Prstenove imaju četiri planeta Sunčeva sustava: Jupiter, Saturn, Uran i Neptun. Saturnovi su daleko najuočljiviji, ali nisu jedini. Ostala tri sustava mnogo su tamnija i rjeđa, pa na uobičajenim fotografijama planeta često ostaju nevidljiva.
Planetarni prsten nije čvrst obruč. Čine ga brojne čestice koje zasebno obilaze planet, od sitne prašine do mnogo većih komada leda i stijena. Razlike u sastavu, veličini čestica i njihovoj raspodjeli određuju zašto Saturn ima široke, svijetle pojaseve, Jupiter jedva vidljivu prašinu, a Neptun neobične nakupine u obliku lukova.
Koji planeti imaju prstenove i od čega su građeni?
Saturnovi su prstenovi pretežno ledeni, a Jupiterovi uglavnom prašinski. Uranovi su uski i tamni, dok se u jednom od Neptunovih prstenova materijal nakuplja u gušćim lukovima.
Sva četiri planeta s prstenovima nalaze se u vanjskom dijelu Sunčeva sustava. Jupiter i Saturn plinski su divovi, a Uran i Neptun ledeni divovi. Merkur, Venera, Zemlja i Mars nemaju poznate trajne planetarne prstenove.
Prstenove ne treba brkati s asteroidnim pojasom. Asteroidi između Marsa i Jupitera uglavnom obilaze Sunce, dok čestice Jupiterova prstena obilaze Jupiter. Ni putanje umjetnih satelita oko Zemlje nisu prirodan prsten usporediv sa Saturnovim.
Saturn: svijetli ledeni prstenovi koje možemo vidjeti teleskopom
Saturnovi glavni prstenovi pretežno su sastavljeni od vodenog leda, uz manji udio drugog materijala. Led dobro odbija Sunčevu svjetlost, a velike količine čestica stvaraju široke, lako prepoznatljive pojaseve. Mnogi dijelovi glavnih prstenova u okomitom su smjeru debeli tek približno desetak metara, premda se pružaju desecima tisuća kilometara.
Slova A, B i C označavaju glavne svijetle prstenove. Ne opisuju njihov redoslijed od planeta prema van, nego povijest imenovanja. U tom se prostornom redoslijedu nalazi najprije slabiji prsten D, zatim C, B i A. Između B i A smještena je Cassinijeva pukotina, široka približno 4700 kilometara. Izvan glavnih pojaseva postoje i drugi, rjeđi prstenovi.
Saturnovi prstenovi razlikuju se po gustoći čestica i količini svjetlosti koju propuštaju. Široka praznina na snimci ne mora značiti da u njoj nema baš nikakva materijala.
Cassini je utvrdio da velik dio materijala u slabom E prstenu dolazi iz mlazova Encelada. Taj mjesec izbacuje ledene čestice i plin u svemir. Encelad tako obnavlja materijal u E prstenu, ali nije izvor svih glavnih Saturnovih prstenova.
Jupiter: prašina koju nadjačava sjaj planeta
Jupiterove je prstenove 1979. otkrio Voyager 1. Za razliku od Saturnovih svijetlih ledenih pojaseva, Jupiterovi se prstenovi uglavnom sastoje od sitnih, tamnih čestica prašine. Prašina je rijetko raspoređena i odbija malo svjetlosti, pa je prstenove uz blistavi planet teško snimiti.
Sustav sadrži glavni prsten, unutarnji halo i vrlo rijetke vanjske prašinske pojaseve. Podaci Galilea povezali su dio te prašine s Jupiterovim malim unutarnjim mjesecima. Pri udarima sitnih međuplanetarnih tijela u njihove površine materijal može biti izbačen u prostor oko planeta.
Metida i Adrasteja doprinose glavnom prstenu, dok su Amalteja i Teba povezane s vanjskim prašinskim pojasevima. Ti mali unutarnji mjeseci izvor su prašine u prstenovima, za razliku od velikih Galilejevih mjeseca poput Ganimeda i Europe.
Na fotografiji Jupiter može izgledati kao planet bez prstenova jer snimka nije načinjena za otkrivanje izrazito slabog materijala. Duljina ekspozicije, valna duljina i položaj Sunca prema česticama mogu odrediti hoće li se taj materijal uopće vidjeti. Promatranje Jupiterovih prstenova zahtijeva odvajanje njihova slabog signala od svjetlosti planeta.
Uran: uski tamni prstenovi otkriveni pomoću zvijezde
Uran ima 13 poznatih prstenova. Većina unutarnjih prstenova uska je i tamna, uz slabije vanjske strukture i prašinske pojaseve. Njihova ravnina prati planetov ekvator, pa su, poput samog Urana, snažno nagnuti u odnosu na ravninu njegove putanje oko Sunca. Nagib osi jedno je od najneobičnijih obilježja Urana.
Prstenovi su otkriveni 1977. pri prolasku Urana ispred udaljene zvijezde. Svjetlost zvijezde nakratko je oslabila prije nego što ju je zaklonio planet, a zatim ponovno nakon njegova prolaska. Ponavljana zatamnjenja otkrila su da oko Urana postoji materijal koji prolazi ispred zvijezde.
Takav način otkrivanja naziva se okultacija. Ne traži da prsten bude dovoljno svijetao za običnu fotografiju. Dovoljno je da zakloni dio svjetlosti pozadinske zvijezde i da instrument zabilježi promjenu. Iz trajanja i dubine zatamnjenja može se zaključivati o širini i gustoći prstena.
Na modernim infracrvenim snimkama Uranovi prstenovi mogu izgledati vrlo upadljivo. To ne znači da ih čovjek vidi jednako kroz mali teleskop. Instrumenti mogu bilježiti zračenje izvan raspona ljudskog oka i prikazati ga odabranim bojama. Za tumačenje slike treba provjeriti kako je nastala, a ne samo koliko su prstenovi svijetli na ekranu.
Neptun: prstenovi s gušćim lukovima
Neptun ima najmanje pet glavnih prstenova. Nazivaju se Galle, Le Verrier, Lassell, Arago i Adams. Njegov sustav također je slab i teško vidljiv, ali se izdvaja neravnomjernom raspodjelom materijala u vanjskom Adamsovu prstenu.
U njemu se nalaze gušće nakupine, lukovi koji ne tvore ravnomjerno raspoređen pojas. Voyager 2 snimio ih je tijekom susreta s Neptunom 1989. Čestice na malo različitim putanjama postupno bi se trebale rasporediti duž cijelog prstena, pa je zadržavanje tih nakupina jedno od pitanja koja znanstvenici proučavaju.
Gravitacijski odnos s obližnjim mjesecom Galatejom pomaže objasniti održavanje lukova, ali njihov razvoj zahtijeva praćenje kroz vrijeme. Opservacije kroz više godina omogućuju praćenje promjena u lukovima i provjeru objašnjenja njihova opstanka.
Zašto se prsten ne spoji u jedan mjesec?
Svaka čestica ima svoju putanju. Čestice bliže planetu u pravilu ga obilaze brže od udaljenijih, pa cijeli prsten ne može rotirati kao kruti obruč. Sudari, gravitacija mjeseca i međusobno privlačenje čestica mijenjaju njegovu strukturu.
Blizu planeta plimne sile mogu otežavati nastanak velikog tijela vezanog vlastitom gravitacijom. Strana takva tijela bliža planetu osjeća jače privlačenje od suprotne strane. Ako je razlika prevelika, može ga raskinuti. Rocheova granica opisuje tu granicu za zadane uvjete; ne predstavlja jednaku udaljenost za sve planete i sva tijela. Važni su gustoća, veličina i čvrstoća materijala.
Sitne čestice ipak se mogu privremeno udruživati u nakupine. Mjeseci mogu stvarati valove, čistiti dijelove prstena ili mu pridonositi novim materijalom. Zbog toga prstenovi nisu nepomičan ostatak prošlosti, nego sustavi koji se stalno mijenjaju.
Nestaju li prstenovi kada ih gledamo s ruba?
Saturnovi prstenovi mogu postati gotovo nevidljivi kada se njihov rub okrene prema Zemlji. Njihova velika površina tada je skrivena pogledom, a ostaje tek vrlo tanak presjek. Prstenovi pritom nisu fizički nestali. S promjenom geometrije ponovno postaju uočljiviji.
Za opažanje Saturnovih prstenova dovoljan je prikladan mali teleskop uz dobre uvjete. Jupiterovi, Uranovi i Neptunovi prstenovi mnogo su zahtjevniji ciljevi i ne treba ih očekivati kao jasne obruče u običnoj amaterskoj opservaciji. Za njihovo proučavanje potrebne su snimke osjetljivih teleskopa ili svemirskih letjelica, uz osvjetljenje koje ističe slabe čestice prstenova.
