Хаос. Нелинейная динамика

Сравнивая изображения, переданные зондом "Кассини", сотрудники Института космических наук (США) отметили смещение внешней границы массивного кольца В Сатурна, вызванное распространением самовозбуждающихся волн.

Наблюдения, выполненные в рамках проекта "Вояджер" около тридцати лет назад, показали, что гравитационное воздействие Мимаса, одного из спутников Сатурна, приводит к заметным изменениям формы кольца В. Уже тогда, однако, было понятно, что одним лишь влиянием Мимаса этот сложный процесс объяснить невозможно.

В новой работе анализировалось более 2 000 изображений - данные, собранные за четыре года. Как оказалось, вариации формы кольца связаны еще и с "естественными" осцилляциями, возможность существования которых обеспечивают сравнительно высокая плотность вещества в кольце и резкость границ последнего. Самовозбуждающиеся волны распространяются по кольцу, отражаются от его краев и деформируют их, что и регистрируют ученые. "Эти осцилляции можно сравнить с собственным видом колебаний гитарной струны, - говорит руководитель исследования Джозеф Спитейл (Joseph Spitale). - У кольца, выходит, тоже есть собственные частоты колебаний".

По мнению ученых, аналогичные явления можно наблюдать и в других системах - к примеру, спиральных галактиках с диском или в протопланетных дисках.

1 200-километровая часть границы кольца В, в которой могут находиться некрупные спутники. Видны тени, отбрасываемые возвышающимися на несколько километров формациями. Снимок сделан 26 июля 2009 года с расстояния в 336 000 км. (Иллюстрация НАСА / JPL / SSI.)

Астрономам также удалось обнаружить на краю кольца В протяженную область, в которой находятся возвышающиеся на несколько (до 3,5) километров структуры, отбрасывающие тени на плоскость кольца. Вероятно, здесь располагаются некрупные спутники Сатурна.

Последовательное объединение 300 снимков, сделанных 28 января 2008 года с расстояния в 424 000 км. Первое и последнее изображения разнесены во времени примерно на 9 часов. Внешний край кольца В проходит в центре изображений и смещается с амплитудой в 200 км; средний радиус кольца обозначен белой линией во второй части видео:

Последовательность из 39 изображений, переданных зондом с расстояния в 822 000 км примерно за полтора часа. Кольцо В находится в верхней части снимков, в центре располагается щель Кассини, а еще ниже - кольцо А. В середине видео можно наблюдать упомянутую выше область с возвышающимися структурами, которая проходит по краю кольца В:

Полная версия отчета будет опубликована в издании The Astronomical Journal; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Лаборатории реактивного движения.