سياره ی نارنجی مایل به قهوه ای زحل که به نام های کيوان و ساترن (الهه ي زمان و پدر ژوپیتر) نيز خوانده می شود زيباترين سياره ی منظومه ي شمسی است که جرمی گازی و بسیار بزرگ تر از زمين و دیگر سیارات خاکی محسوب می شود.

مشخصات کلی زحل:
قطر متوسط 120536 کيلومتر
فاصله ي میانگین از خورشید 1426.8 ميليون کيلومتر
دوره ی گردش انتقالی 29.4235 سال زمينی
دوره ی گردش وضعی 10.23 ساعت
چرخش سريع اين سياره موجب شده تا ميزان پخ شدگی آن نيز زياد باشد به طوري که سياره در نواحی استوايی برآمده و در مناطق قطبی کمی فرو رفته به نظر می رسد.
جرم 95.17 برابر زمین
دمای میانگین سطحی 180- درجه سانتيگراد
زاویه ي میل محوری 26 درجه و 44 دقیقه قوس
نسبت بازتاب 0.47 (47 درصد نور خورشيد را به فضا بازتاب مي دهد.)
جاذبه ی سطحی 1.19 برابر زمین
خروج از مرکز مداری 0.055
سرعت گریز از جاذبه ی آن 35.26 کیلومتر در ثانیه
چگالی (تراکم) نسبته به آب 0.70 گرم بر سانتیمتر مکعب (کمتر از چگالی آب)
در واقع اگر به طور فرضی اقيانوس عظيمی از آب وجود داشته باشد سياره ي زحل به راحتی بر آب شناور خواهد شد. چگالی اندک آن دلالت دارد بر اينکه ساختار آن عمدتاً از عناصر سبک می باشد.

ساختار درونی:
سیاره ی زحل یک کره ی عمدتاً گازی است در واقع سياره سطح جامدی مانند سیارات سنگی زمین و مریخ ندارد. ساختار درونی و جوی زحل به سیاره ی مشتری شباهت بسیار دارد با این تفاوت که هسته ی مرکزی آن بزرگ تر و لایه ی هیدروژن فلزی آن ضخامت کمتری دارد از این رو میتوان ساختار آن را به بخش های زیر تقسیم بندی کرد:
1. هسته ی سنگی (سیلیکاتی) داغ مرکزی
2. لایه ي هیدروژن فلزی
3. لایه ي هیدروژن مولکولی که همان جو متراکم زحل است.

جو زحل:
نمای جو فوقانی زحل از فضا به صورت کره ای با خطوطی موازی تيره و روشن همانند سیاره ی مشتری است ولی این خطوط کمی محو و کمرنگ تر دیده می شوند. علت پیدایش چنین مناطق روشن و تیره وجود سلول های همرفتی در جوّ ضخیم زحل است که در آن توده های گاز گرم از مناطق عمیق زحل صعود کرده و توده گاز های سرد شده در جو فوقانی زحل به دلیل چگالی بیشتر به سمت مناطق عمیق تر جو نزول می کنند. تغییرات رنگ نیز به دلیل برهم کنش اشعه ی ماورای بنفش خورشید با گازهای جو فوقانی زحل است که منجر به تشکیل گازهای رنگین می شود.

اجزای گازی سازنده ی جو زحل عبارتند از:
هیدروژن مولکولی 96.3 درصد، هلیوم 3.25 درصد، مابقی شامل: متان، آمونیاک، دوتریم (ایزوتوپ سنگین هیدرژن)، اتان و بخار آب. همچنین دارای آئروسل هایی از جنس یخ آمونیاک، یخ آب و هیدروسولفید آمونیوم است.
طبق تصاویر و اطلاعات کاوشگر های فضایی وویجر 1 و 2 همچنین تلسکوپ فضایی هابل، در جو زحل گاهی اوقات طوفان های عظیمی رخ می دهد که حتی با تلسکوپ های بزرگ نیز از زمین قابل مشاهده است. سرعت تندبادهاي آن در نواحي استوايي زحل به 1800 كيلومتر در ساعت مي‌رسد.

همچنین در قطبین آن ایجاد نورهای قطبی (شفق) اثبات و آشکار شده است. (فایل زیر)
Saturns-Aurora-Dancing_10s.rar [حجم: بایت] ( تعداد دانلود: 58)
منشاء و ماهیت حلقه های زحل:
در واقع حلقه های زحل شامل بی شمار قطعات و خرده های ریز سنگ و یخ یا سنگ های پوشیده از یخ آب در ابعاد چند میلیمتر تا چند متر است. جالب آنکه حلقه ها در محدوده ی خاصی از زحل جای دارند.

منشاء پيدايش حلقه ها هنوز نامشخص است ولی طبق نظر ستاره شناس فرانسوی ادوارد رش (Edvard Roche) حدّی برای حداقل فاصله اقمار یک سیاره تا سياره مادر وجود دارد که 44/2 برابر شعاع همان سياره است. در غیر آن صورت قمر تحت تاثير گرانش شديد سياره و ایجاد انقباضات (جزر و مدّهای) شدید متلاشي مي گردد و قطعات خرده شده آن همانند حلقه هايی به دور سياره پخش می شوند. جالب آنكه ضخامت حلقه ها از حدود 200 متر تجاوز نمي كند!

از آنجایی که تمام سیارات گازی منظومه ی شمسی حلقه هایی به دور خود دارند بررسی موقعیت حلقه ها نشان داده که آن ها تطابق خوبی با یکدیگر و میزان حد رش دارند. (شکل زیر)

نامگذاري حلقه ها:
پهناورترين و مشخص ترین حلقه‌های زحل از خارج به داخل به ترتيب با حروف A، B و C نامگذاري شده‌اند. حلقه‌هاي A و B بوسيله ی شكاف كاسيني (به نام كاشف آن) از هم جدا شده‌اند. حلقه یA نيز خود جداگانه بوسيله ی شكاف باريكي به نام انكه به دو بخش تقسيم شده است. علاوه بر حلقه‌هاي سه‌گانه‌ي فوق، حلقه‌ي ديگري به نام D بين حلقهC و سياره وجود دارد كه بواسطه‌ي شكاف فرنچ از هم جدا شده است. در خارج از حلقه ی A نیز حلقه ی باريك ديگري به نام F وجود دارد كه شكاف پايونير آن را از حلقه ی A مجزا كرده است. در آن سوي حلقه‌ي F دو حلقه‌ي بسیار باریک ديگر به نام هاي G و E وجود دارند.
لازم به ذکر است نمای حلقه های زحل از فاصله ی بسیار نزدیک به آن ها به صورت بی شمار حلقه جلوه گری می کند.



میدان مغناطیسی زحل:
سياره ی زحل دارای ميدان مغناطيسی قدرتمندی است که وجود آن اولین بار در سال 1979 میلادی به وسیله ی کاوشگر ی فضایی پایونیر 11 آشکار گردید. شدت ميدان مغناطيسی آن 850 برابر زمین (شدت ميدان مغناطيسی زمین در ناحیه ی استوا 0.3 گوس) و حدود 30 برابر ضعیف تر از میدان مغناطیسی سیاره ی مشتری است. پیدایش میدان مغناطیسی قوی آن را به جرم زیاد این سیاره، وجود لایه ی فلزی هیدروژنی مایع و گردش وضعی سریع این سیاره نسبت می دهند که همانند یک دیناموی عظیم عمل می کند. بررسی بیشتر آشکار کرده که شدت میدان مغناطیسی زحل در قطب شمال کمی بیشتر از قطب جنوب آن است. همچنین ميدان مغناطيسی زحل دارای مناطق یا کمربندهای تابشی همانند کمربندهای مغناطیسی ون آلن زمین است که در آن سوی لبه ی خارجی حلقه های اصلی زحل گسترش یافته اند. شماری از الکترون های تابشی میدان مغناطیسی زحل به فوریت به وسیله ی حلقه ی A زحل منحرف می شوند زیرا الکترون ها به وسیله ی ذرات حلقه جذب می گردند. نتایج بررسی های بیشتر نشان داده احتمالاً منطقه ی بین حلقه ی A و گوی سیاره عاری ترین منطقه ی تابش های مغناطیسی در سرتاسر منظومه ی شمسی است.
قمرهای زحل:
در اطراف زحل حدود 63 قمر با قطرهاي از چند کیلومتر تا 5150 كيلومتر يافت شده است كه اكثر آنها دنياهاي سنگي پوشيده از يخ هستند كه گودال‌هاي برخوردي زيادي بر سطحشان نمود دارد. بزرگ ترين قمر زحل، تيتان نام دارد كه حتي از سياره‌ ي عطارد و ماه زمين نيز بزرگ تر است. در واقع آن دومين قمر بزرگ منظومه ي شمسي بعد از گانیمد (قمر مشتری) محسوب می شود. اسامی برخی از اقمار بزرگ شناخته شده ي سياره زحل عبارتند از: تيتان- ري آ- پاپتوس- في بي- دیون- تيتس- انسلادوس- هيپريون- ميماس.



تصویری تخلیی از رویداد آبفشان در سطح یخی انسلادوس













تيتان، قمر شگفت انگيز
يکی از کشفيات کاوشگر فضایی وويجر آشکارسازی جوّی غليظ و نارنجی رنگ در اطراف بزرگ ترين قمر زحل، تیتان می باشد.

اين قمر قطری معادل 5150 کيلومتر دارد. تيتان در 25 مارس 1655 ميلادي بوسيله كريستين هويگنس، ستاره‌شناس مشهور هلندي كشف گرديد. فاصله‌ي مداري آن از سياره‌ي زحل 1221600 كيلومتر است كه در مدت 15.94 روز به دور زحل مي‌گردد. نيروی جاذبه ي آن برای نگه داشتن برخی گازها در جوّ کفایت می کند. همچنین مشخص شده که در جوّ مه آلود و غلیظ اين قمر گازهای نيتروژن، هليوم و متان به وفور يافت می شود.
در سال 1903 ميلادي جي. كماس ‌سولا (J. Comas Sola) ستاره‌شناس اسپانيايي نخستين نشانه‌هاي وجود جوّ در پيرامون اين قمر را مشاهده كرد. طي سال هاي 1934 تا 1944 ميلادي نیز جرارد. پي. كوئيپر (Gerard P.Kuiper) به كمك دستگاه‌هاي طيف‌نگاری ویژه، وجود جوّ را در تيتان آزمايش و تأييد كرد.
كاوش هاي فضايي كه به ياري سفاين فضایی ويجر 1 و2 صورت گرفت نشان داد كه جوّ تيتان عمدتاً از نيتروژن و كمي متان و هليوم تشکیل شده است و تراكم نسبتاً زياد آن مشاهده ي سطحش را مشكل مي كند. آزمايشات ويجر1 فشار جوّ تيتان را 6/1 برابر فشار جوّ زمين و دماي سطحي آن را معادل 92 درجه كلوين نشان داد. شرايط حاكم بر جوّ تيتان احتمال وجود گونه‌اي از حيات را در قمر مزبور ايجاب مي‌نمايد. اما از آنجايي كه دماي تيتان بسيار كم است اين تصور بسيار نامحتمل خواهد بود. سفينه ي کاسينی - هويگنس در سال 1997 ميلادي با مأموريت شناخت هر چه بيشتر اين منظومه سياره ای کوچک به فضا پرتاب شد. در سال 2004 ميلادی با جدا شدن کاوشگر هويگنس از سفينه ي مدارگرد کاسينی و سقوط آن در جوّ تيتان دانشمندان به اطلاعات ارزشمند و شگفت انگيزي از شرايط حاكم بر سطح قمر تيتان دست يافتند. همچنين وجود درياچه هايی از نيتروژن و متان مایع بر سطح تيتان محقق گرديد. در هر حال شناخت ساختار جوّ و سطح تيتان مي‌تواند كليد چگونگي تشكيل حيات اولیه بر زمين ما باشد.

سفینه های ارسالی:
تاکنون سفينه های کاوشگر پايونير11 (سال1979)، وويجر 1 (سال1980)، وويجر 2 (سال1981) از اين سياره ديدن کرده اند و در حال حاضر نیز سفينه ی کاسينی- هويگنس Cassini/Huygens (از سال 1997) در حال بررسی اين سیاره است. این سفينه ها با ارسال عکس ها و اطّلاعات ارزشمند، بسياری از ناشناخته های اين سياره و اقمار شگفت انگيزش را کشف و در اختیار بشر قرار داده اند.


ویژگی های رصدی سیاره ی زحل و قمرهایش:
• از لحاظ رصدي در آسمان زمین به صورت جرمي به رنگ خرمالوئی یا نارنجی مایل به قهوه ای و نسبتاً درخشان قابل و مشاهده است. این سیاره به دليل دوري از زمين مانند سيارات نزديك تر نورانيت زيادي در آسمان ما ندارد و ممكن است افراد آن را با ستارگان اشتباه بگيرند.
• تمام سيارات از جمله زحل در شرايط آرام جوّی چشمک نمی زنند (برخلاف ستارگان كه چشمك مي زنند).
• قدر ظاهری (نورانیت) زحل بین 0.3- تا 0.8+ تغییر می کند تغییرات قدر این سیاره به دلیل تغییر فاصله ی آن از زمین است. نورانيت آن در نزديكترين فاصله ي از زمين با نورانيت پرنورترين ستارگان رقابت مي كند.
• قطر ظاهری سیاره بین 14.5 تا 20.1 ثانیه قوس تغییر می کند که کم تر از نصف قطر ظاهری مشتری است. تغییرات قطر ظاهری این سیاره به دلیل تغییر فاصله ی آن از زمین است.
• حلقه ي زحل و قمر بزرگ آن تيتان، به راحتی با تلسكوپي كوچك يا دوربين دوچشمی با بزرگنمایی حداقل 10 برابر قابل تشخیص و رویت هستند. تغییر موقعیت (حرکت مداری) و مدّت گردش انتقالی تیتان به دور زحل از طریق چند شب رصد متوالی قابل تشخیص و بررسی است.
• حلقه هاي زحل از دید راصد زمینی همواره به یک صورت و نما دیده نمی شود و بسته به زاویه ی مداری و موقعیت کره ی زمین و سیاره ی زحل در مدارشان در زمان های مختلف، متفاوت دیده می شود. در این خصوص فایل زیر را ملاحظه فرمایید:
SATRING3_-26s_avi.rar [حجم: بایت] ( تعداد دانلود: 30)


لینک دسترسی به اطلاعات رصدی به روز سیاره ی زحل
http://in-the-sky.org/ephemeris.php?object=Saturn&startday=3&startmonth=11&startyear=2014&interval=0


منابع:
1. اطلس منظومه ي خورشیدی- تأليف: پاتریک مور، گری هانت – ترجمه: مهندس عباس جعفری
2. مبانی نجوم- تأليف: او استرو، ب لیندز، اچ پیلانز- ترجمه: دکتر حسین زمردیان، دکتر بهروز حاجبی
3. نجوم به زبان ساده- تأليف: دکتر محمدرضا خواجه پور- انتشارات گيتاشناسي
4. سایت ناسا

داود همتی
عضو هیأت علمی موسسه علمی پژوهشی نجم شمال