آشنایی با سیاره زحل

سیارهی زحل یا کیوان ششمین سیارهی منظومهی شمسی است. این سیاره در یونان باستان پدر مشتری «Saturn» نامیده شده است و در روم نماد خدای کشاورزی و زراعت لقب گرفته است. زحل دومین سیارهی بزرگ منظومهی شمسی پس از مشتری است و شهرت بیشتر آن به خاطر حلقههای بسیار بزرگ و درخشانی است که گرداگرد آن را احاطه کرده است.
گالیله نخستین کسی بود که با تلسکوپ خود در سال ۱۶۱۰ زحل را رصد کرد. او دو برآمدگی در دو طرف سیاره مشاهده کرد. و گمان میکرد که این سیاره منظومهای سه تایی است که قطر وسطی حدود سه برابر قطر دوتای دیگر است. اما هنگامی بیشتر حیرت زده شد که دو سال بعد طی رصدهایش متوجه شد دو جسم خارجی محو شدهاند و زمانی که در سال ۱۶۱۳ دوباره ظاهر شدند بیشتر سردرگم شد. بعدها، در سال ۱۶۵۵، کریستین هویگنس (Christiaan Huygens) با تلسکوپی که از تلسکوپ گالیله قویتر بود به رصد زحل پرداخت و و اعلام کرد که پیرامون زحل را حلقههایی نازک و باریک فراگرفته است.
این سیاره با با یک هشتم (۰٫۱۲۵) چگالی زمین جرمی برابر با ۹۵ برابر جرم زمین دارد و این خود نشاندهندهی ابعاد بسیار بزرگ این سیاره است که حجمی ۷۵۵ برابر حجم زمین دارد. زحل کم چگالترین سیارهی منظومهی شمسی است. به نظر میرسد این سیاره هستهای جامد به قطر ۲۰ هزار کیلومتر دارد که ۲۵ درصد جرم کل سیاره را از آن خود کرده است. چرخش وضعی زحل در استوا به ۱۰ ساعت و ۱۴ دقیقه میرسد و حرکت انتقالی آن به دور خورشید حدود ۲۹٫۵ سال به طول میانجامد.
جوّ و عوارض سطحی
تصویر شش ضلعی رمزآلود قطب شمال زحل (کاوشگر کاسینی نوامبر ۲۰۱۲ )
این سیاره تقریباً مانند مشتری، از ۹۶درصد هیدروژن و ۳درصد هلیوم تشکیل شده است. بادهای جوّ بالایی زحل در مناطق استوایی با سرعت حدود ۵٠٠ متر بر ثانیه حرکت میکنند که ۴ برابر سرعت وزش باد در جوّ بالاتر از منطقهی استوای مشتری است درحالی که این عدد برای جوّ بالایی زمین تنها حدود ۱۱۰ متر بر ثانیه است. پوشش ابری زحل برخلاف مشتری تنوع و تفاوت رنگی زیادی را نشان نمیدهد و دمای سیاره در سطح ابرها به طور متوسط حدود ۱۶۰- درجه است. در سوی تاریک این سیاره شفقهای قطبی درخشانی در نواحی قطبی آشکار شده است .
رصدهای فروسرخ نشان میدهند که زحل هم تقریباً مانند مشتری، حدود ۳ برابر میزان انرژی دریافتی از خورشید را در طول موج فروسرخ به بیرون بازمیتاباند؛ اگرچه برای این تابش اضافی گرما در سیارهی مشتری علتی پذیرفتنی ارائه شد اما این فرایند در زحل همچنان در حصار چند احتمال به شکل رازی سربسته باقی مانده است. در نهایت بادهای پرسرعت جوّ فوقانی زحل در ادغام با گرمای تابشی بازتاب شده از سیاره، نوارهای زرد رنگ متمایل به طلایی سطح زحل را موجب میشوند
لکههای سفید زحل
گاهی لکههای سفیدی مانند لکهی سرخ مشتری در فصل بهار بر زحل ظاهر میشوند به عبارتی دیگر این لکهها در هر یک بار چرخش زحل بهدور خورشید یا هر ۳۰ سال یک بار بر سطح سیاره پدیدار میشوند؛ این لکهها که ابعادی برابر با زمین و گاهی بزرگتر از آن دارند طوفانهای عظیمی هستند که به علت واکنشهای ناشی از صعود بخار آب و آمونیاک به لایهی تروپوسفر سیاره پدید میآیند و رعد و برقهای پیوسته و مهیبی را در سیاره موجب میشوند. این طوفانها حدود ۱۰ برابر طوفانهای معمولی خود زحل و ۱۰ هزار برابر طوفانهای بزرگ زمینیاند و بهسادگی از زمین دیده میشوند. آخرین لکهی سفید در سال ۲۰۱۱ بر سطح زحل دیده شد. در کل ششمین بار است که این رویداد از سال ۱۸۷۶ تاکنون با آغاز بهار در نیمکرهی شمالی این سیاره دیده شده است. این لکهها پس از تولد به آرامی بزرگ شده طی چندین ماه به آرامی تغییر شکل داده و به صورت نواری درمیآیند که به دور بخشی یا کل محیط سیاره میپیچند و سپس به آرامی محو میشوند. در عکس زیر تغییرات لکه سال ۲۰۱۱ در بازه زمانی چندین ماهه به تصویر کشیده شده است.
شش ضلعی رمزآلود قطب شمال
در سال ۲۰۰۶/۱۳۸۵ با تصاویر فروسرخی که دوربین نقشهبرداری فروسرخ فضاپیمای کاسینی در طول موج ۵ میکرون از قطب شمال زحل گرفته شد وجود عجیبترین عارضهی سطحی این سیاره را تأیید کرد. این ساختار، ابری شش ضلعی مانند است که از عرض جغرافیایی ۷۸ درجه شمالی به بالا به مرکزیت نقطهی قطب شمال زحل در گردش است. این شش ضلعی حدود ۲۵ هزار کیلومتر عرض دارد و کل این ساختار با سرعت متوسط ۱۰ ساعت و ۲۴ دقیقه حول خود میچرخد که با سرعت چرخش داخلی زحل برابری میکند. این پدیدهی جوّی رمزآلود حدود بیست سال پیش به هنگام عبور فضاپیمای ویجر از کنار زحل کشف شده بود.
حلقهها و اقمار
حلقههای زحل دستگاه پیچیدهای از حلقههای اصلی و فرعیاند که تعداد زیر بخشهای این حلقهها از هزار تجاوز میکند. بهطور کلی زحل چهار حلقهی اصلی دارد که با حروف A، B، C، Dنام گذاری شدهاند که به لحاظ میزان نور و روشنایی با یکدیگر تفاوت دارند حلقهی B میانی یا دومین و پرنورترین و حلقهی D داخلی و کم فروغترین حلقه از میان چهار حلقهی اصلی زحل هستند. همچنین حلقهی A به حلقهی خاکستری و حلقهی C به حلقهی چینخورده شهرت دارند. از این میان تنها سه حلقهی A، B و C از زمین دیده میشوند. همچنین شکاف بزرگی به پهنای ۴۷۰۰کیلومتر مابین دو حلقه A و B وجود دارد که به افتخار کاشف آن «جیوانی دومینیکو کاسینی»، شکاف کاسینی نامیده شده و با تلسکوپهای آماتوری بهسادگی دیده میشود.
این حلقهها که عمدتاً از ذرات سنگ و غبار و یخ با ابعادی از چند میکرومتر الی چندین متر تشکیل شدهاند فقط یک کیلومتر ضخامت دارند. این ضخامت کم در تعامل با انحراف ۲۷ درجهای محور قطبی سیاره با صفحهی مداریاش موجب میشود که در حین چرخش بهدور خورشید از دید ناظر زمینی گاهی حلقهها به مدت حدود یک سال اصطلاحاً لبه-نما شده و بهعلت ضخامت کم دیده نشوند و سپس به آرامی بسته به مختصات مداری زحل با تغییر در زاویهی دید حلقهها، از نمای بالا و یا پایین، دوباره دیده شوند. این اتفاق قدرظاهری زحل را به شدت تحتتأثیر قرار میدهد.
بهطور کلی ۶۲ قمر بر گرد زحل میگردند که مانند مشتری بیشتر آنها تخته سنگهایی به دام افتاده در گرانش سیاره زحلاند. از این میان هشت قمر به عنوان بزرگترین اقمار زحل شناخته شدهاند که به ترتیب فاصله از زحل عبارتند از: میماس، انسلادوس، تتیس، دیونی، رِئا، تیتان و یاپتوس. دورترین قمر زحل «فوب» است و حدود ۱۶۰ میلیون کیلومتر از زحل فاصله دارد، حدود ۴۰۰۰ برابر فاصلهی بین زمین و ماه.
دوره تناوب قمرها در گسترهای بین ۱۴ساعت الی ۵۵۰ روز متغیر است و به جز دورترین قمر زحل «فوب»، همه قمرها در جهت متعارف (معکوس عقربههای ساعت) به دور زحل میگردند و بیشترشان در قفل گرانشی با سیارهی مادری همواره یکسوی چهرهشان را به زحل نشان میدهند.
مهمترین قمر زحل، تیتان یا تایتان است که با قطری حدود ۵۱۵۰ کیلومتر بعد از قمر مشتری گانیمید، دومین قمر بزرگ منظومهی شمسی است. اهمیت بیشتر این قمر بیشتر به خاطر وجود شرایط ابتدایی پیدایش پیشزیستی در آن است که بسیار شبیه مراحل آغازین حیات در زمین است.
چه میبینیم؟
زحل با ضریب بازتاب یا سپیدایی (آلبدو) حدود ۴۷ درصد به چشم برهنه مانند ستارهای تقریباً پرنور و زرد رنگ دیده میشود که در پرنورترین حالت مانند ستارهای با قدر حدود اندکی کمتر از صفر و در کمنورترین حالت مانند ستارهای از قدر اول دیده میشود و با سرعتی بسیار کندتر از سیارهی مشتری از میان صورتهای فلکی عبور میکند.
رصد
زحل در شش ماه نخست سال در ساعات اولیهی شب در آسمان دیده میشود اما تقریباً در فصل پاییز از دید ناظر زمینی به نزدیکی و سپس در پشت خورشید قرار گرفته و دیده نمیشود. در فصل زمستان هم در ساعات پیش از طلوع خورشید، در نیمه شب دیده میشود. این چرخه سال به سال به شکل معکوس در میان ماههای شمسی حرکت کرده و جلو میآید.