مترجم: الهام سجادیفر
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 تعدادی زیادی حلقه های باریک که از 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، تقریباً 10برابر قطر زمین است. این سیاره از زمین با چشم غیر مسلح قابل رؤیت 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، ساتورن(1) نام گرفت.
زحل در مداری بیضی شکل به دور خورشید در حرکت است. بیشترین فاصله آن با خورشید 1،514،500000کیلومتر و کمترین فاصله آن 1،352،550،000 کیلومتر است. یک سال در زحل معادل 10759 روز و یا 29/5 سال زمینی است.
بعد از مشتری، زحل سریع ترین 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 13000 کیلومتر از قطر قطبی آن بیشتر است.
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 احتمالاً 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.
اما در اعماق ابرها بیشتر می شود. سیاره زحل تقریباً 2/5برابر 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.
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 اند کی از گرانش زمین بیشتر است. یک جسم 100گرمی در زمین، در زحل 107گرم می باشد.
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 آنها به بیش از3 متر می رسد.
حلقه های اصلی زحل بسیار عریض هستند. 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 حتی هنگامی که این سیاره درست در مقابل و در راستای زمین قرار می گیرد نیز این حلقه ها قابل رؤیت 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 3200کیلومتر و یا بیشتر است. البته در برخی از این فضاهای خالی حلقه های بسیار باریکی وجود دارند.
حلقه های زحل در اوایل قرن16توسط 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 1675پس از به کارگیری یک تلسکوپ قوی تر، کریستیان هایگنس(2)، 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، دومنیکوکاسینی (3)، 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 1980کشف شدند.
بیشتر اقمار زحل دارای چاله های بزرگی هستد. برای مثال قمر میماس(4) چاله ای دارد که یک سوم قطر این قمر را پوشانده است. قمر دیگر، یاپتوس(5)، 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(6) بیشتر شبیه به یک استوانه چاق است تا یک کره.
پایونیر-ساترن همچنین توانست میدان مغناطیسی زحل که1000مرتبه 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 فضاپیما ارسال کرد نشان داد که درون مغناطیس کره 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 سال1977، ایالات متحده دو سفینه دیگر به نامهای ویجر1و ویجر2 را برای مطالعه زحل و دیگر سیارات فرستاد. در 12نوامبر1980، ویجر1 در فاصله 126،000 کیلومتری زحل و در تاریخ 25اوت 1981، ویجر 2 در فاصله 101،000کیلومتری این سیاره قرار گرفتند.
دو سفینه ویجر وجود هفت حلقه زحل را تأیید 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 تأیید نمودند. آنها همچنین وجود حجم عمده نیتروژن را 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. کاسینی، کاوشگری به نام هایگنس و قمرهایش فرستاد. این سفینه در سال 2004شروع به گردش دور زحل نمود. کاسینی، کاوشگری به نام هایگنس را با خود به منظور فرود آمدن در سطح تیتان حمل می کرد. هایگنس توسط آژانس توسط فضایی اروپا ساخته شد.
قطر زحل در استوا 120،540 کیلومتر، تقریباً 10برابر قطر زمین است. این سیاره از زمین با چشم غیر مسلح قابل رؤیت 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، ساتورن(1) نام گرفت.
زحل در مداری بیضی شکل به دور خورشید در حرکت است. بیشترین فاصله آن با خورشید 1،514،500000کیلومتر و کمترین فاصله آن 1،352،550،000 کیلومتر است. یک سال در زحل معادل 10759 روز و یا 29/5 سال زمینی است.
گردش
زحل علاوه بر گردش انتقالی خود به دور خورشید، حول محور عمودی فرضی خود نیز در گردش است. زاویه این محور 27 درجه می باشد.بعد از مشتری، زحل سریع ترین 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 13000 کیلومتر از قطر قطبی آن بیشتر است.
سطح و جو
بیشتر دانشمندان معتقدند که این سیاره یک غول گازی است و هیچ سطح جامدی ندارد. با این حال، به نظر می رسد که زحل دارای یک هسته جامد آهنی است. اطراف این هسته متراکم، هسته خارجی قرار گرفته که احتمالاً 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 احتمالاً 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 7/5 سال 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.اما در اعماق ابرها بیشتر می شود. سیاره زحل تقریباً 2/5برابر 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، 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 بیشتر است. جرم زحل 95 بار از جرم زمین بیشتر می باشد. نیروی گرانش این سیاره اند کی از گرانش زمین بیشتر است. یک جسم 100گرمی در زمین، در زحل 107گرم 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 میلیاردها تکه یخ ایجاد شده اند. ابعاد این تکه های یخ گاهی به اندازه یک ذره کوچک است و گاهی قطر آنها به بیش از3 متر می رسد.
حلقه های اصلی زحل بسیار عریض هستند. 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 حتی هنگامی که این سیاره درست در مقابل و در راستای زمین قرار می گیرد نیز این حلقه ها قابل رؤیت 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 3200کیلومتر و یا بیشتر است. البته در برخی از این فضاهای خالی حلقه های بسیار باریکی وجود دارند.
حلقه های زحل در اوایل قرن16توسط 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 1675پس از به کارگیری یک تلسکوپ قوی تر، کریستیان هایگنس(2)، 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، دومنیکوکاسینی (3)، 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 1980کشف شدند.
اقمار
علاوه بر حلقه ها، زحل دارای 25قمر به قطر تقریبی 10 کیلومتر و چندین قمر کوچک تر نیز می باشد. بزرگ ترین قمر این سیاره تیتان نام دارد. (تصویر در صفحه 146). قطر این قمر 5150کیلومتر(بزرگ تر از سیاره پلوتون)است. تیتان یکی از معدود اقمار موجود در منظومه شمسی است که دارای جو می باشد. اتمسفر این قمر حاوی حجم زیادی نیتروژن است.بیشتر اقمار زحل دارای چاله های بزرگی هستد. برای مثال قمر میماس(4) چاله ای دارد که یک سوم قطر این قمر را پوشانده است. قمر دیگر، یاپتوس(5)، 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(6) 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(7)بود. این فضاپیما در سال 1974به 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 همچنین توانست میدان مغناطیسی زحل که1000مرتبه 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 فضاپیما ارسال کرد نشان داد که درون مغناطیس کره 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 سال1977، ایالات متحده دو سفینه دیگر به نامهای ویجر1و ویجر2 را برای مطالعه زحل و دیگر سیارات فرستاد. در 12نوامبر1980، ویجر1 در فاصله 126،000 کیلومتری زحل و در تاریخ 25اوت 1981، ویجر 2 در فاصله 101،000کیلومتری این سیاره قرار گرفتند.
دو سفینه ویجر وجود هفت حلقه زحل را تأیید 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 تأیید نمودند. آنها همچنین وجود حجم عمده نیتروژن را 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. کاسینی، کاوشگری به نام هایگنس و قمرهایش فرستاد. این سفینه در سال 2004شروع به گردش دور زحل نمود. کاسینی، کاوشگری به نام هایگنس را با خود به منظور فرود آمدن در سطح تیتان حمل می کرد. هایگنس توسط آژانس توسط فضایی اروپا ساخته شد.
پی نوشت ها :
1-Saturn
2-Christiaan Huygens
3-Domenico Cassini
4-Mimas
5-Iapetus
6-Hyperion
7-Pioneer-Saturn