В 1610 году итальянский физик Галилео Галилей – изобретатель линзового телескопа – начал наблюдения за Сатурном, в те времена считавшимся самой далёкой и самой «старшей» из планет. В одном из писем к герцогу Тосканскому Галилей писал:

«Я открыл двух прислужников у Старика» (т.е. Сатурна).

Телескоп у Галилея был очень слабенький, он давал увеличение всего лишь в три раза (3х). Напрягая глаза изо всех сил, учёный смог разглядеть только то, что диск Сатурна не правильный «кругляш», как Марс или Юпитер, а то ли сильно вытянут, как зёрнышко, то ли по бокам от центрального диска и вправду постоянно «дежурят» какие-то непонятные «прислужники». Один из рисунков Сатурна, сделанных Галилеем, можно увидеть в письме к Белизарио Винта. Чем-то похоже на Чебурашку, правда?

Кстати говоря, современные астрономы-любители довольно часто между собой в шутку называют Сатурн то «чебурашкой», то «ушастиком», то «пельменем» – именно за такую вот причудливую форму при наблюдениях в телескоп с маленьким увеличением.

В 1612 году Галилей вернулся к наблюдениям Сатурна – и, к удивлению своему, обнаружил, что «прислужники» исчезли, как будто их и не бывало! Вспоминая древнегреческий миф о пожирающем своих сыновей и дочерей безжалостном Кроносе (т.е. Сатурне), в очередном письме Галилей писал так:

Что могло произойти? Неужели Сатурн и вправду проглотил своих детей?

В очередной раз учёный вернулся к наблюдениям за Сатурном в телескоп в 1616 году. Представьте себе его изумление, когда «прислужники» снова оказались на своих местах – по бокам от диска планеты! До конца своей жизни Галилей так и не сумел разгадать загадку Сатурна. Слишком слабеньким был его телескоп!

В 1655 году голландский астроном Кристиан Гюйгенс сумел построить телескоп, который давал увеличение в 43 раза – по тем временам это был очень приличный результат! С помощью этого телескопа Гюйгенс открыл самый крупный спутник Сатурна – Титан. А ещё смог, наконец, разгадать загадку «прислужников» Галилея – диск планеты был окружён ярким тонким кольцом! Разгадал он и тайну исчезновения «прислужников» – оказывается, Сатурн вместе с кольцом медленно (полный цикл составляет 28 лет!) изменяет положение по отношению к Земле, и каждые 7 лет кольцо то «раскрывается» очень широко, то, наоборот, «исчезает». Кстати, следующее «исчезновение» кольца Сатурна ожидается в 2025 году.
 

С тех пор кольцо Сатурна не давало покоя астрономам. Это было явление природы красивейшее, удивительное, ни на что не похожее – и совершенно необъяснимое! Прежде всего астрономы поняли, что кольцо Сатурна невероятно тонкое. Иногда Сатурн на короткое время заслоняет от Земли ту или иную яркую звезду – такое явление астрономы называют «покрытием». Так вот, во время покрытий учёные обратили внимание, что яркие звёзды просвечивают кольцо Сатурна насквозь, что это кольцо полупрозрачное!

В 1675 году итальянский астроном Джованни Кассини построил новый длиннофокусный телескоп, с помощью которого разглядел, что посредине кольца Сатурна есть тонкая тёмная щель, разрыв! Следовательно, кольцо было не одно – нужно говорить не о кольце, а о кольцах Сатурна. В 1837 году немецкий астроном Иоганн Энке открыл ещё одну щель – колец стало уже не два, а три! Чем мощнее становились телескопы, тем больше «щелей» обнаруживали астрономы. Стало ясно, что на самом деле кольцо не цельное, а состоит из бесчисленного количества тоненьких «колечек». Математически это доказал ещё в 1787 году французский математик и астроном Пьер Лаплас: если бы кольцо Сатурна было «цельным», оно было бы «нестабильным», должно было быстро разрушиться.
 

В 1859 году английский физик Джеймс Максвелл доказал, что «колечки» не могут быть сплошными, а в 1885 году Софья Ковалевская, замечательная русская женщина-математик, дала строгие доказательства того, что кольца Сатурна не могут быть ни жидкими, ни газообразными. Оставался только один правильный ответ: кольца Сатурна состоят из бесчисленного количества мелких твёрдых частиц! Современные наблюдения с космических аппаратов показали, что так оно и есть: «строительный материал» колец Сатурна – это небольшие ледяные тела, размером от горошины до трёхэтажного дома.
 

Однако каким же образом возникли кольца Сатурна? Ещё до Максвелла и Ковалевской, в 1848 году, французский астроном Эдуар Рош создал математическую модель планеты и обращающегося вокруг неё спутника. Расчёты показывали: существует граница (которую так и назвали – «предел Роша»), на которой приливные силы от планеты (о приливных силах мы уже рассказывали) уравновешивают силы самогравитации спутника. Если спутник располагается от планеты дальше предела Роша, он будет спокойно себе существовать. Если же спутник вдруг окажется ближе предела Роша, он будет разорван на части приливными силами планеты. По-другому можно сказать и так: дальше предела Роша мелкие частицы, вращающиеся вокруг планеты, смогут (благодаря силам притяжения) «слипнуться» и образовать один большой спутник. Ближе – так и останутся мелкими частицами.

Тогда Эдуар Рош и выдвинул свою гипотезу происхождения колец Сатурна: кольца состоят из тех самых древних мелких частиц, из которых 4 с половиной миллиарда лет назад создавались и сам Сатурн, и все остальные планеты и крупные спутники в нашей системе. Поскольку некоторая часть частиц оказалась расположенной близко от Сатурна (внутри «предела Роша»), крупный спутник так и не сумел образоваться – вот и получились кольца! Долгое время эта теория считалась учёными самой правдоподобной. Однако современные исследования с помощью космических аппаратов показали, что не всё так просто. Возраст частиц, слагающих кольца Сатурна, оказался «очень молодым» (по космическим меркам) – меньше 100 миллионов лет! А значит, они не могли состоять из древнего «протопланетного вещества»...

Тогда учёные выдвинули вторую гипотезу: когда-то у Сатурна был ещё один крупный ледяной спутник – а возможно, даже не один. Приливные силы от гигантской планеты медленно тормозили его на орбите, растягивали, «сминали», и в конце концов он развалился на миллиарды мелких частиц – так образовались кольца. Более тяжёлые тёмные частицы, состоящие из каменистых пород, постепенно осели в атмосферу планеты, а в составе кольца остались только лёгкие, состоящие из водяного льда. Именно поэтому кольца Сатурна такие яркие.
 

Подтверждение этой гипотезе неожиданно пришло с другой планеты. Оказывается, что Тритон – крупный спутник Нептуна, восьмой планеты в нашей системе – в настоящее время также медленно «тормозится» приливными силами от планеты и постепенно опускается всё ниже и ниже. Уже сейчас колоссальные приливные силы от Нептуна в буквальном смысле «рвут» Тритон, вызывая страшные «тритонотрясения». Из возникающих огромных трещин в коре спутника вырываются мощные 200-километровые гейзеры из жидкого азота и водяного льда. Когда Тритон достигнет предела Роша, его разорвёт приливными силами на мелкие части. Тогда (это может произойти «совсем скоро», через какой-нибудь миллион-другой лет) вокруг Нептуна образуется яркое кольцо – ничуть не менее красивое и эффектное, чем современные кольца Сатурна!