زحل ـ ارباب حلقه‌ها

زحل ششمین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی است و پس از مشتری، بزرگ‌ترین سیاره به شمار می‌رود. زحل یک غول گازی است، با قطری تقریباً شش برابر قطر زمین. با این که چگالی زحل تقریباً یک هشتم چگالی زمین است، حجم بزرگش باعث شده که جرمش بالغ بر ۹۵ برابر جرم زمین باشد.

زحل، ششمین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی
زحل، ششمین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی

ساختار زحل

زحل، همچون مشتری (و همچنین اورانوس و نپتون)، غولی گازی به شمار می‌آید، چرا که بیش از هر چیز از گازهای هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. اگرچه ممکن است زحل دارای هسته‌ای صخره‌ای در درون خود باشد، اما همچون غول‌های گازی دیگر، فاقد سطحی جامد است.

چگالی زحل یک هشتم زمین و کمتر از آب است. این بدان معناست که اگر بتوان زحل را در دریایی از آب انداخت، بر سطح آن شناور می‌ماند و پایین نمی‌رود.

مدار زحل

فاصله‌ی متوسط میان زحل و خورشید، ۱/۴ میلیارد کیلومتر است. زحل با سرعت متوسط ۶/۶۹ کیلومتر بر ثانیه (حدود ۲۴ هزار کیلومتر بر ساعت) در مدار خود می‌چرخد و یک سال زحلی، حدود ۲۹ سال و نیم زمینی به طول می‌انجامد. اگر زحل با همان سرعت خودش در مدار زمین می‌چرخید، ۴/۵ سال زمینی طول می‌کشید تا یک بار به دور خورشید بچرخد.

مدار زحل
مدار زحل

مدار بیض‌ شکل زحل، حدود سه درجه نسبت به مدار زمین شیب دارد و محور استوایش نیز حدود ۲۶/۵ درجه با صفحه‌ی مداری آن زاویه دارد. مجموع این عوامل سبب می‌شوند زاویه‌ی قرارگیری زحل نسبت به زمین دائماً در حال تغییر باشد و قطب‌های آن، هر پانزده سال یک بار، به سمت زمین متمایل شوند.

زحل، آن‌گونه که از زمین دیده می‌شود
زحل، آن‌گونه که از زمین دیده می‌شود

زحل نیز همچون مشتری از لایه‌های مختلف ابری تشکیل شده و سرعت چرخشش به دور خود، در تمام لایه‌ها یکسان نیست. زحل در نزدیکی خط استوای خود، هر ۱۰ ساعت و ۱۴ دقیقه یک بار به دور خود می‌چرخد و در عرض‌های جغرافیایی بالاتر، این میزان به ۱۰ ساعت و ۳۸ دقیقه نیز می‌رسد. این سرعت برای حجم عظیمی همچون زحل بسیار زیاد است و باعث می‌شود نیروی گریز از مرکز بر بخش استوایی آن اثر کند و همچون مشتری، تورمی نسبی در این ناحیه به وجود آورد.

ماه‌ها و حلقه‌های زحل

زحل دارای حداقل ۱۵۰ ماه و ماهچه است که ۵۳ تای آن‌ها اسم رسمی دارند. بزرگ‌ترین ماه زحل، تیتان، به‌تنهایی نود درصد کل جرم آنچه که در مدار زحل می‌گردد (شامل حلقه‌ها) را شامل می‌شود. دومین ماه بزرگ زحل، رئا، برای خودش جو به‌خصوص و سیستم حلقه‌ای مجزا دارد.

بسیاری از ماه‌های دیگر زحل کوچک هستند. ۳۴ تایشان قطری کمتر از ده کیلومتر دارند و ۱۴ تای دیگرشان بین ۱۰ تا ۵۰ کیلومتر هستند. تیتان تنها ماه منظومه‌ی شمسی است که جوی قابل توجه دارد و این جو سبب به وجود آمدن ترکیبات شیمیایی پیچیده روی آن شده است. همچنین تیتان تنها ماه طبیعی سامانه‌ی خورشیدی ماست که دریاچه‌های هیدروکربنی در خود دارد.

زحل نیز همچون سایر سیاره‌های بیرونی منظومه‌ی شمسی، یک سیستم حلقه‌ای به دور خود تشکیل داده است. اما سیستم حلقه‌ای زحل، از آن جهت که درخشان‌تر و بزرگ‌تر از سایر سیاره‌هاست، مرکز توجه بیشتری بوده است. نخستین بار گالیله در سال ۱۶۱۰ وجود این حلقه‌ها را با تلسکوپ دست‌ساز خود تشخیص داد؛ هرچند که دقیقاً نمی‌دانست چه هستند و آن‌ها را جسمی واحد همچون دسته‌ی فنجان تصور کرد. نیم قرن پس از آن، کریستیان هوینگس متوجه جدا بودن این «جسم واحد» از زحل و دایره‌ای بودن آن شد. در سال ۱۶۶۰، یک سال پس از هوینگس، ژان شافلین فرضیه‌ی قطعه قطعه بودن حلقه‌ها را مطرح کرد و سپس نزدیک دویست سال طول کشید تا ماکسول، فیزیک‌دان نام‌دار، با پاره‌ای محاسبات گرانشی پیچیده نشان داد که حلقه‌ها نمی‌توانند جسمی یکپارچه داشته باشند و یقیناً از قطعاتی بسیار زیاد تشکیل شده‌اند.

مقایسه‌ی نور مرئی حلقه‌ی B زحل (چپ) و حلقه‌ی A (راست)، که توسط شکاف کاسینی از هم جدا شده‌اند.
نمایی از شکاف کاسینی در حلقه‌های زحل

حلقه‌های زحل که به شکلی باورنکردنی پیچیده هستند، به نواحی جداگانه‌ای تقسیم شده‌اند که از خود سیاره به سمت بیرون، با حروف D و C و B و A و F و G و E نام‌گزاری شده‌اند. (حلقه‌ی بزرگ و واگرایی نیز هست که با نور مادون قرمز دیده می‌شود ولی اینجا به آن اشاره‌ای نمی‌کنیم.) هر کدام از این حلقه‌ها از ذراتی تشکیل شده‌اند که اندازه‌شان از حدود اندازه‌ی یک خانه تا نازک‌تر از دود شمع متغیر است. مجموع این حلقه‌ها در فضایی به گستره‌ی ۴۶۴ هزار کیلومتر از بالای جو زحل، با قطری در حدود فقط ده متر قرار دارند.

حلقه‌های زحل، همچنان شگفتی‌آفرین

کاوش‌های روی زحل

زحل از دوران ماقبل تاریخ برای انسان‌ها شناخته شده بود. در زمان باستان،‌ زحل دورترین ترین عضو منظومه‌ی شمسی در میان پنج سیاره‌ی شناخته‌شده‌ی آن زمان (غیر از زمین) بود و اسطوره‌ها و داستان‌های زیادی بر اساس این موضوع ساخته شده است.

در قرن هفدهم، با اختراع تلسکوپ توسط گالیله، عصر جدیدی در کاوش‌های ستاره‌شناسی آغاز شد. گالیله در همان گام اول حلقه‌های زحل را یافت که البته چنانکه اشاره کردیم تصور اشتباهی از آن‌ها داشت. هویگنس ضمن تکمیل کار گالیله در تصویرسازی از حلقه‌های زحل، ماه تیتان را نیز یافت. کاسینی ضمن کشف چهار ماه دیگر، شکاف میان حلقه‌های زحل را نیز یافت که امروزه آن را با نام خودش می‌شناسیم.

مقایسه‌ی زحل و زمین
مقایسه‌ی زحل و زمین

در عصر کاوش‌گرها، پایونیر ۱۱ نخستین فضاپیمایی بود که در سال ۱۹۷۹ (۱۳۵۸ جلالی) از بیست هزار کیلومتری زحل گذشت و ضمن ارسال عکس‌هایی که به خاطر محدودیت‌های تکنولوژی آن زمان کیفیت پایینی داشتند، حلقه‌ی F را کشف کرد،‌ حقایقی دیگر از حلقه‌ها را یافت و دمای تیتان را محاسبه نمود.

وویجر ۱ که یک سال بعد از کنار زحل گذشت، نخستین عکس‌های باکیفیت را از زحل مخابره کرد و یک سال پس از آن هم وویجر ۲ به آن رسید. متأسفانه محور چرخش دوربین وویجر ۲ برای دو روز خراب شد و برنامه‌های تعیین‌شده محقق نشدند اما این کاوش‌گر توانست از نیروی گرانش زحل برای تغییر جهت به سوی اورانوس استفاده کند.

کاوش‌گرهای وویجر: پیام‌رسانان صلح

کاسینی در روز اول جولای ۲۰۰۴ (۱۱ تیر ۱۳۸۳) وارد مدار زحل شد و در ۲۵ دسامبر همان سال (۴ مهر ۱۳۸۳)، کاوش‌گر متصل به خود، هایجنز را به سوی تیتان رها کرد. هایجنز در ۱۴ ژانویه ۲۰۰۵ (۲۵ دی ۱۳۸۳) بر سطح این ماه فرود آمد و دریایی از اطلاعات گران‌بها را برای زمین ارسال کرد. کاسینی از آن زمان همچنان به چرخش خود در مدار زحل ادامه می‌دهد و در آخرین فاز مأموریتش (تا یک سال دیگر در ۲۰۱۷) از درون حلقه‌های زحل عبور خواهد کرد و با اطلاعاتی که گسیل می‌دارد به دانشمندان در محاسبه‌ی دقیق‌تر و درست‌تر سن حلقه‌های زحل، این شگفت‌انگیزترین و مرموزترین پدیده‌های منظومه‌ی شمسی یاری خواهد رساند.

عکس کاسینی از حلقه‌های زحل
عکس کاسینی از حلقه‌های زحل

اگر روی زحل زندگی می‌کردیم

زحل، به طور قطع، جای زندگی انسان نیست. این سیاره‌ی گازی، سطح جامدی ندارد که روی آن بایستیم یا خانه‌های خود را بنا کنیم.

دمای سطح زحل با استفاده از ابزارهای راه دور اندازه‌گیری شده و در حدود ۱۷۰ درجه زیر صفر تخمین زده می‌شود.

جرم زحل بسیار بیش‌تر از زمین است، اما چگالی کمتر و قطر زیاد آن باعث شده که شتاب گرانشی در سطح آن چندان بیشتر از زمین نباشد. احساسی که در زحل نسبت به وزن خود داریم، تقریبا برابر چیزی است که روی زمین حس می‌کنیم. به این ترتیب، یک آدم متوسط ۷۵ کیلویی، احساسی شبیه یک آدم ۸۱ کیلویی روی زمین را خواهد داشت. (یادمان نرود که در واقع جرم ما، با یکای کیلوگرم، همه‌جای گیتی یکنواخت است و وزن ما با یکای نیوتن است که تغییر می‌کند.)

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *