Планеты окружены кольцами, потому что они состоят из частиц, вращающихся вокруг планеты. Эти частицы могут состоять из различных материалов, таких как камень, лед и пыль. Кольца образуются, когда объекты в окружающем планету пространстве, такие как кометы, астероиды или луны, распадаются, а их обломки втягиваются в гравитационное поле планеты. Затем частицы начинают вращаться вокруг планеты и образуют кольцо. Размер и форма колец могут варьироваться в зависимости от размера и состава частиц, а также гравитационного притяжения планеты. Некоторые планеты, такие как Сатурн, известны своими большими и характерными системами колец, в то время как другие, такие как Марс, имеют гораздо меньшие и менее заметные кольца.
Сатурн долгое время считался единственной планетой в нашей Солнечной системе с кольцами. Кольца вокруг Сатурна были обнаружены почти 400 лет назад знаменитым астрономом Галилео Галилеем. Он использовал очень простой телескоп, который сам сконструировал из линз, и навел его на планеты в ночном небе. Одним из первых объектов, на которые он посмотрел, был Сатурн. Сначала он думал, что у Сатурна есть две большие луны по обе стороны от планеты, потому что его телескоп был не очень хорош и давал очень размытые изображения.
С тех пор астрономы использовали большие и лучшие телескопы, чтобы найти кольца вокруг всех внешних газовых планет-гигантов: Юпитера, Сатурна, Нептуна и Урана. Эти планеты, в отличие от других в нашей системе, состоят в основном из газа. Хотя ученые не совсем уверены, как работают кольца или как они образовались, есть несколько теорий.
Первая теория утверждает, что кольца образовались в то же время, что и планета. Некоторые частицы газа и пыли, из которых состоят планеты, находились слишком далеко от ядра и не могли столкнуться под действием гравитации. Они остались позади, чтобы сформировать кольцевую систему.
Согласно второй теории, кольца образовались, когда два спутника планеты, образовавшиеся одновременно с планетой, каким-то образом сдвинулись со своих орбит и в конце концов столкнулись друг с другом. Вещество, оставшееся после этого огромного крушения, не могло снова собраться вместе, чтобы образовать новую луну. Вместо этого он распространился на кольцевые системы, которые мы видим сегодня. Поскольку у ученых пока нет окончательных ответов, исследования в данном направлении продолжаются.
Что известно точно, так это то, что кольца вокруг различных планет немного отличаются друг от друга, но все они имеют некоторые общие характеристики. Во-первых, они все гораздо шире, чем кажется. Кольца Сатурна, например, имеют ширину около 282 000 километров, но всего 200 метров в толщину.
Еще одна общая черта всех систем колец заключается в том, что все они состоят из мелких частиц льда и камня. Самые маленькие из этих частиц не больше пылинок, а самые большие имеют диаметр около 20 метров. Все кольца вокруг планет также содержат промежутки, которые иногда имеют ширину в несколько миль, и поначалу никто не мог понять, почему. Позже мы узнали, что промежутки были вызваны маленькими лунами, которые поглотили весь материал в этой конкретной части системы колец.
Самая большая разница между кольцами Сатурна и другими газовыми планетами-гигантами заключается в том, что частицы, из которых состоят кольца Сатурна, очень хорошо отражают солнечный свет обратно к Земле. Это означает, что они кажутся очень яркими, поэтому мы можем видеть кольца с Земли в обычный телескоп. Чрезвычайно большое количество частиц, попавших в кольца Сатурна, также делает кольца намного больше и шире — это еще одна причина, по которой их легче увидеть, чем кольца других планет-гигантов.
Частицы, из которых состоят кольца Урана и Нептуна, содержат элементы, затемненные солнцем. Эти темные частицы очень похожи на кусочки угля или древесного угля. Из-за этого их гораздо труднее увидеть, потому что они не отражают столько солнечного света обратно к нам.