Происхождение колец Сатурна: новая теория

Предлагается теория, согласно которой кольца Сатурна могли образоваться после включения магнитного поля планеты в результате взаимодействия сверхпроводящих частиц протопланетного облака с магнитным полем.

Гравитационные взаимодействия, плазменные и гидродинамические эффекты, законы движения небесной механики не подвергаются декомпозиции. К ним лишь добавляются электромагнитные взаимодействия, свойственные поведению сверхпроводников в магнитном поле.

Краткое описание модели и анализ экспериментальных данных

До появления у Сатурна магнитного поля центробежная сила и сила гравитации, действующие на частицу в протопланетном облаке, уравновешиваются и частицы движутся по законам Кеплера. С включением магнитного поля сверхпроводящие частицы протопланетного облака начинают проявлять идеальный диамагнетизм и, взаимодействуя с магнитным полем планеты, вовлекается в дополнительное движение.

Как показывают математические расчеты, через некоторое время после включения магнитного поля планеты сверхпроводящим частицам протопланетного облака энергетически выгодно собраться в плоскости магнитного экватора.

Сильная плоскостность кольцевых систем и их резкие границы можно объяснить выталкиванием сверхпроводящего вещества частиц из областей с более высокой плотностью магнитного потока. Часть протопланетного облака, содержащая сверхпроводящие частицы, будет коллапсировать в протокольцевой диск.

В результате частицы будут вытесняться в плоскость магнитного экватора с силой пропорциональной магнитному моменту частицы и градиенту магнитного поля вдоль оси. Резкие кромки колец будут формироваться с силой, действующей на частицы со стороны щели между кольцами, а случайные разрывы в кольцах будут стабилизироваться со стороны разрыва.

Градиенты магнитного поля по осям препятствуют проникновению частиц в щели и удерживают частицы в кольцах. Данные измерений магнитного поля вблизи кольца F Сатурна, полученные американской станцией Pioneer, позволяют обнаружить, что поле магнитосферного диполя около кольца F Сатурна искажено таким же образом, как на картинке-вставке для сверхпроводящего диска в лабораторном эксперименте.

Формирование тонкой структуры диска, похожей на кольца, происходит подобно тому, как металлические частицы образуют в неоднородном поле магнита области сгущений и разрежений. Планетное магнитное поле в плоскости протокольцевого диска неоднородно, т.к. каждая сверхпроводящая частица вытесняет магнитное поле из своего объема.

Силовые линии магнитного поля стремятся замкнуться через области с наибольшим магнитным потоком. Уплотнения магнитного потока расчищают щели в протокольцевом диске, расталкивая сверхпроводящие частицы и формируя отдельные структуры, которые выглядят как кольца. Плотность магнитного потока в кольце будет ниже, чем в окружающем его пространстве щелей.

Разность плотностей магнитного потока вызывает направленное внутрь кольца магнитное давление. При этом орбитальные резонансы между спутниками и частицами колец играют существенную роль в формировании специфических особенностей системы колец и щелей.

Диамагнетизм сверхпроводников обусловлен не внутриатомными, а микроскопическими поверхностными токами. Для сверхпроводящих частиц существует лондоновская глубина проникновения магнитного поля в сверхпроводник. Обычно ее величина порядка 10-5- 10-6 см.