سیاره زحل | نگین حلقه‌دار منظومه‌ی شمسی

سیاره زحل

زحل یا کیوان بعد از سیاره مشتری بزرگ ترین 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 محوتر هستند.

قطر زحل در استوا 120،540 کیلومتر تقریبا ۱۰ برابر قطر زمین است. این سیاره از زمین با چشم غیر مسلح قابل رویت است البته حلقه های آن دیده نمی شوند. زحل آخرین سیاره ای بود که ستاره شناسان باستان موفق به کشف آن شده بودند. این سیاره به مناسبت خدای کشاورزی رومیان، ساترن نام گرفت.

زحل در مداری بیضی شکل به دور خورشید در حرکت است. بیش ترین فاصله آن از خورشید ۱،۵۱۴،۵۰۰،۰۰۰ کیلومتر و کم ترین فاصله آن 1،352،550،000 کیلومتر است یک سال در زحل معادل ۱۰۷۵۹ روز و یا 29/5 سال زمینی است.

گردش سیاره زحل

زحل علاوه بر گردش انتقالی خود به دور خورشید حول محور عمودی فرضی خود نیز در گردش است. زاویه این محور ۲۷ درجه می باشد. بعد از مشتری، زحل سریع ترین گردش وضعی در بین سیارات دیگر منظومه شمسی را دارد. یک بار گردش این سیاره به دور خود تنها ۱۰ ساعت و ۳۹ دقیقه به طول می انجامد به دلیل این حرکت گردشی سریع، قطر استوایی این سیاره ۱۳۰۰۰ کیلومتر از قطر قطبی آن بیش تر است.

سطح و جو سیاره زحل

بیش تر دانشمندان معتقدند که این سیاره یک غول گازی است و هیچ سطح جامدی ندارد. با اینحال، به نظر می رسد که ز حل دارای یک هسته داغ و جامد آهنی است. 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 عمدتاً ترکیبی از همین دو عنصر 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 تشخیص هستند. چنین مناطقی احتمالا به خاطر تفاوت دما و ارتفاع ابرها در قسمت های مختلف ظاهر می گردند. گیاهان و حیوانات مقیم زمین نمی توانند در زحل دوام بیاورند. دانش مندان شک دارند که گونه زیستی در این سیاره یافت شود.

دما در سیاره زحل

انحراف محور عمودی این سیاره منجر به اختلاف میزان تابش خورشید به قسمت های مختلف آن و در نهایت ایجاد فصول شده است. هر فصل در این سیاره 7/5 سال طول میکشد چرا که مدت زمان یکبار گردش زحل به دور خورشید ۲۹ برابر زمین است. دمای سیاره زحل همیشه از دمای زمین سرد تر است زیرا این سیاره از خورشید دور تر است. میان گین دما در بالای ابرها ۱۷۵- درجه سانتی گراد می باشد.

 دما در اعماق ابرها بیشتر می شود سیاره زحل تقریبا 2/5 برابر حرارتی که از خورشید دریافت می کند را در فضا متساطع می نماید 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 ، سیاره 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 سبک تر است و در روی آب شناور می ماند.

 گرچه چگالی این سیاره بسیار کم است اما وزن آن پس از مشتری از دیگر سیارات بیش تر است. جرم سیاره زحل ۹۵ بار از جرم زمین بیش تر می باشد. نیروی گرانش این سیاره اندکی از گرانش زمین بیش تر است. یک جسم ۱۰۰ گرمی در زمین در سیاره زحل ۱۰۷ گرم می باشد.

حلقه ها

حلقه های زحل دور این سیاره و موازی با استوا قرار دارند. آن ها هرگز با سیاره برخورد نمی کنند با گردش سیاره زحل به ور خورشید آن ها 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 میلیاردها تکه یخ ایجاد شده اند. ابعاد این تکه های یخ گاهی به اندازه یک ذره کوچک است و گاهی قطر آن ها به بیش از ۳ متر می رسد.

حلقه های اصلی زحل بسیار عریض هستند. برای مثال عرض خارجی ترین حلقه ۳۰۰،۰۰۰ کیلومتر   می باشد. با این حال در ابعاد فضا این حلقه ها بسیار باریک به حساب می آیند. آنقدر باریک که حتی هنگامی که این سیاره درست در مقابل و در راستای زمین قرار می گیرد نیز این حلقه ها قابل رویت نیستند. ضخامت آنها بین ۲۰۰ تا ۳۰۰۰ متر است. در بین حلقه ها فضای خالی قرار گرفته و آن ها را از هم جدا می نماید. عرض هر یک از این فضاهای خالی ۳۲۰۰ کیلومتر و یا بیشتر است.

البته در برخی از این فضاهای خالی حلقه های بسیار باریکی قرار دارند.  حلقه های زحل در اوایل قرن ۱۶ 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 قمرهای بسیار بزرگ می باشند. در سال ۱۶۵۶ پس از به کارگیری یک تلسکوپ قوی تر کریستیان هایگنس، 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 ۱۶۷۵ دومنیکو کاسینی 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 بیش تر این حلقه ها را ثابت نمود. حلقه های باریکی که هفت حلقه اصلی را شکل میدهند در سال ۱۹۸۰ کشف شدند.

اقمار سیاره زحل

علاوه بر حلقه ها، سیاره زحل دارای ۲۵ قمر به قطر تقریبی ۱۰ کیلومتر و چندین قمر کوچک تر نیز می باشد. بزرگ ترین قمر این سیاره تیتان نام دارد . قطر این قمر ۵۱۵۰ کیلومتر (بزرگ تر از سیاره پلوتون) است. تیتان یکی از معدود اقمار موجود در منظومه شمسی است که دارای جو میباشد اتمسفر این قمر حاوی حجم زیادی نیتروژن است.

بیش تر اقمار زحل دارای چاله های بزرگی هستند. برای مثال قمر میماس چاله ای دارد که یک سوم قطر این قمر را پوشانده است قمر دیگر، یا پتوس دارای یک نیمه روشن و یک نیمه تاریک است نیمه روشن این قمر ۱۰ برابر بیش از نیمه تاریک آن نور را باز می تاباند قمر هایپریون بیشتر شبیه به یک استوانه چاق است تا یک کره.

 پرواز به سیاره زحل

 در سال ۱۹۷۳، ایالات متحده فضاپیمایی را به منظور بررسی دو سیاره مشتری و زحل به فضا فرستاد. نام این فضاپیما پایونیر-ساترن بود این فضا پیما در سال ۱۹۷۴ به سیاره زحل رسید. پایونیر ساترن 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 ساترن هم چنین توانست میدان مغناطیسی زحل که ۱۰۰۰ مرتبه از میدان مغناطیسی زمین قوی تر می باشد را کشف کند این میدان قوی مغناطیس کره بزرگی را اطراف این سیاره به وجود آورده است.

به علاوه، اطلاعاتی که این فضا پیما ارسال کرد نشان داد که درون مغناطیس کره این سیاره کمربندهای تشعشعی وجود دارند. این کمربندها متشکل از الکترون ها و پروتون های پر انرژی قابل مقایسه با کمربندهای ون آلن زمین می باشند.

در سال ۱۹۷۷، ایالات متحده دو سفینه دیگر به نام های ویجر ۱ و ویجر ۲ را برای مطالعه زحل و دیگر سیارات فرستاد. در ۱۲ نوامبر ۱۹۸۰ ویجر ۱ در فاصله ۱۲۶،۰۰۰ کیلومتری سیاره زحل و در تاریخ ۲۵ اوت ۱۹۸۱ ویجر ۲ در فاصله ۰۰۰، ۱۰۱ کیلومتری این سیاره قرار گرفتند.

دو سفينه ويجر وجود هفت حلقه سیاره زحل را تایید کردند. آن ها 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 تایید نمودند. آن ها هم چنین وجود حجم عمده نیتروژن در اتمسفر قمر تیتان را تشخیص دادند در سال ۱۹۹۷، ایالات متحده سفینه کاسینی را برای مطالعه این سیاره حلقه ها و قمرهایش فرستاد. این سفینه در سال ۲۰۰۴ شروع به گردش دور سیاره زحل نمود. کاسینی، کاوشگری به نام هایگنس را با خود به منظور فرود آمدن در سطح تیتان حمل می کرد. هایگنس توسط آژانس فضایی اروپا ساخته شد.