نجوم وفضا

زحل بعد از سیاره مشتری بزرگترین و زیباترین سیاره در منظومه شمسی می باشد. این سیاره دارای هفت حلقه مسطح به دور خود است. این هفت حلقه در واقع شامل تعداد زیادی حلقه های باریک که با ذرات یخی درست شده اند، می باشند.

این حلقه ها زحل را به یکی از زیباترین اجرام آسمان در منظومه شمسی تبدیل کرده اند. به جز زحل، سیارات مشتری، نپتون و اورانوس نیز دارای حلقه هایی می باشند که نسبت به حلقه های زحل بسیار کم نورترند.

زحل بهمراه تمامی حلقه هایش! - تصویر از فضاپیمای کاسینی در زمانی که خورشید پشت زحل پنهان شده

قطر زحل در استوا 120.540 کیلومتر، تقریبا 10برابر قطر زمین است. این سیاره از زمین با چشم غیر مسلح قابل رویت است البته حلقه های آن دیده نمی شوند. زحل دورترین سیاره ای بود که ستاره شناسان باستان موفق به کشف آن شده بودند.



اندازه ی زحل در مقایسه با زمین


این سیاره به مناسبت خدای کشاورزی رومیان، ساترن نام گرفت.

زحل در مداری بیضی شکل به دور خورشید در حرکت است. بیشترین فاصله آن از خورشید 1.514.500.000 کیلومتر و کمترین فاصله آن 1.352.550.000 کیلومتر است. یک سال در زحل معادل 10.759 روز زمینیست.


گردش

زحل علاوه بر گردش انتقالی خود به دور خورشید، حول محور عمودی فرضی خود نیز در گردش است. زاویه این محور 27 درجه از دایرة البروج می باشد.

بعد از مشتری، زحل سریعترین گردش وضعی در بین سیارات دیگر منظومه شمسی را دارد. یکبار گردش این سیاره به دور خود تنها 10 ساعت و 39 دقیقه به طول می انجامد. به دلیل این حرکت گردشی سریع، قطر استوایی این سیاره 13.000 کیلومتر از قطر قطبی آن بیشتر است.




سطح و جو

بیشتر دانشمندان معتقدند که این سیاره یک غول گازیست و هیچ سطح جامدی ندارد. به هرحال، به نظر می رسد که زحل دارای یک هسته داغ و جامد آهنیست.

اطراف این هسته متراکم، هسته خارجی قرار گرفته که احتمالا ترکیبی از آمونیاک، متان و آب می باشد. یک لایه از هیدروژن به شدت فشرده پیرامون هسته خارجی وجود دارد. در بالای این لایه، منطقه ای چسبناک (شربت مانند) متشکل از هیدروژن و هلیوم جای گرفته است. هیدروژن و هلیوم در نزدیک سطح به شکل گاز در می آیند و با اتمسفر زحل که عمدتا ترکیبی از همین دوعنصر است مخلوط می شوند.

یک لایه فشرده از ابر، کل سطح زحل را پوشانده است. در تصاویر به دست آمده از این سیاره مناطق و کمربندهای رنگی قابل تشخیصند. چنین مناطقی احتمالا به خاطر تفاوت دما و ارتفاع ابرها در قسمتهای مختلف ظاهر می گردند.

گیاهان و حیوانات مقیم زمین نمی توانند در زحل دوام بیاورند. دانشمندان شک دارند که گونه زیستی در این سیاره یافت شود.                                                                                                                                         

               دما

انحراف محور عمودی این سیاره منجر به اختلاف میزان تابش خورشید به قسمتهای مختلف آن و در نهایت ایجاد فصول شده است. هر فصل در این سیاره 5/7 سال زمینی طول می کشد چرا که مدت زمان یکبار گردش زحل به دور خورشید 29 برابر زمین است.

دمای زحل همیشه از دمای زمین سردتر است، زیرا این سیاره از خورشید دورتر است. میانگین دما در بالای ابرها 175- درجه سانتیگراد می باشد.


دما در اعماق ابرها بیشتر می شود. بسیاری از ستاره شناسان معتقدند که این حرارت در فرایند فرو رفتن هلیوم به درون هیدروژن مایع به وجود می آید.



چگالی و جرم

در بین همه سیارات منظومه شمسی، زحل کمترین چگالی را دارد. چگالی این سیاره تنها یک دهم چگالی زمین و دو سوم چگالی آب است. به همین دلیل یک تکه از این سیاره نسبت به تکه ای برابر از زمین بسیار سبکتر است و در روی آب شناور می ماند.

اگر زحل را روی آب بگذاریم، روی آب می ماند!! چون چگالی میانگینش از آب کمتر است!

گرچه چگالی این سیاره بسیار کم است اما وزن آن پس از مشتری، از دیگر سیارات بیشتر است. جرم زحل 95 بار از جرم زمین بیشتر می باشد. نیروی گرانش این سیاره اندکی از گرانش زمین بیشتر است. یک جسم 100 گرمی در زمین، در زحل 107 گرم می باشد.



حلقه ها

حلقه های زحل دور این سیاره و موازی با استوا قرار دارند. آنها هرگز با سیاره برخورد نمی کنند. با گردش زحل به دور خورشید آنها با همان زاویه ثابت و همیشگی در جای خود برقرار می مانند.

هفت حلقه زحل در حقیقت متشکل از هزاران حلقه باریک می باشند. این حلقه های باریک از بیلیونها تکه یخ ایجاد شده اند. ابعاد این تکه های یخ گاهی به اندازه یک ذره کوچکند و گاهی قطر آنها به بیش از 3 متر می رسد.

خرده یخها و ستگهایی که حلقه ها را تشکیل داده اند.

حلقه های اصلی زحل بسیار عریضند. برای مثال عرض خارجی ترین حلقه 300.000 کیلومتر می باشد. با این حال در ابعاد فضا این حلقه ها بسیار باریک به حساب می آیند. آنقدر باریک که هنگامیکه این سیاره درست در مقابل و در راستای زمین قرار می گیرد نیز این حلقه ها قابل رویت نیستند.

ضخامت آنها بین 200 تا 3000 متر است. در بین حلقه ها فضای خالی قرار گرفته و آنها را از هم جدا می نماید. عرض هر یک از این فضاهای خالی 3200 کیلومتر و یا بیشتر است. البته در برخی از این فضاهای خالی حلقه های بسیار باریکی قرار دارند.


سایه ی زحل روی حلقه هایش افتاده است. - تصویر از فضاپیمای کاسینی

حلقه های زحل در اوایل قرن 16 توسط ستاره شناس ایتالیایی، گالیله، کشف شدند. گالیله نتوانست با تلسکوپ کوچک خود این حلقه ها را به وضوح و به درستی رصد کند. او فکر می کرد که حلقه ها، قمر های بسیار بزرگ می باشند.

در سال 1656، پس از به کارگیری یک تلسکوپ قوی تر، کریستیان هایگنس (Christiaan Huygens)، ستاره شناس آلمانی، یک حلقه باریک مسطح حول زحل را توصیف کرد. هایگنس فکر می کرد که این حلقه یک صفحه جامد از برخی مواد است.

در سال 1675، دومنیکو کاسینی (Domenico Cassini)، یک ستاره شناس آلمانی متولد فرانسه، کشف دو حلقه مجزا که با گروه هایی از اقمار کوچک شکل گرفته بودند را اعلام نمود. مشاهدات بعدی از زحل وجود تعداد بیشتر این حلقه ها را ثابت نمود. حلقه های باریکی که هفت حلقه اصلی را شکل می دهند در سال 1980 کشف شدند.


فیلمی از تأثیر اقمار روی حلقه های زحل - تهیه شده توسط فضاپیمای کاسینی



اقمار

علاوه بر حلقه ها، زحل دارای 60 قمر به قطر تقریبی 10کیلومتر و چندین قمر کوچکتر نیز می باشد. بزرگترین قمر این سیاره تیتان نام دارد. قطر این قمر 5150 کیلومتر (بزرگتر از سیاره پلوتو) است. تیتان یکی از معدود اقمار موجود در منظومه شمسی است که دارای جو می باشد. اتمسفر این قمر حاوی حجم زیادی نیتروژن است.

زحل و خانواده اش

بیشتر اقمار زحل دارای چاله های بزرگی هستند. برای مثال قمر میماس (Mimas) چاله ای دارد که یک سوم قطر این قمر را پوشانده است. قمر دیگر، لاپتوس (Iapetus)، دارای یک نیمه روشن و یک نیمه تاریک است. نیمه روشن این قمر 10برابر بیش از نیمه تاریک آن نور را باز می تاباند. قمر هایپریون (Hyperion) بیشتر شبیه به یک استوانه چاق است تا یک کره.



پرواز به زحل

در سال 1973، ایالات متحده فضاپیمایی را به منظور بررسی دو سیاره مشتری و زحل به فضا فرستاد. نام این فضاپیما پایونیر-ساترن (Pioneer-Saturn) بود. این فضاپیما در سال 1974 به زحل رسید. پایونیر-ساتورن اطلاعات علمی و تصاویر خوبی از زحل به زمین ارسال کرد. این اطلاعات و تصاویر به اکتشافاتی در مورد دو حلقه بیرونی زحل کمک کرد.

پایونیر-ساتورن همچنین توانست میدان مغناطیسی زحل که 1000 مرتبه از میدان مغناطیسی زمین قوی تر می باشد را کشف کند. این میدان قوی، مگنتوسفر (منطقه نیروهای مغناطیسی قوی) بزرگی را اطراف این سیاره به وجود آورده است. به علاوه، اطلاعاتی که این فضاپیما ارسال کرد نشان داد که درون مگنتوسفر این سیاره کمربندهای تشعشعی وجود دارند. این کمربندها متشکل از الکترونها و پروتونهای پر انرژی قابل مقایسه با کمربندهای ون آلن زمین می باشند.

در سال 1977، ایالات متحده دو سفینه دیگر به نامهای ویجر1 (Voyager) و ویجر2 را برای مطالعه زحل و دیگر سیارات ارسال کرد. در 12 نوامبر 1980، ویجر1 در فاصله 126.000 کیلومتری زحل و در تاریخ 25 آگوست 1981، ویجر2 در فاصله 101.000 کیلومتری این سیاره قرار گرفتند.


کاسینی در اطراف زحل پرسه می زند و هر روز کشفی جدید می کند.

دو سفینه ویجر وجود هفت حلقه زحل را تائید کردند. آنها نشان دادند که این حلقه ها خود از حلقه های بسیار باریک تشکیل شده اند. به علاوه اطلاعات و تصاویر تهیه شده توسط آن دو سفینه نه قمر زحل را کشف یا تائید نمودند. آنها همچنین وجود حجم عمده نیتروژن در اتمسفر قمر تیتان را تشخیص دادند.

در سال 1997، ایالات متحده سفینه کاسینی را برای مطالعه این سیاره، حلقه ها و قمرهایش فرستاد. این سفینه در سال 2004 شروع به گردش دور زحل نمود. این سفینه، کاوشگری به نام هایگنس (Huygens) را با خود، به منظور فرود آمدن در سطح تیتان، حمل می کرد. هایگنس توسط آژانس فضایی اروپا ساخته شد.