Перейти к содержанию

Подборка

Подборки хранятся в этом браузере без учётной записи. Для них нужен включённый JavaScript.

САТУРН СО СВИТОЙ

АстрономияЗаключительныйКлассы неизвестны2017ТеоретическаяЕсть решение редакция rv_ce50eab97dc6b8bb ID p_916dad8788344f21

Перед Вами фотография Сатурна и некоторых его спутников (негатив), сделанная с Земли (автор – Рафаэль Дефавари). Используя наиболее точный, по Вашему мнению, метод, идентифицируйте спутники на фотографии. Укажите, какой из всех изображенных спутников в момент съемки находился ближе всех к Земле. Считайте, что все кольца и все спутники находятся в одной плоскости, орбиты спутников круговые. Данные о наиболее крупных спутниках Сатурна приведены в таблице.

СпутникMaccaРадиусПлотностьРадиус
орбиты
Период
обращения
Геомет-
рич.
альбедо
Видимая
звездная
величина
Мимас 3.75 ⋅ 10 19 3.75 \cdot 10^{19} 3901.151855900.9424210.5~11
Энцелад 1.08 ⋅ 10 20 1.08 \cdot 10^{20} 2501.612379501.3702180.99~11
Тефия 7.55 ⋅ 10 20 7.55 \cdot 10^{20} 1.212946601.8878020.910.2
Диона 1.05 ⋅ 10 21 1.05 \cdot 10^{21} 5601.433774002.7369150.710.4
Рея 2.49 ⋅ 10 21 2.49 \cdot 10^{21} 7651.335270404.5175000.79.7
Титан 1.35 ⋅ 10 23 1.35 \cdot 10^{23} 25751.88122185015.945420.218.2
Япет 1.88 ⋅ 10 21 1.88 \cdot 10^{21} 7301.21356080079.330180.2~11.0

Решение

Показать решение

Проще всего было бы отождествить спутники Сатурна по их видимой яркости, однако некоторые из них схожи по этому параметру. Кроме этого, яркость может неточно передаваться на фотографии. Правильней определить спутники по их положению относительно Сатурна. Хотя мы видим их в плоскости рисунка и изначально не знаем их текущего положения на орбите, мы можем определить их пространственное расстояние от Сатурна.

Учтем, что все спутники находятся на своих круговых орбитах в той же плоскости, что и кольца Сатурна. Кольца Сатурна также круглые и видны на фото как эллипс из-за эффекта проекции. Следовательно, все орбиты спутников будут иметь форму эллипсов,

подобных эллипсу кольца. Мы можем определить радиус орбиты спутника Ri по отношению к внешнему радиусу кольца RR, соединив спутник с центром Сатурна и отметив точку, где эта линия пересечет внешнюю границу кольца.

В таблице приведены отношения Ri/RR для всех шести спутников. Далее мы можем вычислить отношение радиуса кольца к экваториальному радиусу Сатурна RR/R0, измерив большие полуоси соответствующих эллипсов (отношение около 2.1). Наконец, перемножив эти две величины и радиус Сатурна R0, мы получаем пространственные расстояния спутников от центра Сатурна Ri. Вследствие ошибок измерений они отличаются от табличных, но отождествить спутники можно.

№Ri/RRRi/R0Ri/105 кмСпутник
110.221.312.9Титан
21.42.91.8Мимас
32.04.32.6Тефия
41.94.02.4Энцелад
53.16.43.9Диона
64.18.65.2Рея

Нам остается ответить на вопрос, какой из спутников ближе всех к Земле. По виду кольца и его тени можно сделать вывод, что верхние части эллипсов находятся в пространстве ближе к нам. Поэтому самым близким оказывается спутник 5 – Диона, расположенный выше всех на фотографии.