زحل

مقدمه
زحل دومين سياره بزرگ منظومه شمسی است . زحل هم مانند مشتری به جای سنگهای سخت از گاز تشکيل شده است و با توجه به اندازه اش، تند می چرخد . فقط تقريباً ۱۰ساعت و ۱۵ دقيقه طول می کشد که اين سياره يک بار به دور محور خود بچرخد . يکی از نتايج چنين چرخش سريعی، فرورفتگی در قطبهای آن است؛ درست مانند قطبهای هر سياره گازی ديگری که تند بچرخد. دومين نتيجه، وزش بادهای بسيار شديد در سطح آن است . در منطقه استوای زحل،بادها در همان جهت چرخش سياره می وزند، در حالی که در مناطق نزديک قطبها، جهت وزش باد عکس جهت چرخش زحل است . جو زحل در فاصله بين اين دو کمربند، آشفته و به طوفانی خشن تبديل می شود و سرعت باد اغلب به ۱۸۰۰ کيلومتر در ساعت می رسد .

 

زحل سياره ای حلقه دار و صاحب اقمار است . اين حلقه ها از تعداد زِيادی قطعات کوچک يخ و سنگ تشکيل شده است . هرچند که اکنون هفت حلقه مختلف در اطراف زحل تشخيص داده شده است، اما در مورد منشأ اين حلقه ها هنوز نظر واحدی به دست نيامده است .

فضا آزماهای ويه جر نه تنها اطلاعات بيشتری درباره حلقه های زحل به دست آورده اند، بلکه قمرهای ديگری را نيز کشف کرده اند . تاکنون حداقل ۲۱ قمر کشف شده است که کمتر از نصف آنها را می توان با تلسکوپ مشاهده کرد . برخی قمرهای تازه کشف شده بسيار کوچکند و بعضی فقط ۳۰ کيلومتر قطر دارند . ساير قمرها بسيار بزرگند . مثلاً تايتان که دومين قمر بزرگ منظومه شمسی است، ۵۱۰۰ کيلومتر قطر دارد و فقط گانيمد، يعنی قمر غول پيکر مشتری از آن بزرگتر است.

زحل از جنبه‌های زیادی شبیه مشتری است، جز اینکه در اطراف آن چندین حلقه شگفت انگیز وجود دارد. جرم زحل ، صد بار بیش از جرم زمین است. و لی تقریبا تمام ماده آن به شکل گاز است و صخره‌ای نیست. لایه‌های ابری جو آن مانند ابرهای مشتری واضح نیستند. اما وجودشان حتمی است. ده قمر در اطراف زحل وجود دارد. قطر یکی از آنها که تیتان نامیده می‌شود، حدود ۶۰۰۰ کیلو متر است. از این رو بزرگترین قمر در منظومه شمسی به حساب می‌آید. تیتان خود دارای جوی است که از متان و آمونیاک تشکیل یافته است.
پدر مشتری

در ورای مشتری آخرین سیاره از هفت سیاره‌ای که برای پیشینیان ما شناخته شده بود، زحل قرار دارد، که به عنوان پدر مشتری نامگذاری شده است. زحل دومین سیاره بزرگ مشتری گون منظومه شمسی است و توسط یک رشته از حلقه‌های بسیار زیبا که به دور آن حلقه زده‌اند، احاطه شده است. در آسمان شب زمین ، زحل به دلیل اندازه بزرگ و آلبدو بالای (۵۰%) دارای جوی درخشان است. زیبایی آسمان زحل به خاطر نوارهای روشن حلقه‌های اطراف آن و نیز به خاطر قمرهای زیادش می‌باشد.

حرکت زحل
زحل با نیم قطر اطول ۹٫۵۳۹AV و دوره تناوب گردش نجومی ۲۹٫۴۵۸ سال ، در مداری با خروج از مرکز ۵۵۷% که با دایرِة البروج زاویه ۴۹٫۲ درجه می‌سازد، می‌گردد. از روی زمین قطر زاویه‌ای زحل در نقطه مقابله حدود ۲۰ دقیقه است. مانند مشتری ، زحل دارای جو غلیط پر از ابری است که به صورت جزئی

می‌چرخد. از مشاهدات انتقالات دوپلری در عرض سیاره و با زمان بندی دقیق علامتهای جوی ، دوره تناوب چرخش نجومی آن ، در نزدیک استوایش ۱۰ ساعت و ۱۴ دقیقه و در عرضهای جفرافیایی بالا ۱۰ ساعت و ۳۸ دقیقه محاسبه شده است. در اینجا هم مجددا چرخش جزئی مشابه مشتری داریم. استوای زحل به اندازه ۲۶ درجه و ۴۵ دقیقه با صفحه مداری آن زاویه می‌سازد، بطوری که قطبهای سیاره در فاصله‌های زمانی حدود ۱۵ سال یک بار سمت زمین متمایل می‌شوند. چرخش باعث پخی زیاد (۹۶%) زحل می‌گردد، بطوریکه شعاعهای قطبی و استوایی به نسبت ۱۰/۹ می‌باشند.

فاصله متوسط از خورشید ۱/۴۳ میلیارد کیلومتر

قطر استوا ۱۲۰۵۳۶ کیلومتر
مدت حرکت وضعی ۱۰/۲۳ ساعت
مدت حرکت انتقالی ۲۹/۴۶ سال زمینی
سرعت مداری ۹/۶۴ کیلومتر در ثانیه
دمای ابر فوقانی ۱۸۰- درجه سانتیگراد
جرم (زمین=۱) ۹۵/۱۸
چگالی متوسط (آب=۱) ۰/۶۹
جاذبه(زمین=۱) ۰/۹۳
تعداد قمر ۲۱

مشخصات فیزیکی زحل
زحل شباهت قابل توجهی با مشتری دارد، ولی کمی کوچکتر است و جرم آن کمتر از جرم مشتری (۹۵M). زحل کمترین چگالی حجمی را نسبت به سایر سیارات دارد. ساختار جو زحل با کمربندهایی که به موازات استوا امتداد دارند، مشابه است. آشفتگیهای کمربندهای زحل خیلی کمتر (تاکنون از روی زمین فقط ۱۰ لکه مشاهده شده‌اند) از مشتری است. جو زحل احتمالا ترکیب خیلی مشابه‌ای با جو مشتری دارد. تاکنون متان (CH4) ، آمونیاک (NH3) ، اتان (C2H6) ، فسفین (PH3) ، استیلن (C2H2) ، متیل استیل (C3H4) ، پروپان (C3H8) و هیدروژن مولکولی (H2) آشکار شده است.

ابرهای زحل خیلی کمرنگ تر از ابرهای مشتری به نظر می‌رسند.ابرهای مشتری اغلب به رنگ زرد کم رنگ و نارنجی هستند، به این دلیل که دما در زحل کمتر از مشتری است، ابرهای زحل در لایه پایین تر جوش قرار می‌گیرند. درون زحل احتمالا ترکیب مشتری را دارد. تخمینهای نظری مقادیر حدود ۷۴% هیدروژن ، ۲۴% هلیوم ، %۲ عناصر سنگین تر را پیشنهاد می‌کند. این ترکیب تقریبا مشابه ترکیبات خورشید است. زحل ممکن است یک هسته سنگین کوچک به قطر ۲۰ هزار کیلومتر و جرمی معادل ۲۰Mφ را داشته باشد.
حلقه‌های زحل
حلقه‌های زحل با مدار زحل هم صفحه نیستند، بلکه زاویه‌ای با هم می‌سازند. یکی از اثرات این پدیده در نظر ما تغییر گشادگی حلقه‌ها است. طی گردش ۲۹ ساله زحل دور خورشید ، دوباره می‌توانیم حلقه‌ها را در گشادترین حالت ببینیم. غیر از این دو حالت ، حلقه‌ها از لبه دیده می‌شوند و جز با تلسکوپ پر قدرت ، قابل مشاهده نیستند. از این طریق معلوم شد که ضخامت حلقه‌ها فقط پنج کیلومتر است. حلقه‌های زحل از میلیاردها ذره ریز تشیکل یافته‌اند که اندازه بیشترشان چند سانتیمتر است. همه آنها ، مانند ماهواره‌های کوچک ، به دور زحل گردش می‌کنند.

گسیختگی کاسینی
در سال ۱۶۷۵ میلادی (۱۵۰۴ شمسی) جووانی دومینیکو کاسینی ، اخترشناس ایتالیایی ، کشف کرد که حلقه زحل از دو حلقه تشکیل یافته است و میان آن دو جدایی وجود دارد. این جدایی گیستختگی کاسینی نامیده می‌شود و در اثر کشش گرانشی قمر غول پیکر تیتان بوجود آمده است. مطالعات بعدی نشان داده‌اند که در اطراف زحل ، بر روی هم چهار حلقه وجود دارد. داخلی ترین آنها بسیار کم نور و تقریبا با بالای ابرها در تماس است. قطر حلقه نورانی بیرونی به ۱۴۰۰۰۰ کیلومتر می‌رسد

شکاف پر شده
قبل از کشف کاسینی ، ستاره شناسان
حلقه‌های زحل را بصورت حلقه‌ای
پیوسته تصور می‌کردند.
زحل دارای بیشترین قمر در بین سیارات منظومه شمسی است. دانشمند هلندی ، کریستین هوینگس (۹۵ – ۱۶۲۹)، در سال ۱۶۵۵ اولین قمر زحل را کشف کرد. تیتان از لحاظ بزرگی دومین قمر و یکی از سه قمری است که در منظومه شمسی دارای جو هستند. تصور می‌شود که قسمت اعظم آن ازسنگ و بقیه از یخ تشکیل شده باشد. جوی که دائما سطح تیتان را پوشانده است، حاوی نیتروژن و سایر مواد شیمیایی است. اختر شناسان به تازگی قمر جدیدی از سیاره زحل را شناسایی کرده‌اند که بسیار کوچک است (حدودآ ۲ کیلومتر). در این صورت تعداد قمرهای زحل به ۲۱ قمر تغییر می‌کند.

میدان مغناطیسی زحل
میدان مغناطیسی دارای یک گشتاور کلی برابر ۳۵/۱ گشتاور مشتری است. اما این مقدار به حد کافی قوی است که یک میدان مغناطیسی سپهر مشتری گون با کمربندهای تابشی مشابه زمین ایجاد کند. گشتاور دو قطبی مغناطیسی با میل یک درجه نسبت به محور چرخش زحل قرار می‌گیرد که این مقدار با انحراف مشخص محورهای مغناطیسی مشتری و زمین تفاوت آشکار دارد. مغناطیس سپهر زحل ذرات بسیار کمتری از ذرات مغناطیس سپهر مشتری را در خود جای می‌دهد.

دو دلیل عمده این تفاوت شامل کمبود یک منبع محلی ذرات بار دار که در مورد مشتری توسط فورانهای آیو تولید می‌شوند و حلقه‌های قابل رویت زحل که بطور موثری ذرات باردار را جذب کرده و مغناطیس سپهر داخلی را از ذرات باردار خالی می‌کنند، است. در خارج لبه حلقه‌ها چگالی ذرات باردار به سرعت افزایش می‌یابد و در حدود ۵Rs تا ۱۰Rs به یک قله می‌رسد. در اینجا ، ذرات باردار بطور محکم به میدان مغناطیسی در حال دوران سریع جفت می‌شوند. این برهمکنش ، لایه‌ای از پلاسما به ضخامت تقریبا ۲Rs ایجاد می‌کند که تا حدود ۱۵Rs ادامه می‌یابد.در ورای این مقدار ، مغناطیس سپهر شکل خود را از دست می‌دهد. اندازه آن با دمای خورشید تغییر می‌یابد.
اندازه و شكل
زحل حدود ۷۴،۸۹۸ مايل ( ۵۳۶ ، ۱۲۰ كيلو متر ) است ( در خط استوا روي ابر ) آن حدود ۴/۹ زمان قطر زمين مي باشد ۷۶۴ زمين مي توانست داخل يك زحل گود جاي شود زحل تخت ترين سياره در منظومه شمسي مي باشد آن يك قطر استوايي ۷۴،۸۹۸ مايلي ( ۵۳۶ ، ۱۲۰ كيلو متري ) و يك قطر قطبي ۵۶۰ / ۶۷ مايلي ( ۷۲۸ ، ۱۰۸ كيلو متري ) دارد ده در صدي شكل تخت زحل شايد توسط چرخش سريع آن و تراكم گازي شكلش به وجود آمده است .

حلقه ها

حلقه هاي زيباي زحل از زمين تنها توسط تلسكوپ قابل ديد مي باشند آنها اولين بار توسط گاليله در قرن هفدهم مشاهده شدند.

حلقه هاي زحل از تكه هاي يخ ( تعدادي سنگ) ساخته شده است به اندازه ناخن از اندازه يك ماشين گسترش يافته اند بنابراين حلقه ها بسيار وسيع هستند ( تقربياً ۱۸۵۰۰۰ مايل = ۳۰۰۰۰۰كيلو متر ) آنها خيلي نازك مي باشند ( حدود ۶/۰ مايل =۱ كيلو متر ) .

عرض ( کيلومتر ) پايان شعاع (کيلومتر) آغاز شعاع از مرکز زحل ( کيلومتر ) شکاف / حلقه
۷۵۰۰کيلومتر
۱۷۵۰۰ کيلومتر
۲۷۰کيلومتر
۲۵۵۰۰کيلومتر
۴۷۰۰کيلومتر
۱۴۶۰۰کيلومتر
۰کيلومتر
۳۵کيلومتر
۵۰۰-۳۰کيلومتر
۸۰۰۰کيلومتر
۳۰۰۰۰۰کيلومتر ۷۴۵۰۰کيلومتر
۹۲۰۰۰ کيلومتر
۸۷۷۷۰کيلومتر
۱۱۷۵۰۰کيلومتر
۱۲۲۲۰۰کيلومتر
۱۳۶۸۰۰کيلومتر
۱۳۳۸۹۵کيلومتر
۱۳۶۵۶۵کيلومتر
۱۴۰۲۴۰-۱۴۰۷۱کيلومتر
۱۷۳۸۰۰کيلومتر
۴۸۰۰۰۰کيلومتر ۶۷۰۰۰ کيلومتر
۷۴۵۰۰کيلومتر
۸۷۵۰۰کيلومتر
۹۲۰۰۰کيلومتر
۱۱۷۵۰۰کيلومتر
۱۲۲۲۰۰کيلومتر
۱۳۳۵۷۰کيلومتر
۱۳۶۵۳۰کيلومتر
۱۴۰۲۱۰کيلومتر
۱۶۵۸۰۰کيلومتر
۱۸۰۰۰۰ دي
سي
شکاف ماکس ول
بي
بخش دکسيني
اي
شکاف اينک
شکاف کلر
اف
جي
ايي
گالیله كسی است كه مبداء تاریخ استفاده از تلسكوپ برای مطالعه‌ی سیارات را در سال ۱۶۱۰ بنیان نهاد و خود اولین فردی بود كه موفق به رصد حلقه‌های شگفت‌انگیز زحل شد. در ابتدا او گمان می‌برد دو حلقه‌ی كوچكتر حلقه‌ی مركزی سیاره را احاطه كرده‌اند و در سمتی كه اقمار قرار داشتند با آن در تماس بودند. اما دو سال بعد آنگاه كه دوباره به زحل نگریست اعلام كرد كه هر دو حلقه‌ی كوچك زحل ناپدید شده‌اند. این مسأ له زمانی عمیق‌تر شد كه او دوباره در سال ۱۶۱۶ اظهار داشت زحل بوسیله ی یك شیءٍ هلالی احاطه شده است. او آن را
ansae
نامید كه در لاتین به معنای دستگیره است. بعدها یك اختر‌شناس هلندی به نام كریستسن هویگنز كه یك سال قبل، تیتان بزرگترین قمر زحل را كشف كرده بود، بالاخره راز آن شیئ طبیعی را نیز حل نمود. در سال ۱۶۵۶ او اطلاع داد در سراسر مسیر مدار تیتان ظاهر حلقه‌ها هیچ تغیری نكرده و در نتیجه دریافت كه آن باید یك حلقه عریض، نازك و پیوسته باشد. در سال ۱۶۷۵ رصدها بوسیله‌ی جین دومینیك كاسینی از سر گرفته شد و معلوم شد یك خط نازك و تاریك‌تر حلقه را به دو حلقه‌ی خارجی جدا از هم تقسیم كرده‌است. یك حلقه‌ی خارجی بنام