Пан
Пан — небольшой ледяной спутник Сатурна, движущийся внутри щели Энке в кольце A. Его притяжение поддерживает этот промежуток шириной около 325 км и создаёт повторяющиеся структуры в соседнем кольцевом веществе. Средний объёмный диаметр Пана составляет примерно 28 км, а оборот вокруг планеты занимает 13,8 часа.[4][1][3]
Спутник выделяется экваториальным гребнем, который окружает центральное тело и придаёт ему форму с выступающим краем. Подробные изображения этой структуры получил аппарат Cassini во время близкого пролёта в марте 2017 года.[5]
Размеры и физические характеристики
Средний объёмный радиус Пана равен 14 км. Однако спутник заметно отличается от шара: по оценкам на основе ранних снимков Cassini, его экваториальный поперечник составляет около 33 км, а размер между полюсами — приблизительно 21 км.[1][6]
Масса оценивается примерно в 4,2 × 1015 кг, но её погрешность велика — около 50 %. Табличная средняя плотность составляет 0,37 ± 0,21 г/см³. Низкое центральное значение согласуется с пористым ледяным строением; значительная неопределённость массы ограничивает точность оценки внутренних пустот.[1]
По центральным значениям массы и радиуса сферическая оценка ускорения свободного падения составляет около 0,0014 м/с², а скорости убегания — примерно 6 м/с, или 23 км/ч. Эти величины приблизительны: на них влияют неопределённость массы, неправильная форма и вращение спутника.[1]
Орбита и щель Энке
Пан обращается на среднем орбитальном расстоянии около 133,6 тыс. км от центра Сатурна. Его орбита почти круговая и проходит вблизи плоскости колец. Табличный период равен 0,575051 земных суток — примерно 13 часов 48 минутам.[3]
Щель Энке представляет собой узкий промежуток внутри кольца A. Пан действует как спутник-пастух: при сближениях с частицами кольца он изменяет их движение и препятствует заполнению щели основным кольцевым веществом.[4]
При этом влияние небольшого спутника распространяется далеко за пределы его собственного тела. На краях щели и в прилегающих участках кольца возникают закономерные возмущения, по которым существование Пана удалось предсказать ещё до его обнаружения на фотографиях.[7]
Гравитационные следы в кольце A
Частицы кольца с внутренней стороны орбиты Пана движутся быстрее спутника и обгоняют его. При прохождении рядом они испытывают гравитационное возмущение. Вещество по внешнюю сторону орбиты также откликается на притяжение Пана, образуя упорядоченные полосы сгущений — гравитационные следы, или wakes.[8]
Снимки Cassini показывают, что расстояние между такими полосами увеличивается по мере удаления от щели. Эти структуры сохраняют след прежнего прохождения спутника. На изображении, полученном 20 мая 2005 года, были различимы возмущения, возникшие примерно за четыре месяца до съёмки, когда Пан находился в другом участке своей орбиты.[8]
Экваториальный гребень и поверхность
У Пана относительно округлая центральная часть окружена выступающим экваториальным гребнем. Его поверхность более гладкая, чем поверхность центрального тела, на которой видны борозды и трещины. Сам гребень неодинаков по очертаниям и местами напоминает многоугольник.[9]
По ранним оценкам гребень простирается приблизительно на 15–20° широты по обе стороны экватора и составляет около 10 % объёма спутника. Его высоту над условной гладкой поверхностью центрального тела оценивали примерно в 1,5 км на большей части экватора и до 4 км в одном из направлений.[6]
У соседнего Атласа экваториальное расширение относительно объёма тела выражено сильнее: в тех же оценках на него приходилось около 27 % объёма. При общем сходстве формы гребни этих спутников различаются пропорциями и очертаниями.[6]
Накопление вещества колец
Исследование данных Cassini, опубликованное в 2019 году, подтвердило, что малые спутники около колец покрываются кольцевыми частицами. Пан и Дафнис, расположенные ближе к Сатурну, оказались особенно сильно изменены этим процессом.[2]
Пористый материал накапливается вокруг более плотного центрального тела и формирует экваториальный пояс. В этой модели характерный гребень возникает в результате аккреции — захвата частиц из окружающего кольцевого вещества.[2]
Модели роста гребней Пана, Атласа и Дафниса показывают, что их форма зависит от распределения частиц и условий столкновений со спутником. Захват вещества из несимметричной щели может создавать несколько выступов, подобных наблюдаемым на Пане.[9]
Открытие и название
Пан был найден Марком Шоуолтером в 1990 году на снимках Voyager 2, сделанных ещё в 1981 году. До прямого обнаружения исследователи заметили волнистые края щели Энке и связали их с притяжением неизвестного спутника.[4][7]
В 1985 году Джеффри Куцци и Джеффри Скаргл опубликовали вывод о возможном спутнике внутри щели. В 1986 году анализ кольцевых возмущений позволил уточнить его орбиту. Когда архив Voyager стал доступен на компакт-дисках, Шоуолтер организовал поиск по рассчитанным положениям и обнаружил спутник как светлую точку на нескольких кадрах.[7]
Объект получил обозначение S/1981 S13, а затем имя Пан — в честь древнегреческого бога природы и пастухов. В системе нумерации спутников он известен как Сатурн XVIII.[4][10]
Исследования Cassini
7 марта 2017 года Cassini совершил самый близкий за всю миссию пролёт у Пана: минимальная дистанция составила около 24 572 км. Полученные изображения показали тонкую структуру экваториального гребня и особенности центральной части спутника.[5]
Цветное изображение в инфобоксе составлено из кадров, снятых через инфракрасный, зелёный и ультрафиолетовый фильтры с расстояния около 26 тыс. км. Цветовые различия усилены, чтобы выделить неоднородности поверхности, в том числе на длинах волн, невидимых человеческому глазу.[11]
См. также
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 Planetary Satellite Physical Parameters // NASA JPL. Пан: GM = 0,00028 ± 0,00014 км³/с², решение SAT415. Масса вычислена с использованием G = 6,67430 × 10−11 м³/(кг·с²).
- ↑ 2,0 2,1 2,2 NASA’s Cassini Finds Saturn’s Rings Coat Tiny Moons // NASA/JPL-Caltech. 28 марта 2019.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 Planetary Satellite Mean Elements // NASA JPL. Пан: средние элементы на 1 января 2000 года, 12:00 TDB.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 Pan // NASA Science.
- ↑ 5,0 5,1 Cassini Reveals Strange Shape of Saturn’s Moon Pan // NASA/JPL-Caltech. 9 марта 2017.
- ↑ 6,0 6,1 6,2 Saturn’s Saucer Moons // NASA/JPL/Space Science Institute. 6 декабря 2007. PIA08405.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 Showalter M. You’ve met Saturn’s ravioli-shaped moon, Pan. Now learn how it was discovered // The Planetary Society. 13 марта 2017. Рассказ первооткрывателя.
- ↑ 8,0 8,1 Resonant Effects // NASA/JPL/Space Science Institute. 1 июля 2005. PIA07533.
- ↑ 9,0 9,1 Quillen A. C., Zaidouni F., Nakajima M., Wright E. Accretion of ornamental equatorial ridges on Pan, Atlas and Daphnis // Icarus. 2021. DOI: 10.1016/j.icarus.2020.114260.
- ↑ Planetary Satellite Discovery Circumstances // NASA JPL.
- ↑ Pan color PIA21449 // NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute. Описание изображения на Wikimedia Commons.
