Ученые приблизились к раскрытию тайны колец Сатурна — Naked Science
6 минут
Сколтех

Ученые приблизились к раскрытию тайны колец Сатурна

Астрофизики работают с математической моделью, описывающей процессы агрегации и фрагментации частиц в кольцах Сатурна. Полученные результаты помогут пролить свет на загадочное явление периодических сгустков во внешнем кольце Сатурна.

Сатурн
Сатурн / ©galspace.spb.ru

В международную группу исследователей вошли также ученые из Сколтеха.

В экваториальной плоскости Сатурна расположено несколько образований из пыли и льда, которые назвали кольцами Сатурна. Впервые их смог увидеть Галилео Галилей еще в 1610 году, однако посчитал их частью самой планеты. По-настоящему рассмотреть, изучить и понять природу этих колец получилось лишь в XX веке, в эру исследования космоса. Однако многие аспекты образования колец планеты и процессов, происходящих внутри них, до сих пор являются загадкой для ученых.

Большинство наблюдаемых человеком объектов Солнечной системы остается неизменным на протяжении миллионов лет, но кольца Сатурна демонстрируют крайнюю нестабильность, особенно одно из внешних, названное F-кольцом. Если изменения в других кольцах удается зафиксировать раз в десятилетия, то F-кольцо может меняться в течение нескольких часов.

Время от времени летательные аппараты фиксируют в нем сгустки материи, которые потом исчезают. Хотя точные причины такого неуравновешенного поведения частиц, входящих в состав колец, пока не изучены, уже известно, что в этом участвуют процессы агрегации и фрагментации.

Процессы агрегации (слияния) и фрагментации (распада) частиц лежат в основе многих явлений, встречающихся в микро- и макромире. В планетарных кольцах, таких как кольца Сатурна, эти процессы происходят в особо крупных масштабах, и баланс между фрагментацией и агрегацией должен постоянно поддерживаться.

Ученые из Сколтеха, МГУ, Института вычислительной математики РАН, университетов Лестера (Великобритания) и Бостона (США) объединили свои усилия в изучении особенностей F-кольца при помощи математической модели, которая ранее применялась для анализа структуры стабильных участков колец Сатурна. Команда ученых продемонстрировала возможность существования периодических колебательных режимов для замкнутой математической модели процессов слияния и дробления частиц в кольцах Сатурна.

Выводы исследователей соответствуют закону сохранения массы, из которого следует, что масса вещества, вступившего в реакцию, равна массе вещества, полученного в конце реакции. Данные результаты позволяют по-новому взглянуть на механизмы формирования колец и продемонстрировать, что к образованию сгустков приводят колебательные процессы.

Результаты данной работы опубликованы в авторитетном международной журнале Physical Review Letters.

«Мы работали три долгих года, прежде чем решились представить полученные результаты в редакцию журнала, нам потребовалось много времени для преодоления собственных же сомнений и последовательной проверки результатов. Мы наблюдаем неугасающие колебательные решения уравнений моделей агрегации и фрагментации, разработанной для описания распределения частиц по размерам в кольцах Сатурна.

Более того, мы видим, что данные решения ведут к устойчивым строго периодическим колебаниям вместо стабильных равновесных распределений, что само по себе уже является  интересным фактом для математической модели, удовлетворяющей закону сохранения массы Так как основные представленные результаты базируются на результатах численных экспериментов, мы надеемся привлечь внимание “чистых математиков” для более строгого теоретического анализа наблюдаемого нами факта», — рассказывает первый автор исследования, научный сотрудник Сколтеха Сергей Матвеев.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколтех
159 статей
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
5 часов назад
6 минут
Василий Парфенов

Интересным наблюдением поделились сотрудники Чернобыльского радиационно-экологического биосферного заповедника. Они уже более трех лет следят за жизнью стада одичавших коров, поведение которого сильно отличается от того, что можно наблюдать у домашних сельскохозяйственных животных.

3 часа назад
30 минут
Редакция

Количество популярных заблуждений о нефти огромно. Некоторые из них скорее забавные: например, мы называем ее «черным золотом», хотя это зачастую совсем не так, она может быть разных цветов. К примеру, нефть, в которой содержится мало металлов и серы, почти прозрачна, а на некоторых месторождениях добывают сырье зеленоватого или желтоватого цвета, есть даже красноватая разновидность.

7 часов назад
9 минут
Мария Азарова

Ученые обнаружили, что чередование периодов голодания с приемами пищи помогает предотвратить развитие рака груди, замедлить рост опухоли и избежать метастазирования в легкие. По их словам, такая простая стратегия также в перспективе может стать практическим способом достичь положительного эффекта при терапии рака молочной железы у людей.

5 часов назад
6 минут
Василий Парфенов

Интересным наблюдением поделились сотрудники Чернобыльского радиационно-экологического биосферного заповедника. Они уже более трех лет следят за жизнью стада одичавших коров, поведение которого сильно отличается от того, что можно наблюдать у домашних сельскохозяйственных животных.

24 января
4 минуты
Мария Азарова

Пациент — уроженец Исландии Феликс Гретарссон, лишившийся верхних конечностей более 23 лет назад из-за несчастного случая на работе — уже идет на поправку.

Вчера, 08:15
9 минут
Мария Азарова

Существует распространенное мнение, что женщины, скрывая овуляцию, получили возможность удерживать мужчин рядом с собой. Однако авторы нового исследования заявляют о преимуществах, которые женщины, напротив, таким образом могли возыметь во взаимоотношениях с представительницами своего же пола.

4 января
2 минуты
Илья Ведмеденко

В России приступили к летным испытаниям нового Ту-214. По имеющимся данным, речь идет о третьем и заключительном экземпляре Ту-214ПУ, изготовленном по контракту от 2017 года.

6 января
42 минуты
Александр Березин

Попытки нашей страны создать замену сверхмассовому биплану советской эпохи терпят неудачи вот уже тридцать лет. Причина проста: кризис легкомоторной авиации в целом. Когда-то самая передовая часть авиастроения сегодня застряла на решениях большой древности — и без резкого изменения всей концепции "летающего такси" так и не увидит заметных результатов.

4 января
7 минут
Василий Парфенов

Наступление Мирового океана на сушу, как правило, связывают с глобальным потеплением. Однако испанские геологи описали еще одну проблему, которая только усугубляет ситуацию. Они подсчитали, что из-за проседания почв территория, на которой проживает 19% населения Земли, окажется ниже уровня моря уже к 2040 году.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: