زحل ششمین سیاره از خورشید، دومین سیاره بزرگ منظومه شمسی بعد از مشتری و دورترین سیاره است که با چشم غیرمسلح انسان قابل مشاهده است. اما بدون شک برجسته‌ترین ویژگی این سیاره، حلقه های اطرافش است که هر بیننده ای را مسحور خود می کند. برای آشنایی با سیاره زحل، زیباترین و بی نظیرترین سیاره منظومه شمسی با ما همراه باشید.
ساختار و خصوصیات فیزیکی: عظیم ولی سبک
برای آشنایی با سیاره زحل ابتدا بهتر است به بررسی ساختار و خصوصیات این غول گازی بپردازیم.
حجم و اندازه
مانند مشتری، زحل نیز بیشتر از هیدروژن و هلیوم ساخته شده است. در واقع زحل بعد از مشتری دومین سیاره از لحاظ حجم است.
حجم این سیاره ۷۵۵ برابر بیشتر از زمین و با شعاع ۵۸۲۳۲ کیلومتر، زحل ۹ برابر از زمین عریض تر است. برای درک بزرگی این سیاره اگر زمین را به اندازه یک سکه فرض کنیم، زحل وسعتی به اندازه یک توپ والیبال خواهد داشت.
جرم و چگالی
بر خلاف حجم زیادش، جرم زحل ۹۵ برابر جرم زمین است. این مسئله باعث شده تا زحل کم چگال ترین سیاره در منظومه شمسی و تنها سیاره ای باشد که چگالی کمتری نسبت به آب دارد.
در واقع اگر یک اقیانوس بیش از حد وسیع را در نظر بگیریم که به اندازه کافی بزرگ باشد، زحل بر روی سطح آب آن شناور می ماند.
ساختار سطح و هسته
به عنوان یک غول گازی، زحل سطح واقعی ندارد و مانند مشتری، بیشتر از هیدروژن و هلیوم ساخته شده است. ساختار این سیاره بیشتر از گازها و مایعاتی است که در عمق پایین زحل در حال چرش هستند.
این شرایط باعث می شود یک فضاپیما جایی برای فرود روی زحل نداشته باشد. حتی این امکان وجود ندارد که بدون آسیب در اطرافش پرواز کند. فشارها و درجه حرارت به حدی بالاست که فضاپیما هایی را که می خواهند به درون سیاره پرواز کنند را خرد، ذوب و بخار می کند.
در مرکز زحل یک هسته متراکم از فلزات مانند آهن و نیکل وجود دارد که توسط مواد سنگی و سایر ترکیبات در اثر فشار و گرما جامد شده است. اطراف هسته را نیز هیدروژن فلزی مایع کرده است. در واقع هسته زحل بسیار شبیه مشتری است اما به طور قابل توجهی کوچکتر.
شرایط جوی و آب و هوایی: طوفان های سریع و خشن
نوارهای زرد و طلایی موجود در جو زحل، نتیجه وزش بادهای بسیار سریع در جو فوقانی این سیاره است. سرعت وزش این بادها می تواند تا ۱۸۰۰ کیلومتر در ساعت (۵۰۰ متر بر ثانیه) افزایش یابد. فشار ناشی از این طوفان ها به حدی زیاد و شدید است که گاز را به مایع تبدیل می کند.
شدیدترین وزش باد و طوفان بر روی زمین ۱۱۰ متر در ثانیه ثبت شده که در مقابل طوفان های زحل بسیار ناچیز است.
خصوصیات های مداری: روز های کوتاه و تغییر فصول
طول روز و سال
زحل کوتاه ترین طول روز بعد از مشتری را دارد. این سیاره هر ۱۰.۵ ساعت یکبار می چرخد و طول یک شبانه روز را برایش تعریف می کند. چرخش سریع این سیاره به دور خود باعث می شود تا در خط استوا خود برآمده و در قطب های خود صاف باشد.
زمانی که طول می کشد زحل یک دور کامل به دور خورشید را طی کند، در حدود ۲۹.۴ سال زمینی (۱۰۷۵۶ روز زمینی) است.
تغییر فصول
محور زحل با توجه به مدار خود به دور خورشید، دارای شیب ۲۶.۳ درجه است. این شیب تقریبا مانند زمین است که ۲۳.۵ درجه نسبت به مدار خود کج است. این بدان معناست که مانند زمین، در زحل نیز شاهد فصول و تغییر آن ها هستیم.
حلقه های زحل
بی شک چیزی که زحل را تا این حد چشم نواز و بی نظیر کرده حلقه های اطرافش است. سیستم حلقه ای این سیاره یکی از گسترده‌ترین و پیچیده‌ترین سیستم های منظومه شمسی است که صدها هزار کیلومتر از کره زمین فاصله دارد.
گالیله اولین شخصی بود که در سال ۱۶۱۰ حلقه های زحل را مشاهده کرد، اگرچه با توجه به امکاناتش چیزی که مشاهده کرده بود شباهت زیادی به حلقه نداشت. چهل و پنج سال بعد در سال ۱۶۵۵، کریستین هویگنس ستاره شناس هلندی، که دارای یک تلسکوپ قدرتمندتر بود، پیشنهاد کرد که زحل دارای یک حلقه نازک و مسطح است.
با پیشرفت علم و تکنولوژی دانشمندان برای آشنایی با سیاره زحل، ابزارهای بهتری تولید کردند و توانستند در مورد ساختار و ترکیب حلقه ها اطلاعات بیشتری کسب کردند. زحل در واقع حلقه های زیادی دارد که از میلیاردها ذره یخ و سنگ ساخته شده اند. اندازه آن ها از یک‌دانه قند تا یک خانه متفاوت است. به احتمال فراوان این ذرات بقایای باقی مانده از ستاره های دنباله دار، سیارک ها یا قمرهایی هستند که قبل از رسیدن به این سیاره از هم جدا شده و توسط جاذبه قدرتمند زحل متلاشی شده اند.
نامگذاری و جنس حلقه ها
سیستم حلقه زحل عرضی به اندازه ۲۸۲۰۰۰ کیلومتر دارد اما ارتفاع عمودی و ضخامتش، در حلقه های اصلی تقریباً ۱۰ متر است. اگر از بالای ابرهای زحل به حلقه ها نگاه کنید، حلقه ها بیشتر سفید به نظر می رسند و جالب اینکه هر حلقه با سرعت متفاوتی در حال چرخش به دور این سیاره است.
حلقه ها به ترتیب حروف الفبا و زمان کشف شدنشان نامگذاری شده اند. به استثنای شکافی به عرض ۴۷۰۰ کیلومتر آن ها تقریباً به یکدیگر نزدیک هستند. این شکاف که به بخش کاسینی معروف است، حلقه های A و B را جدا می کند. A B C حلقه های اصلی هستند و حلقه های D E F G ، حلقه های ضعیف تر هستند که اخیراً کشف شده اند.
با شروع حرکت از زحل به سمت بیرون به ترتیب حلقه D ، حلقه C ، حلقه B ، بخش کاسینی ، حلقه A ، حلقه F ، حلقه G و در نهایت ، حلقه E وجود دارد. خیلی دورتر ، حلقه بسیار ضعیف فیبی در مدار ماه فیبی، قمر زحل وجود دارد.
قمر های زحل
اگر چه برای آشنایی با سیاره زحل دانشمندان قمر های زیادی را اطراف این سیاره شناسایی کرده اند، اما زحل دارای قمرهای کوچک دیگری است که به طور مداوم در حال ایجاد و تخریب شدن هستند. به طور کلی زحل حداقل ۶۲ قمر دارد.
بزرگترین قمر زحل، تیتان کمی بزرگتر از عطارد است و دومین ماه بزرگ در منظومه شمسی پس از قمر مشتری، گانیمید است. (ماه زمین پنجمین قمر است.) تیتان دارای یک جو غلیظ و غنی از نیتروژن است که ممکن است شبیه شرایطی باشد که مدت ها پیش در کره زمین وجود داشته است. مطالعه بیشتر در مورد این قمر نوید می دهد که چیزهای زیادی در مورد شکل گیری سیارات و روزهای اولیه زمین فاش خواهد شد.
برخی از این قمرها دارای ویژگی های فوق‌العاده ای هستند. پان و اطلس به شکل بشقاب پرنده هستند. یپتوس یک طرف آن به روشنایی برف و طرف دیگرش به تاریکی زغال سنگ است. انسلادوس شواهدی از وجود آبفشان یخی را نشان می دهد. یک اقیانوس پنهان که آب و سایر مواد شیمیایی را در قطب جنوب این قمر از طریق آب فشان ها به بیرون پرتاب می کند.
تحقیق و اکتشافات
برای آشنایی با سیاره زحل اولین فضاپیمایی که به این سیاره رسید، پایونیر ۱۱ در سال ۱۹۷۹ بود که در فاصله ۲۲۰۰۰ کیلومتری سیاره پرواز می کرد. تصاویر موجود در این فضاپیما به ستاره شناسان این امکان را داد تا دو حلقه بیرونی سیاره و همچنین وجود یک میدان مغناطیسی قوی را کشف کنند.
فضاپیمای ویجر به منجمان کمک کرد تا کشف کنند که حلقه های این سیاره از حلقه های نازک تری تشکیل شده است. این کاوشگر همچنین داده هایی را بازگرداند که منجر به کشف سه قمر زحل شد.
ویجرهای ۱ و ۲ در سال ۱۹۸۱ در کنار زحل پرواز کردند و به عکس برداری پرداختند. فصل بعدی دانش ما از زحل بین سال های ۲۰۰۵ و ۲۰۱۷ اتفاق افتاد، زیرا فضاپیمای کاسینی به کاوش خود در سیستم زحل ادامه داد.
کاسینی طی ۱۲ سال به مطالعه در مورد این سیاره و قمرهایش پرداخت. با اتمام سوخت در اواخر سال ۲۰۱۶ بیش از هر زمان دیگر به زحل نزدیک شد و برای اولین بار منظره ای نزدیک را از این سیاره نشان داد. کاسینی توسط ناسا ، آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی ایتالیا حمایت مالی می شد.
