентября 1979 г. и 12 марта 1980 г. Повернутые к Земле ребром кольца почти не видны; астрономы используют эти моменты для поиска слабых объектов вблизи Сатурна.

Рис. Кольцо Е, вдоль которого движется Энцелад (он виден как яркая точка в середине кольца). Этот уникальный спутник демонстрирует активный криовулканизм, результатом которого как раз и является кольцо Е: водно-ледяные фонтаны спутника выбрасывают часть вещества на орбиту. Когда «Кассини» прибыл в систему Сатурна, он обнаружил, что окрестности планеты заполнены атомами кислорода. Тогда ученые не имели представления, откуда берется кислород. И только теперь стало ясно, что Энцелад выбрасывает молекулы воды, которые расщепляются солнечным ультрафиолетом на кислород и водород. При этом за самим Энцеладом тянется шлейф из заряженных частиц.

Мы уже говорили о резонансах и соизмеримостях в движении планет. Еще более наглядно резонансы выражаются в движении частиц, образующих кольца планет. Под действием резонансов со спутниками планеты в кольцах возникают сгущения, разрежения и щели («деления»), формируются внешние и внутренние границы колец и даже происходит сортировка их материала.

Известная деталь в кольце Сатурна — деление Кассини — образована гравитационным влиянием спутника Мимас. Это деление носит имя астронома XVII в., который одним из первых отметил его существование. Орбитальный период частиц кольца на этом расстоянии от центра Сатурна составляет точно половину периода обращения спутника. Под влиянием Мимаса в движении частиц возникают возмущения, которые в конечном счете выражаются в образовании щели между кольцами А и В. Возмущения запрещают частицам перемещаться из одного кольца в другое, образуя так называемый резонансный барьер. Но не только резонансы определяют движение частиц кольца.

Снимки колец, сделанные «Вояджером-1», поставили много вопросов. Поэтому решено было сосредоточить усилия «Вояджера-2» на главных проблемах, связанных с динамикой колец, с делением Кассини и странными радиальными образованиями и пятнами на кольце В, получившими название «споки» (английское spoke значит «спица колеса»).

Кольца расположены в таком порядке от планеты: D, С, В, А, F, G, Е. Три основных кольца видны даже в небольшой телескоп. Новые кольца D и G, (открытые «Вояджерами») наблюдаются в определенных ракурсах. Кольцо D очень неплотное и доходит, по-видимому, до верхних слоев атмосферы, как у Юпитера. Невидимое оптическими приборами самое внешнее кольцо Е регистрировалось устройствами, реагирующими на поля и заряженные частицы.

Нельзя сказать точно, сколько колец у Сатурна. По снимкам «Вояджера-1» их насчитали несколько сотен. А измерения «Вояджера-2», пролетевшего ближе, говорят о тысячах колец. Тем не менее, выяснилось, что в качестве постоянных деталей следует все-таки рассматривать более или менее крупные образования. Причин две. Во-первых, есть основания считать, что очертания многих колец, даже больших, непостоянны. Во-вторых, кольца состоят из достаточно больших глыб и обломков, что не всегда позволяет точно указать, где кончается одно кольцо и начинается другое. Это же замечание относится и к толщине кольца: оно очень тонкое, но не может быть тоньше размера самых крупных включений.

Деление Кассини, которое считалось местом, свободным от материала колец, на самом деле заполнено веществом с другой степенью измельченности и меньшей концентрацией частиц. Это установлено путем наблюдения колец с теневой стороны. Благодаря заметному поглощению света, плотные кольца В и А в контражуре выглядят темными. Если бы промежутки между ними были пустыми, то и они были бы темными. При ширине деления 4500 км. в нем видно не менее пяти широких колец, расположенных вплотную друг к другу.

После первых пролетов научных зондов вблизи Сатурна радикально изменились не только представления о делении Кассини. В момент сближения с планетой фотометр «Вояджера-2» с очень высоким разрешением (до 150 м. на кольцах) был направлен на яркую звезду δ Sco, и его поле зрения, благодаря движению аппарата, пересекло кольца. В результате, получился фотометрический разрез части кольца А вблизи деления Энке. На нем легко отождествить сравнительно крупные части кольца; но при высоком разрешении уже становится трудно указать, где проходит граница отдельных узких «колечек». Вполне вероятно, что многие минимумы кривой определяются отдельными глыбами и обломками. Их типичный размер составил 10 м. в кольце А, 8 м. в делении Кассини и 2 м. в кольце С. Разумеется, в каждом из них есть фрагменты и других размеров — от пыли до крупных блоков. Природа материала колец та же, что и у спутников Сатурна, — слегка загрязненный водяной лед и снег.

Очень резкими оказались внешние края колец А и В. Там резонансы проявляются весьма остро. Удалось оценить толщину края кольца А: она не превышает 150 м. Даже если предположить, что в какой-то части толщина колец достигает 0,5 км., их пропорциональной моделью будет диск толщиной в 0,5 мм. и диаметром 270 м. (круг из плотной бумаги диаметром в четверть километра!).

Интереснейшей теоретической проблемой является стабильность колец. Взаимные столкновения частиц должны переводить их с орбиты на орбиту, создавая эффект вязкости. Благодаря этому внутренние части кольца должны приближаться к планете, а наружные — удаляться. В результате жизнь колец, в космогонических масштабах, должна быть очень короткой.

В последнее время появились работы, связывающие в единый процесс катастрофические столкновения комет или астероидов со спутниками планет-гигантов, последующее образование колец и их постепенное разрушение. При этом время существования колец действительно может быть очень коротким (на что, возможно, указывают кольца Урана). Эта идея получила наглядную поддержку благодаря происшедшему в 1994 г. столкновению кометы Шумейкеров-Леви-9 с Юпитером. Но сторонники классической концепции (противники идеи недавнего возникновения колец) возражают, и приводят свои аргументы, в том числе присутствие колец у других планет — Юпитера, Урана, Нептуна. Они считают, что правильнее исходить из того, что кольца планет существуют уже очень давно. Стало быть, какой-то механизм не дает им разрушаться. Однако сомнения в этом все крепнут. Все кольца (кроме колец Сатурна) выглядят слабыми следами когда-то существовавших настоящих колец. И если предположить, что из менее крупных обломков могли когда-то возникнуть и сами кольца Сатурна, то возникает вопрос, будут ли любоваться кольцами Сатурна наши далекие потомки?

Очертания колец постоянно меняются. Особенно наглядно это показало кольцо F, открытое еще «Пионер-Сатурном» (1979 г.). Эта тонкая светлая полоска шириной от 50 до нескольких сотен километров находится на расстоянии 4000 км. от края кольца А (или в 140180 км. от центра планеты). В первых сообщениях указывалось, что по неизвестным причинам линия кольца выглядит прерывистой. Когда были получены снимки «Вояджера-1», выяснилось, что кольцо свито из двух тонких «шнуров» с шагом около 7000 км. Среди различных объяснений природы кольца F была гипотеза о том, что структура его определяется гравитационным воздействием небольших спутников, орбиты которых проходят вдоль кольца.

Рис. Спутник Прометей создает сложный узор в кольце F.

Но когда «Вояджер-2» передал свои снимки, кольцо F было ровным, лишь один раз знакомые скрученные шнуры снова появились на экране. Когда и как изменился вид кольца F, остается неизвестным. Считается существенным, что кольцо действительно находится между двумя спутниками, которые получили неофициальное название «овчарки» или «сторожевые собаки». Это спутники Прометей и Пандора, которые движутся, обгоняя друг друга каждые 25 дней. Предполагалось, что скручивание кольца происходит у точки соединения обоих спутников. Но это не подтвердилось; по-видимому, их взаимодействие с кольцом F сложнее. Анализ его структуры методом фотометрического разреза указал на присутствие примерно десяти слабых компонентов там, где телевизионная камера показывала три компонента.

Еще одно интересное образование — тонкое эксцентрическое кольцо в делении Энке. С одной стороны планеты кольцо почти касается внутренней границы деления, с другой — проходит по его середине. Многие «колечки» имеют такой же несимметричный вид.

Еще несколько лет назад казалось, что теория резонансов объясняет структуру колец полностью. Затем, когда кольца увидели вблизи, предполагалось, что если будет точно известно положение всех отдельных колец и делений (щелей), задача будет решена в терминах резонансов. Но эта работа оказалась бесполезной и была прекращена. Резонансов не хватает на бесчисленные «колечки» и щели, которых, вероятно, десятки тысяч.

По-видимому, изменение формы некоторых из колец происходит постоянно. Предложено несколько новых гипотез о механизмах работы колец. Согласно одной из них, в кольца как бы вмонтированы небольшие спутники, размерами около 30 км. Они создают возмущения и образуют щели, которые по ширине могут намного превосходить сами спутники. Однако самый тщательный анализ показал, что в 90% колечек таких спутников нет, а там, где есть, они слишком малы, чтобы вызвать ожидаемые явления.

Согласно другой гипотезе, в кольцах распространяются волны плотности, которые и определяют многообразие их динамики. Есть интересное наблюдение, которое, возможно, имеет отношение к возникновению волн плотности. Если совместить изображения двух противолежащих сторон колец, разделенные углом 180°, возникает странное несоответствие: при совпадении внутренней границы кольца В и внешней кольца А внутренняя граница деления Кассини на двух изображениях расходится на 50 км. Это объясняется гравитационным резонансом с Мимасом. Внешний край кольца В прецессирует с периодом 22,6ч. (период обращения Мимаса), за счет чего в кольцо накачивается энергия, вызывающая возмущение. Большая ось эллипса, образованного кольцом В, направлена под углом 90° к Мимасу. Это было интересной находкой, так как противоположно хорошо известным приливным явлениям в системе Земля-Луна.

О радиальных деталях колец — споках — заговорили после снимков «Вояджера-1». Однако изучение исторического материала показало, что упоминания о них встречались еще в прошлом веке, когда наиболее зоркие астрономы изображали характерные зубцы на своих зарисовках. Типичные споки показаны на рис., где они видны как темные образования на фоне средней части кольца В. Споки могут быть светлыми или темными, это зависит от направления освещения: они выглядят темными, если смотреть на них от источника света (т.е. плохо отражают) и светлыми — при наблюдении в сторону источника (т.е. хорошо рассеивают свет вперед), что говорит об очень малых размерах частиц. Споки наблюдались даже на теневой стороне колец, по-видимому, в свете, рассеянном Сатурном. Они не подчиняются кеплеровскому распределению скоростей в кольцах и отстают от их вращения, двигаясь с угловой скоростью магнитосферы. Природа споков остается совершенно неясной. Установлено, что они развиваются быстро, за время от 15 до 60 мин; и при этом успевают распространиться на расстояние до 12000 км. в радиальном направлении, что требует скорости от 3,5 до 15 км/с. Высказано предположение, что это тонкая ледяная взвесь или пыль, которую сила электростатического взаимодействия удерживает над плоскостью колец.

В кольцах действительно наблюдаются электрические явления, вероятно, связанные с механизмами разделения электронов и ионов, либо с электризацией соприкасающихся частиц. Теория предсказывает, что заряды, которые могут накопиться в кольцах благодаря различным механизмам, например трибоэлектризации, очень значительны. И действительно, оба «Вояджера» отметили мощные электромагнитные импульсы, источники которых, как предполагалось, находились в кольцах, а импульсы появлялись во время электрических разрядов, имевших мощность в 10⁴—10⁵ раз больше, чем у земных молний.

Но истина оказалась сложнее всех гипотез. Предположения о сверхмолниях в кольцах были основаны на следующих соображениях. Во-первых, Сатурн обладает сравнительно плотной ионосферой, которая, согласно теории, не должна пропускать сигналы от планеты в диапазоне частот приемников «Вояджера». Во-вторых, периодичность, с которой повторялись короткие всплески в диапазоне 20 кГц—40 МГц, составляла 10ч. 10мин. На Сатурне нет, на первый взгляд, объектов с таким периодом вращения — он на полчаса короче периода магнитосферы. Наконец, было просто непонятно, к чему на Сатурне можно отнести огромную мощность этих коротких импульсов, достигавшую 10⁴ МВт. при длительности от 15 до 400 мс.

И все-таки источник оказался на Сатурне. Он связан с быстрым струйным течением в экваториальной зоне, направленным к востоку. Его скорость достигает 500 м/с. В своем движении оно обгоняет вращение планеты, поэтому период повторения положения облачной структуры укорачивается и составляет 10ч. 10мин. Предполагается, что в этой зоне и образуются сверхмолнии, излучение которых в радиодиапазоне принималось на аппаратах. Излучающая зона вытянута вдоль экватора на 60° (около 25000 км.). Кстати, интервал, в течение которого она полностью находится на невидимой стороне планеты, длится 3ч., а для подозревавшейся части колец — только 2ч. Это тоже довод в пользу планеты, а не колец, так как перерывы в приеме импульсов на «Вояджерах» составляли по 3ч. (через каждые 7ч. приема). Кстати, похожие электромагнитные импульсы принимались при сближении с Юпитером и, кажется, они как-то связаны с Большим Красным Пятном.

С прозрачностью ионосферы Сатурна для радиоволн положение не совсем ясное, но установлено, например, что в тени колец и на ночной стороне планеты прозрачность быстро увеличивается, и появляются более низкие частоты.

Выше говорилось о «службе времени» на Сатурне. Оказалось, что электромагнитная активность присуща вообще всему меридиану, который проходит через таинственный радиоисточник. Но и это еще не все. Выход этого меридиана из-за утреннего терминатора определяет… появление Споков на кольцах. Как и чем связаны «электрический» меридиан (точнее, сектор вблизи меридиана) и споки, остается загадкой. Но их появление (меридиан на терминаторе — споки на кольце) коррелировано в высокой степени. А прохождение этим меридианом полудня соответствует мощным всплескам низкочастотного радиоизлучения.