Кольца Урана

© Владимир Каланов,
сайт "Знания-сила".

Вокруг Урана существует система колец, которые обращаются в экваториальной плоскости планеты. Первые пять колец были открыты в 1977 году во время наблюдения затме́нности одной слабой звезды (SAO 158687) диском Урана. Происходило это так. Незадолго до покрытия звезды наблюдатели заметили, что звезда пять раз исчезала из поля зрения на несколько секунд. Когда звезда появилась после прохождения диска Урана, то же самое повторилось вновь. Опытным исследователям сразу стало ясно: звезда закрывалась пятью тёмными кольцами планеты. Поздне́е были открыты ещё несколько колец. К настоящему времени известно 13 колец.

Назва-ние колец Урана	Рассто-яние от центра Урана, км	Ши-рина, км	Тол-щи-на, км	Эксцен-три-ситет	На-клон к эква-тору Урана, ×0,001 гра-дуса
1986U2R/ζ (дзета) (ζ)	38 000	2,5	0,1	0	0
6	41 840	1 - 3	0,1	0,0010	63
5	42 230	2 - 3	0,1	0,0019	52
4	42 580	2 - 3	0,1	0,0010	32
альфа (α)	44 720	7 - 12	0,1	0,0008	14
бета (β)	45 670	7 - 12	0,1	0,0004	5
эта (η)	47 190	0 - 2	0,1	0	2
гамма (γ)	47 630	1 - 4	0,1	0,0001	11
дельта (δ)	48 290	3 - 9	0,1	0	4
1986U1R/λ (лямбда) (λ)	50 020	1 - 2	0,1	0	0
эпсилон (ε)	51 140	20 -100	0,5 - 2,1	0,0079	1
R/2003 U2 (ню) (ν)	66 100	?	?	?	?
R/2003 U1 (мю) (μ)	97 130	?	?	?	?

Ко́льца Урана очень тёмные, потому что состоят из пыли и мелких каменных осколков. Толщина колец очень небольшая, предположительно не превышает одного километра. Самое широкое кольцо Урана называется Э́псилон. Это кольцо центральное, его ширина достигает 100 км. Почти все кольца расположены на расстоянии от 40000 до 50000 км от планеты. Лишь открытые недавно в 2005 году с помощью космического телескопа «Хаббл» кольца R/2003 U1 и R/2003 U2 удалены на расстояние примерно в два раза большее, чем остальные - и поэтому их часто называют «внешней системой колец Урана». Интересно, что цвет последних колец оказался не серым, как у других, а они имели красноватый оттенок (у расположенного ближе к Урану) и синий (у самого внешнего). В связи́ с этим, предполагается, что внешнее кольцо состоит из мельчайших частиц водяного льда. Внешние кольца очень тусклые, обнаружить их чрезвычайно трудно. Отличаются они от остальных также и своей шириной.

Считается, что возраст колец у Урана не должен превышать 600 миллионов лет, что в геологическом и космологическом смысле указывает на их относительную молодость. Вероятнее всего система колец возникла в результате столкновений и разрушений спутников, обращавшихся по орбите вокруг планеты либо захваченных её гравитацией из окружающего пространства. Теперь признано, что наличие колец является характерной чертой всех газообразных планет.

До сих пор планета Сатурн в Солнечной системе считалась уникальной — только она окружена кольцами. Но в 1977 году появилось сенсационное сообщение. Кольца, состоящие из множества мелких твердых частиц, есть и у планеты Уран. К такому выводу пришли астрономы, наблюдавшие в марте того года прохождение планеты перед звездой.

Небесная механика позволяет с большой точностью определить путь планет и указать момент, когда произойдет затмение звезды планетой. Явление это довольно редкое и представляющее для астрономов большую ценность: кривая изменения блеска звезды позволяет уточнить размеры находящегося перед звездой тела, скорость его перемещения, протяженность и некоторые характеристики его атмосферы.

Затмение звезды

10 марта 1977 года Уран прошел перед звездой из созвездия Весы, известной в каталоге под названием S AO 158687. К этой дате ученые готовились давно: затмение звезды было предсказано астрономом Г. Тэйлером из Гринвичской обсерватории еще в 1973 году. Ученым предстояла интересная программа: затмение должно было продолжаться 25 минут.

Планета Уран — довольно большая, ее диаметр равен четырем диаметрам Земли, а скорость движения невелика: находясь на расстоянии трех миллиардов километров , она обращается вокруг него за 84 года.

Наблюдать затмение готовились более десятка групп астрономов. Многим помешала погода, и лишь несколько групп, находившихся в разных местах, оказались свидетелями интересного явления, приведшего к поразившему всех выводу.

Специалисты Корнеллского университета (США) проводили наблюдения с борта реактивного самолета, специально оборудованного для астрономических исследований.

В их распоряжении был 91-сантиметровый телескоп, изображение с которого передавалось на телевизионный экран и запоминающее устройство.

За девять минут до того, как планета Уран должна была начать свой путь перед звездой, она пропала из виду примерно на восемь секунд, потом появилась, снова исчезла, появилась. Пять раз свет звезды мерк и появлялся снова, как будто бы перед ней возникало какое — то непрозрачное тело.

После затмения звезды все то же самое повторилось в обратном, строго симметричном порядке: четыре коротких затмения продолжительностью в одну секунду и пятое — длинное, продолжительностью восемь-девять секунд.

Остальные группы астрономов — в Австралии, Индии, Кейптауне и др. — наблюдали это явление частично. Австралийская группа зарегистрировала его первую часть, до подхода Урана к звезде, в Индии астрономы наблюдали лишь одно первое, самое длинное затмение.

Ученые считают, что этому необычному непредвиденному явлению можно дать только одно объяснение. Симметричность затмений по отношению к планете дает основание считать, что планета окружена системой колец, подобных кольцам Сатурна.

Если бы наблюдаемые явления были вызваны спутниками Урана, они не повторились бы по другую его сторону. Этих колец, по крайней мере, пять: четыре расположены ближе к планете и имеют ширину примерно 10-12 километров, а одно наружное-50-100 километров.

Предел Роша

Возможно, кольца планеты Уран — остатки спутника, который некогда пересек так называемый предел Роша.

Французский астроном Рош установил, что существует критическое расстояние от планеты, ближе которого существование спутников невозможно из-за разрушительного действия гравитационных сил.

Этот предел составляет 2,44 радиуса планеты. Радиус Урана-23 600 километров, значит, предел Роша здесь — 57 600 от центра, или 34 000 километров от поверхности планеты. В данном случае кольца занимают расстояние от 18 000 до 26 000 километров от поверхности Урана.

Таким образом, теоретически не исключена возможность образования колец Урана из его или нескольких спутников, которые были захвачены гравитационными силами планеты, приблизились к ней на опасное расстояние и рассыпались на миллионы фрагментов.

Конечно, не исключены и другие предположения.

Открытие планеты Уран

Уран, седьмая планета Солнечной системы, был открыт В. Гершелем в 1781 году.

Планета Уран почти неразличима простым глазом, а в телескоп видна как маленький зеленовато-голубой диск, окруженный пятью спутниками.

Колец у Урана никто никогда не видел.

Дело в том, что солнечный свет, отражаемый планетой, настолько силен, что в обычных условиях заглушает отражение от колец.

Не исключено, считают некоторые исследователи, что, даже зная о существовании колец, астрономы не смогут их сфотографировать: время выдержки для получения фотографии планеты примерно равно секунде, а этого недостаточно, чтобы проявились кольца, их блеск слишком слаб.

Обнаружение колец Урана — большое событие в астрономии. Оно не только расширяет наши представления о самой планете, но в случае, если открытие будет окончательно подтверждено, даст важный материал о природе и эволюции Солнечной системы.

В Солнечную систему входят четыре планеты земного типа, пояс астероидов, как граница, и четыре газовых гиганта. Планета Уран вторая после Сатурна, у которой обнаружены кольца. Первые фотоснимки колец Урана были сделаны в 1977 году. Спустя несколько лет космический аппарат «Вояджер - 2» обследуя окрестности Урана, подтвердил наличие колец, открыл и сфотографировал ещё несколько кольцевидных образований. Теперь точно известно, что Уран обладает тринадцатью кольцами.

Обнаружение колец Урана оказалось неожиданной случайностью. Открытие их произошло в 1977 году во время обыкновенного изучения затмения одной звезды под действием планеты Уран, потом космический аппарат "Вояджер-2" уже точно зафиксировал наличие системы колец, опоясывающих планету. То, что эти кольца так долго никто не мог увидеть и даже догадаться об их существовании объясняется их крайне слабой отражающей способностью. Расположены кольца на расстоянии 40 - 50 тыс. км от поверхности Урана. Их несколько, по названиям - 4, 5, 6, Альфа, Бета, Гамма, Эта, Дельта и самое широкое кольцо Эпсилон, которое располагается по центру системы колец. В состав колец входят настолько мелкие частицы пыли, размером несколько сантиметров. Их появление скорее всего произошло в очень далеком прошлом, более 100 миллионов лет назад, от столкновения и распада некого крупного спутника.

Планета Уран имеет более двадцати спутников. Первые два самых крупных спутника открыл в 1787 году первооткрыватель планеты Уран Уильям Гершель, в 1851 году еще два открыл астроном Уильям Лассел, а космический аппарат "Вояджер-2" в 1977 году обнаружил еще 13 спутников планеты. Всего на настоящее время точно известно о 27 подтвержденных спутниках Урана. Самые крупные из них:

• Оберон - наиболее отдалённый от планеты спутник. Его диаметр приблизительно 1530 км. Он состоит примерно наполовину из горных пород, поэтому у спутника характерный серый цвет, а остальное на поверхности это обычный лёд с примесями метана и аммиака. Поверхность спутника покрыта кратерами диаметром до 100 км. Самый крупный имеет диаметр более 200 км.


• Титания - с диаметром около 1600 км является самым крупным спутником. Он, как и Оберон, состоит из водяного льда и горных пород. На Титании кратеров гораздо меньше, но много глубоких щелевидных каньонов и долин. Их сетка очень напоминает марсианские «каналы». Кстати, некотоые следы кратеров по которым ученые определили, что они появились от сравнительно недавних по времени ударов.


• Умбриэль - самый тёмный из всех спутников. Его поверхность испещрена кратерами. Некоторые имеют очень светлое дно, что позволяет сделать вывод о ледяном ядре, закрытом слоем тёмных пород. При этом на поверхности спутника отсутствуют следы геологической активности.


• Ариэль - самый светлый из всех спутников. Вся поверхность спутника покрыта мельчайшими кристалликами льда и прекрасно отражает свет. Ариэль покрыт глубокими каньонами похожими на русла огромных рек. Глубина отдельных ущелий достигает 10 км Возможно, за счет сильных отражающих качеств можно предположить, что это самый молодой спутник, при том, что на нем присутствуют явные следы геологической активности. .

Текстовые задания ГИА Квантовые явления (стр.16 – 17)

· Задание №f0f523

В результате β-распада из атомного ядра вылетел электрон. Как в результате изменились следующие физические величины: суммарное число протонов и нейтронов в ядре, число нейтронов в ядре, зарядовое число ядра?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилось;

2) уменьшилось;

3) не изменилось.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

А) суммарное число протонов и нейтронов в ядре

Б) число нейтронов в ядре

В) зарядовое число ядра

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ

1) увеличилось

2) уменьшилось

3) не изменилось

· Определение возраста Земли

Один из методов определения возраста Земли основан на радиоактивном распаде урана. Уран (атомная масса 238) распадается самопроизвольно с последовательным выделением восьми альфа-частиц, а конечным продуктом распада является свинец с атомной массой 206 и газ гелий. На рисунке представлена цепочка превращений урана-238 в свинец-206.

Каждая освободившаяся при распаде альфа-частица проходит определенное расстояние, которое зависит от ее энергии. Чем больше энергия альфа-частицы, тем большее расстояние она проходит. Поэтому вокруг урана, содержащегося в породе, образуется восемь концентрических колец. Такие кольца (плеохроические гало) были найдены во многих горных породах всех геологических эпох. Были сделаны точные измерения, показавшие, что для разных вкраплений урана кольца всегда отстоят на одинаковых расстояниях от находящегося в центре урана.

Когда первичная урановая руда затвердевала, в ней, вероятно, не было свинца. Весь свинец с атомной массой 206 был накоплен за время, прошедшее с момента образования этой горной породы. Раз так, то измерение количества свинца-206 по отношению к количеству урана-238 – вот всё, что нужно знать, чтобы определить возраст образца, если период полураспада известен. Для урана-238 период полураспада составляет приблизительно 4,5 млрд лет. В течение этого времени половина первоначального количества урана распадается на свинец и гелий.

Таким же образом можно измерить возраст других небесных тел, например, метеоритов. По данным таких измерений возраст верхней части мантии Земли и большинства метеоритов составляет 4,5 млрд лет.

o Задание №17F949

Из перечисленных ниже частиц при образовании плеохроического гало (см. рисунок в тексте) максимальное расстояние проходят частицы, образующиеся при

§ 1) α-распаде ядра урана-238

§ 2) α-распаде ядра полония-214

§ 3) β-распаде ядра протактиния-234

§ 4) β-распаде ядра свинца-210

o Задание №A24684

Период полураспада – это

§ 1) интервал времени, прошедший с момента образования горной породы до проведения измерения числа ядер радиоактивного урана

§ 2) интервал времени, в течение которого распадается половина от первоначального количества радиоактивного элемента

§ 3) параметр, равный 4,5 млрд лет

§ 4) параметр, определяющий возраст Земли

o Задание №F63AD7

Для определения возраста образца горной породы, содержащей уран-238, достаточно определить

§ 1) количество урана-238

§ 2) количество свинца-206

§ 3) отношение количества урана-238 к количеству свинца-206

§ 4) отношение периода полураспада урана-238 к периоду полураспада свинца-206

· Опыты Томсона и открытие электрона

На исходе 19-го века было проведено много опытов по изучению электрического разряда в разреженных газах. Разряд возбуждался между катодом и анодом , запаянными внутри стеклянной трубки, из которой был откачан воздух. То, что проходило от катода, было названо катодными лучами.

Вакуум" href="/text/category/vakuum/" rel="bookmark">вакуумную электронно-лучевую трубку (см. рисунок). Накаливаемый катод К являлся источником катодных лучей, которые ускорялись электрическим полем, существующим между анодом А и катодом К. В центре анода имелось отверстие. Катодные лучи, прошедшие через это отверстие, попадали в точку G на стенке трубки S напротив отверстия в аноде. Если стенка S покрыта флуоресцирующим веществом, то попадание лучей в точку G проявляется как светящееся пятнышко. На пути от A к G лучи проходили между пластинами конденсатора CD, к которым могло быть приложено напряжение от батареи.

Если включить эту батарею, то лучи отклоняются электрическим полем конденсатора и на экране S возникает пятнышко в положении G 1. Томсон предположил, что катодные лучи ведут себя как отрицательно заряженные частицы. Создавая в области между пластинами конденсатора ещё и однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости рисунка (оно изображено точками), можно вызвать отклонение пятнышка в том же или обратном направлении.

Опыты показали, что заряд частицы равен по модулю заряду иона водорода (1,6⋅10−19 Кл), а её масса оказывается почти в 1840 раз меньше массы иона водорода. В дальнейшем она получила название электрона. День 30 апреля 1897 г., когда Джозеф Джон Томсон доложил о своих исследованиях, считается «днём рождения» электрона.

o Задание №2E1920

Катодные лучи (см. рисунок) попадут в точку G при условии, что между пластинами конденсатора CD

§ 1) действует только электрическое поле

§ 2) действует только магнитное поле

§ 3) действие сил со стороны электрического и магнитного полей скомпенсировано

§ 4) действие сил со стороны магнитного поля пренебрежимо мало

o Задание №7E19C3

Что представляют собой катодные лучи?

§ 1) рентгеновские лучи

§ 2) гамма-лучи

§ 3) поток электронов

§ 4) поток ионов

o Задание №AA6251

Какие утверждения справедливы?

А. Катодные лучи взаимодействуют с электрическим полем.

Б. Катодные лучи взаимодействуют с магнитным полем.

§ 1) только А

§ 2) только Б

§ 3) и А, и Б

§ 4) ни А, ни Б

· Коллайдер

Для получения заряженных частиц высоких энергий используются ускорители заряженных частиц. В основе работы ускорителя лежит взаимодействие заряженных частиц с электрическим и магнитным полями. Ускорение производится с помощью электрического поля, способного изменять энергию частиц, обладающих электрическим зарядом. Постоянное магнитное поле изменяет направление движения заряженных частиц, не меняя величины их скорости, поэтому в ускорителях оно применяется для управления движением частиц (формой траектории).

По назначению ускорители классифицируются на коллайдеры , источники нейтронов, источники синхротронного излучения, установки для терапии рака, промышленные ускорители и др. Коллайдер – ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для изучения продуктов их соударений. Благодаря коллайдерам учёным удаётся сообщить частицам высокую кинетическую энергию, а после их столкновений – наблюдать образование других частиц.

Самым крупным кольцевым ускорителем в мире является Большой адронный коллайдер (БАК), построенный в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований, на границе Швейцарии и Франции. В создании БАК принимали участие ученые всего мира, в том числе и из России. Большим коллайдер назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет почти 27 км; адронным – из-за того, что он ускоряет адроны (к адронам относятся, например, протоны). Коллайдер размещён в тоннеле на глубине от 50 до 175 метров. Два пучка частиц могут двигаться в противоположном направлении на огромной скорости (коллайдер разгонит протоны до скорости 0,999999998 от скорости света). Однако в ряде мест их маршруты пересекутся, что позволит им сталкиваться, создавая при каждом соударении тысячи новых частиц. Последствия столкновения частиц и станут главным предметом изучения. Ученые надеются, что БАК позволит узнать, как происходило зарождение Вселенной.

Задание № 000

Адро́ны – класс элементарных частиц, подверженных сильному взаимодействию. К адронам относятся:

o 1) протоны и электроны

o 2) нейтроны и электроны

o 3) нейтроны и протоны

o 4) протоны, нейтроны и электроны

· Радиоактивные изотопы в археологии

Для определения возраста древних предметов органического происхождения (предметов из древесины, древесного угля , тканей и т. д.) широко применяется метод радиоактивного углерода.

Т

Радиоактивный углерод образуется в атмосфере Земли в небольшом количестве из азота N714 под действием космического излучения.

o Задание №1F7323

Радиоактивный распад углерода С614 сопровождается излучением

§ 1) электронов

§ 2) протонов

§ 3) нейтронов

§ 4) ядер гелия

o Задание №7A7487

Масса радиоактивного изотопа углерода С614 в старом куске дерева в расчёте на 1 г составляет 0,25 массы этого изотопа в живых растениях. Возраст дерева равен примерно

§ 1) 1425 лет

§ 2) 2850 лет

§ 3) 11400 лет

§ 4) 22800 лет

· Радиоактивные изотопы в археологии

Для определения возраста древних предметов органического происхождения (предметов из древесины, древесного угля, тканей и т. д.) широко применяется метод радиоактивного углерода.

Углерод С614 обладает естественной β-радиоактивностью и имеет период полураспада Т = 5700 лет. Период полураспада – это время, в течение которого распадается половина наличного числа радиоактивных атомов, и, таким образом, активность убывает в 2 раза.

Радиоактивный углерод образуется в атмосфере Земли в небольшом количестве из азота N714 под действием космического излучения.

Химические свойства радиоактивного углерода не отличаются от свойств обычного углерода С612. Соединяясь с кислородом, углерод образует углекислый газ, поглощаемый растениями, а через них и животными. В результате один грамм углерода из образцов молодого леса испускает около 15 β-частиц в секунду. Зная исходное содержание изотопа в организме и измерив его текущее содержание в биологическом материале, можно определить, сколько углерода-14 распалось, и, таким образом, установить время, прошедшее с момента гибели организма. Так определяют возраст египетских мумий, остатков доисторических костров и т. д.

Предельный возраст образца, который может быть определён радиоуглеродным методом – около 60 000 лет, т. е. около 10 периодов полураспада углерода-14 (за это время активность процесса снижается в 1024 раза). Погрешность метода, согласно современным представлениям, находится в пределах от 70 до 300 лет.

Задание № 000AC0

В результате β-распада ядро углерода С614 превращается в ядро

Когда в конце 70-х годов у Урана были обнаружены кольца , среди астрономов возникло немалое волнение. Уж очень не похожи оказались эти девять колец на кольцо Сатурна - темные, узкие, разделенные большими расстояниями, они к тому же имели эксцентриситеты и наклонения, то есть были не круглыми, а слегка вытянутыми и не лежали в плоскости экватора. Начались споры о том, как они образовались и почему имеют такой вид.

Гипотезы возникновении колец у Урана

До недавнего времени существовали две гипотезы о возникновении колец у планеты. По первой , «катастрофической» , кольцо появляется в результате разрушения спутника. Разрушают спутник так называемые приливные силы - разница сил притяжения к планете, действующих на его ближнюю и дальнюю стороны (именно эта разница вызывает приливы в земных океанах). Приливные силы растут с приближением к планете, а потому далеким спутникам они не страшны, тогда как спутники, очутившиеся ближе некоторого критического расстояния, обречены на гибель.

Вторая гипотеза получила название «конденсационной». Согласно ей кольца возникли из вращающихся дисков микроскопических частиц, окружавших когда-то каждую из планет Солнечной системы. При столкновениях частицы слипались и росли, образуя спутники, но в районе колец их рост остановили все те же приливные силы. Однако недавние расчеты показали, что приливные силы могут разрушать лишь очень крупное тело. Воздействием таких сил на мелкие метровые частицы, из которых состоят кольца, можно пренебречь.

Советские астрофизики Н. Горька-вый и А. Фридман предложили новую модель образования колец . По их мнению, к истине ближе «конденсационная» гипотеза, только рост частиц останавливают не приливные силы, а разрушение при столкновениях этих частиц друг с другом.

Так что же все-таки происходит при столкновении частиц - их объединение и рост или разрушение? Оказалось, что ответ на этот вопрос зависит от размера сталкивающихся частиц и их удаленности от планеты.

Можно считать, что частицы в кольцах движутся почти параллельно, поэтому столкнуться друг с другом могут только те из них, расстояние между орбитами которых сравнимо с их размерами. Мелкие частицы сталкиваются, если движутся очень близко друг к другу, а потому имеют почти одинаковые скорости. Удар получается слабым, и даже если сразу частицы не слипнутся, под действием взаимного притяжения рано или поздно они упадут друг на друга. Значит, мелкие частицы при столкновениях растут .

Орбиты крупных частиц, сталкивающихся между собой, различаются гораздо больше. Вдали от планеты, когда вращение происходит медленно, разница скоростей все равно будет мала, и частицы объединятся. Но вблизи планеты разница скоростей окажется уже довольно значительной, и при ударе они разрушатся. В результате вблизи планеты частицы могут расти лишь до некоторого предела .

Следовательно, в околопланетном пространстве возникают три зоны - ближняя, в которой присутствуют лишь кольца из мелких частиц, дальняя, в которой выросли крупные спутники, и узкая промежуточная, где кольца и небольшие спутники могут существовать вперемешку.

Выяснив, что ширина ближней зоны зависит только от массы планеты и плотности вещества колец, Н.Горькавый и А. Фридман по размерам колец рассчитали плотность вещества в них. Если плотность вещества в кольце Сатурна принять равной 0,9 г/см5 (кольцо Сатурна состоит из льда), то для плотности материала частиц в кольцах Урана получается значение 2,6 г/см!. Это еще раз подтверждает общее мнение о том, что они состоят из углистых веществ.

Но почему мелкие частицы не заполнили всю ближнюю зону вокруг Урана, а собрались в девять узких колец? Ведь из-за столкновений кольца должны были бы расплыться, расшириться. Здесь мнения ученых разделились. Одни считали, что внутри каждого кольца находится спутник, своим притяжением удерживающий частицы. Другие утверждали, что существование узкого кольца обеспечивают сразу два спутника-«пастуха», расположенные у его краев и не позволяющие частицам разлетаться в разные стороны. Но оба эти объяснения исходили из того, что в ближней зоне находится много спутников, а такое допущение противоречило модели построенной Горькавым и Фридманом.

Новые спутники Урана

Советские ученые предположили что причина существования узких колец в другом. Как показал более тщательный анализ, у совокупности частиц возникают новые, коллективные свойства, которыми не обладает каждая частица в отдельности. Поэтому в кольце могут возникать характерные для сложных систем неустойчивости. Видимо, коллективные эффекты собрали частицы в узкие кольца. А почему сгустки образовались именно там, где мы сейчас наблюдаем кольца? Вот в этом спутники планеты действительно сыграли важную роль. Если периоды обращения спутника и частиц в кольце относятся как небольшие целые числа-1:2, 2:3 3:4 - то между спутником и кольцом возникает резонанс. При этом их гравитационное взаимодействие становится особенно сильным и может вызвать рост неоднородностей. Горькавый и Фридман пришли к выводу, что кольца Урана расположены на расстояниях, соответствующих резонансам со спутниками, а эксцентриситет и наклонение колец, вероятно, связаны с эксцентриситетом и наклонением спутников. Однако пять известных спутников Урана в резонанс с кольцами не попадают. И тогда авторы гипотезы предположили, что Уран имеет еще несколько спутников, которые пока не обнаружены. Это предположение подтверждалось двумя обстоятельствами. Во-первых, между последним кольцом планеты и ее первым спутником - Мирандой - лежит очень большое пустое пространство. Во-вторых, в этом пространстве нашлись по крайней мере четыре орбиты, спутники на которых были бы в резонансе сразу с двумя кольцами. Значит, всего пять спутников в промежуточной зоне могли бы управлять всеми девятью кольцами.

Советским астрофизикам удалось не только рассчитать орбиты предполагаемых спутников, но и оценить вероятность их обнаружения с Земли. Оказалось, что их поиск лежит на пределе возможностей современной техники и потому требует долгих и тщательных наблюдений. Однако такие наблюдения не понадобились. Через полгода после опубликования статьи Н. Горькавого и А. Фридмана американская межпланетная станция «Вояджер-2» приблизилась к Урану и обнаружила 10 новых спутников. Все они расположены в промежутке между кольцами и Мирандой, причем радиусы орбит четырех спутников совпали с предсказанными. Таким образом, гипотеза советских ученых блестяще подтвердилась кольцами Урана действительно управляют спутники!

На снимке : Уран, его спутники и кольца. 8 августа 1998 г. Снимок сделан орбитальным телескопом Хаббл.