سیاره زحل — هر آنچه باید بدانید | به زبان ساده

سیاره «زحل» (Saturn) ششمین سیاره از خورشید و دومین سیاره بزرگ منظومه شمسی است. زحل نیز مانند سیاره غول گازی شکل یا مشتری یک توپ عظیم است که بیشتر از هیدروژن و هلیوم ساخته شده است. این سیاره که با سیستم خیره کننده‌ای از حلقه‌های یخی آراسته شده در میان سیارات بی نظیر است و با اینکه تنها سیاره‌ای نیست که دارای حلقه است اما هیچ یک از این سیارات به اندازه سیاره زحل دیدنی و جذاب نیستند. در این نوشتار از مجله فرادرس در مورد سیاره زحل صحبت خواهیم کرد و خواندن این مطلب را به علاقه‌مندان نجوم و ستاره شناسی توصیه می‌کنیم.

سیاره زحل چیست؟

زحل ششمین سیاره از خورشید و دومین سیاره بزرگ منظومه شمسی است. زحل به سبب داشتن هزاران حلقه در اطراف خود در میان سیارات بسیار مشهور است و این در حالی است که سیارات دیگری نیز وجود دارند که در اطراف خود حلقه‌هایی دارند که از تکه‌های یخ و سنگ ساخته شده، اما هیچ یک از این سیارات به سبب حلقه‌های اطراف خود تا این حد معروف نبوده و هیچ یک به اندازه سیاره زحل دیدنی و جذاب نیستند.

زحل با داشتن بیش از 60 قمر شناخته شده، جذاب‌ترین مناظر منظومه شمسی را در خود جای داده است. از جت‌های آبی که از «انسلادوس» (Enceladus)، ششمین ماه بزرگ سیاره زحل، اسپری می‌شود تا دریاچه‌های متان بر روی «تایتان» (Titan) بزرگترین ماه سیاره زحل مه آلود، همه و همه سیستم زحل را منبع غنی کشف و اکتشافات علمی ساخته و هنوز هم رمز و رازهای بسیاری را در خود جای داده است.

زحل دورترین سیاره از زمین است که توسط چشم غیر مسلح کشف شده و از دوران باستان شناخته شده است. این سیاره به عنوان خدای کشاورزی و ثروت رومی که پدر مشتری نیز بوده، نامگذاری شده است.

اندازه و فاصله سیاره زحل چه قدر است؟

سیاره زحل با شعاع 58٬232 کیلومتر (36٬183٫7 مایل) 9 برابر بزرگتر از زمین است. اگر زمین را به اندازه یک سکه در نظر بگیریم زحل تقریباً به اندازه یک توپ والیبال است.

فیلم آموزش مقدماتی نجوم – نجوم باستان تا کیهان شناسی در فرادرس

کلیک کنید

از فاصله متوسط 1٫4 میلیارد کیلومتر (​​886 میلیون مایل) سیاره زحل 9٫5 واحد نجومی با خورشید فاصله دارد. یک واحد نجومی که مخفف آن AU است، فاصله خورشید تا زمین است. از این فاصله 80 دقیقه طول می‌کشد تا از ستاره خورشید نور به سیاره زحل برسد.

مدار و چرخش سیاره زحل چگونه است؟

از نظر داشتن کوتاهترین روز در منظومه شمسی سیاره زحل دومین رتبه را دارد. یک روز در زحل فقط 10٫7 ساعت طول می‌کشد (مدت زمانی که برای یک دور چرخش سیاره زحل حول خودش لازم است) و زحل در حدود 29٫4 سال زمینی (10٬756 روز زمینی) زمان لازم دارد تا یک دور کامل به دور خورشید (یک سال به وقت سیاره زحل) گردش کند. در حقیقت در حدود ۳۰ سال زمینی برابر یک سال در سیاره زحل است.

فیلم آموزش مقدماتی کیهان شناسی و نجوم در فرادرس

کلیک کنید

محور این سیاره با توجه به مدار گردش به دور خورشید 26٫73 درجه انحراف دارد که این شبیه به انحراف 23٫5 درجه‌ای سیاره زمین است. این موضوع بدان معنا است که مانند زمین سیاره زحل نیز فصول مختلف را تجربه می‌کند.

ساختار زحل چگونه است؟

مانند مشتری، سیاره زحل نیز بیشتر از هیدروژن و هلیوم ساخته شده است. در مرکز زحل یک هسته متراکم از فلزات مانند آهن و نیکل وجود دارد که توسط مواد سنگی و سایر ترکیبات در اثر فشار و گرما جامد شده است. این ماده توسط هیدروژن فلزی مایع درون لایه‌ای پوشانده شده است و شبیه به هسته مشتری اما به طور قابل توجهی کوچکتر از آن است.

تصور این موضوع دشوار است اما سیاره زحل تنها سیاره در منظومه شمسی است که چگالی متوسط ​​آن کمتر از آب است. اگر وان آبی به اندازه کافی بزرگ وجود داشته باشد می‌توان مشاهده کرد که این سیاره گازی غول پیکر می‌تواند در وان آب شناور شود.

تشکیل سیاره زحل چگونه بوده است؟

سیاره زحل زمانی شکل گرفت که بقیه منظومه شمسی حدود 4٫5 میلیارد سال پیش شکل گرفته بود و نیروی جاذبه یا گرانش این سیاره گاز و گرد و غبار را به داخل خود هدایت کرد تا به این غول گازی تبدیل شود. حدود 4 میلیارد سال پیش زحل در موقعیت فعلی خود در منظومه شمسی قرار گرفت جایی که ششمین سیاره از خورشید است. مانند سیاره مشتری، زحل نیز بیشتر از هیدروژن و هلیوم ساخته شده است. در حقیقت این دو عنصر، عناصر اصلی تشکیل‌دهنده خورشید هستند.

سطح سیاره زحل چگونه است؟

به عنوان یک غول گازی شکل سیاره زحل سطح واقعی ندارد. این سیاره بیشتر گازها و مایعات را در عمق پایین خود می‌چرخاند. در حالی که یک فضاپیما جایی برای فرود روی زحل نخواهد داشت اما نمی‌تواند بدون آسیب نیز بر فراز آن پرواز کند. فشار و درجه حرارت شدید در اعماق این سیاره سفینه‌های فضایی را که می‌خواهند به درون این سیاره پرواز کنند خرد، ذوب و بخار می‌کند.

اتمسفر سیاره زحل چگونه است؟

زحل با ابرهایی پوشیده شده که به صورت خطوط راه راه‌ ضعیف، جریان‌های جت مانند و طوفان ظاهر می‌شوند. این سیاره سایه‌های مختلفی از زرد، قهوه‌ای و خاکستری دارد.

وزش باد در مناطق بالای جو در مناطق استوایی به 500 متر در ثانیه (1600 فوت بر ثانیه) می‌رسد. در مقابل شدیدترین وزش بادهای طوفان بر روی زمین با سرعت 110 متر در ثانیه (360 فوت در ثانیه) ظاهر می‌شوند. در این سیاره فشار، همان نیرویی که هنگام شیرجه رفتن در اعماق آب احساس می‌کنید، آنقدر شدید است که گاز را به مایع تبدیل می‌کند.

قطب شمال زحل یک ویژگی جوی جالب دارد و آن یک جریان جت مانند شش ضلعی است. این الگوی شش ضلعی اولین بار در تصاویر فضاپیمای «ویاجر ۱» (Voyager I) مورد توجه قرار گرفت و از آن زمان به بعد فضاپیمای کاسینی با دقت بیشتری آن را مورد مطالعه قرار داد. عرض این شش ضلعی حدوداً 30 هزار کیلومتر (20 هزار مایل) است. در درون این شش ضلعی جت موج مانندی از باد با سرعت حدود 322 کیلومتر در ساعت (200 مایل در ساعت) وجود دارد و یک طوفان چرخان و عظیم در مرکز آن جریان دارد. هیچ ویژگی آب و هوایی دیگری مانند این پدیده در هیچ جای دیگر منظومه شمسی وجود ندارد.

مگنتوسفر سیاره زحل چگونه است؟

میدان مغناطیسی در سیاره زحل کوچکتر از سیاره مشتری است با این حال قدرت این میدان مغناطیسی 578 برابر قدرت مغناطیسی زمین است. سیاره زحل، حلقه‌ها و بسیاری از ماهواره‌های زحل کاملاً در مگنتوسفر عظیم زحل قرار دارند. این قسمت منطقه‌ای از فضا است که در آن رفتار ذرات باردار الکتریکی بیش از آنکه تحت تأثیر بادهای خورشیدی باشد تحت تأثیر میدان مغناطیسی زحل است.

شفق قطبی زمانی رخ می‌دهد که ذرات باردار در امتداد خطوط میدان مغناطیسی حول جو سیاره چرخش انجام دهند. در زمین، این ذرات باردار از باد خورشیدی ناشی می‌شوند. کاسینی نشان داد که حداقل برخی از شفق‌های زحل مانند مشتری هستند و تا حد زیادی تحت تأثیر بادهای خورشیدی قرار ندارند. در عوض این شفق قطبی توسط ترکیبی از ذرات خارج شده از قمرهای زحل و سرعت چرخش سریع میدان مغناطیسی زحل ایجاد می‌شود، با این حال این شفق‌های غیر خورشیدی هنوز کاملاً درک نشده‌اند.

حلقه سیاره زحل چگونه است؟

تصور می‌شود که حلقه‌های زحل قطعه‌هایی از دنباله دارها، سیارک‌ها یا قمرهای متلاشی شده باشند که قبل از رسیدن به این سیاره از هم جدا شده‌ و توسط جاذبه قدرتمند زحل شکسته شده‌اند. این حلقه‌ها از میلیاردها تکه کوچک یخ و سنگ پوشیده شده با ماده دیگری مانند گرد و غبار ساخته شده‌اند. ذرات این حلقه‌ها عمدتاً از دانه‌های یخی کوچک به اندازه گرد و غبار تا تکه‌هایی به اندازه یک خانه هستند، چندین ذره از این حلقه نیز به اندازه کوه‌ها بزرگ هستند. اگر از بالای ابرهای زحل به حلقه‌ها نگاه کنید حلقه‌ها بیشتر سفید به نظر می‌رسند و جالب اینکه هر حلقه با سرعت متفاوتی به دور سیاره زحل می‌چرخد.

سیستم حلقه زحل تا 282٬000 کیلومتر (175٬000 مایل) از سیاره امتداد دارد، اما ارتفاع حلقه‌ها در راستای قائم به طور معمول در حلقه‌های اصلی تقریباً 10 متر (30 فوت) است. نام حلقه‌ها به ترتیب کشف‌شان با حروف الفبای انگلیسی نمایش داده می‌شود. این حلقه‌ها تقریباً به یکدیگر نزدیک هستند، به استثنای شکافی به عرض 4700 کیلومتر (2920 مایل) به نام بخش کاسینی که حلقه‌های A و B را جدا می‌کند. حلقه‌های اصلی A، B و C هستند. همچنین حلقه‌های D ،E ،F و G ضعیف‌تر بوده و اخیراً کشف شده‌اند.

با شروع از زحل و حرکت به سمت بیرون به ترتیب حلقه D، حلقه C، حلقه B، بخش کاسینی، حلقه A، حلقه F، حلقه G و در نهایت حلقه E وجود دارند. در فاصله‌ای خیلی دورتر حلقه بسیار ضعیف «فیبی» (Phoebe) در مدار قمر فیبی سیاره زحل وجود دارد.

سیاره زحل چند قمر دارد؟

زحل مجموعه‌ای گسترده از جهان‌های جذاب و منحصر به فرد است. از سطح مه آلود تایتان گرفته تا فیبی مملو از گودال، هر یک از قمرهای زحل قطعه‌ای از داستان پیرامون سیستم سیاره‌ای زحل را روایت می‌کند. در حال حاضر زحل ۸۳ قمر دارد که از بین آن‌ها ۶۳ قمر تایید شده و 2۰ قمر موقت در انتظار تأیید دارد.

فیلم آموزش رصد آسمان و نجوم رصدی در فرادرس

کلیک کنید

تأثیر زحل بر منظومه شمسی چگونه است؟

کشش و جاذبه زحل به عنوان عظیم‌ترین سیاره منظومه شمسی بعد از مشتری، به چگونگی شکل‌گیری و تشکیل سیستم منظومه شمسی کمک کرده است. این گرانش ممکن است سبب پرتاب شدن سیاره‌های نپتون و اورانوس به فواصل دورتری از خورشید شده باشد. همچنین ممکن است این سیاره مانند مشتری در اوایل شکل‌‌گیری سیستم منظومه شمسی، ذرات و سنگریزه‌های بسیاری را به سمت سیارات درونی پرتاب کرده باشد.

دانشمندان هنوز در حال تحقیق و جستجو در مورد چگونگی شکل‌گیری غول‌های گازی هستند و مدل‌های اولیه تشکیل منظومه شمسی را برای درک نقشی که مشتری، زحل و سایر سیارات در شکل‌گیری این منظومه ایفا می‌کنند را به اجرا می‌گذارند. یک مطالعه در سال 2017 نشان می‌دهد که زحل بیشتر از مشتری، سیارک‌های خطرناک را از زمین دور می‌کند.

پتانسیل زندگی در سیاره زحل چگونه است؟

محیط زحل آنطور که ما می‌شناسیم برای زندگی مساعد نیست. دما، فشار و موادی که مشخصه این کره گازی هستند به احتمال زیاد بسیار شدید و فرار هستند و موجودات زنده در سیاره زمین نمی‌توانند با آن سازگار شوند.

گرچه سیاره زحل محلی بعید برای تصرف توسط موجودات زنده است اما این موضوع در مورد بسیاری از قمرهای آن صدق نمی‌کند. قمرها یا ماهواره‌های طبیعی زحل مانند انسلادوس و تایتان که مکان اقیانوس‌های داخلی سیاره زحل هستند، احتمالاً مکان مناسبی برای زندگی آینده بشر خواهند بود.

نام دیگر سیاره زحل چیست؟

نام دیگر سیاره زحل که در میان عموم مردم رواج دارد سیاره کیوان است.

تحقیق و اکتشاف سیاره زحل

اولین فضاپیمایی که به زحل رسید فضاپیمای پایونیر 11 در سال 1979 بود که در فاصله 22٬000 کیلومتری (13٬700 مایلی) سیاره زحل پرواز می‌کرد. تصاویر به دست آمده توسط این فضاپیما به ستاره شناسان این امکان را داد تا وجود دو حلقه بیرونی سیاره و یک میدان مغناطیسی قوی را کشف کنند. فضاپیمای ویاجر به منجمان کمک کرد تا کشف کنند که حلقه‌های این سیاره از حلقه‌های نازک‌تری تشکیل شده است. این فضاپیما همچنین داده‌هایی را به دست آورد که منجر به کشف سه قمر زحل شد.

فضاپیمای کاسینی یک مدارگرد سیاره کیوان و بزرگترین فضاپیمای بین سیاره‌ای است. این کاوشگر با ارتفاعی معادل با دو طبقه ساختمان، وزنی برابر با شش تُن دارد. این کاوشگر به شناسایی تکه‌های یخ موجود در ماه انسلادوس کمک کرد و حامل فرودگر هویگنس بود که در جو قمر تایتان قرار گرفت و با موفقیت بر روی آن فرود آمد.

پس از یک دهه مشاهده و بررسی سیاره زحل توسط کاسینی داده‌های شگفت‌انگیزی در مورد این سیاره و قمرهای آن و همچنین تصویری تحت عنوان نقطه آبی کم رنگ، که تصویر زمین را از پشت سیاره زحل نشان می‌داد در سال 2013 به دست آمد. این ماموریت در سپتامبر به پایان رسید و در سال 2017 هنگامی که کاوشگر کاسینی با کمبود سوخت مواجه شد به صورت عمد بر روی سیاره زحل سقوط کرد تا از احتمال برخورد و ایجاد آلودگی برای قمرهای قابل سکونت زحل جلوگیری کند.

در حالی که هیچ ماموریتی در آینده برای زحل در نظر گرفته نشده است دانشمندان ماموریت‌هایی را برای کاوش ماه یخی این سیاره یعنی انسلادوس یا تایتان پیشنهاد داده‌اند. این اکتشافات می‌تواند شامل زیردریایی‌ها یا مریخ نوردهای اصلاح شده باشد.

سیاره زحل در یک نگاه

حقایقی درباره سیاره زحل

• زحل دورترین سیاره‌ای است که با چشم غیر مسلح دیده می‌شود. این سیاره پنجمین شی درخشان در منظومه شمسی است و همچنین به راحتی با یک دوربین شکاری یا یک تلسکوپ کوچک قابل مشاهده است.
• این سیاره برای انسان‌های اولیه، از جمله بابلی‌ها و منجمین خاور دور شناخته شده بود. نام این سیاره از خدای رومی Saturnus الهام گرفته شده است و یونانیان آن را کرونوس می‌نامیدند.
• زحل مسطح‌ترین سیاره است. اندازه قطر قطبی این سیاره برابر با $$90\%$$ قطر استوایی آن است و این موضوع به دلیل چگالی کم و چرخش سریع آن است. زحل هر 10 ساعت و 34 دقیقه یک بار به دور محور خود می‌چرخد ​​و از لحاظ کوتاه بودن روز دومین رتبه را دارد.
• زحل هر 29٫4 سال زمینی یکبار به دور خورشید می‌چرخد. حرکت کند این سیاره در پس زمینه ستاره‌ها سبب شده است تا آشوریان باستان به این سیاره لقب Lubadsagush را بدهند. این نام به معنی قدیمی‌ترین قدیمیان است.
• جو بالایی زحل به دسته‌های ابر تقسیم شده است. لایه‌های بالایی جو بیشتر یخ آمونیاک هستند، در زیر آن‌ها ابرها تا حد زیادی یخ آب هستند، همچنین در زیر لایه‌های مخلوط یخ، هیدروژن و گوگرد سرد وجود دارد.
• زحل طوفانی بیضی شکل شبیه به مشتری دارد. منطقه پیرامون قطب شمال آن دارای الگوی ابر به شکل شش ضلعی است. دانشمندان فکر می‌کنند این موضوع ممکن است یک الگوی موجی در ابرهای فوقانی باشد. این سیاره همچنین دارای گردابی بر روی قطب جنوب خود است که شبیه گردباد رخ می‌دهد.
• زحل بیشتر از هیدروژن ساخته شده است. این لایه در قسمت‌هایی وجود دارد که سبب چگال‌تر شدن سیاره می‌شود. همچنین در اعماق و درون این سیاره هیدروژن به صورت فلز وجود دارد و در هسته اصلی و در یک فضای داخلی گرم قرار گرفته است.
• زحل دارای گسترده‌ترین حلقه‌ها در منظومه شمسی است. حلقه‌های زحل بیشتر از تکه‌های یخ و مقدار کمی غبار کربن ساخته شده‌اند. این حلقه‌ها بیش از 120٬700 کیلومتر از سیاره امتداد دارند و اما به طرز شگفت انگیزی نازک هستند و فقط حدود 20 متر ضخامت دارند.
• زحل دارای ۸۳ قمر و قمرهای کوچک است. همه این قمرها اجسامی یخ زده هستند. بزرگترین قمرها تایتان و «رئا» (Rhea) هستند. همچنین به نظر می‌رسد قمر انسلادوس در زیر سطح منجمد خود یک اقیانوس دارد.
• تایتان قمری با جوی غنی از ازت، پیچیده و متراکم است. سطح این قمر بیشتر از یخ آب و سنگ تشکیل شده است. سطح یخ زده این قمر دارای دریاچه‌هایی پوشیده از متان مایع و مناظر پوشیده از نیتروژن منجمد است. دانشمندان قمر تایتان را بندر ممکن برای زندگی می‌دانند اما زندگی در این قمر مانند زندگی در زمین نیست.
• چهار فضاپیما از این سیاره بازدید کرده‌اند. «پایونیر 11» (Pioneer 11)، «ویاجر 1» (Voyager 1) و 2 و همچنین مأموریت «کاسینی-هویگنس» (Cassini-Huygens)، همگی این سیاره را مطالعه کرده‌اند. کاسینی از جولای 2004 تا سپتامبر 2017 به دور سیاره زحل چرخید و مقدار زیادی اطلاعات در مورد این سیاره، قمرها و حلقه‌های آن را برای زمین ارسال کرد.
• قمرهای زحل بیش از هر سیاره دیگری است. 20 قمر جدید برای سیاره زحل در سال 2019 کشف شده است که مجموع قمرهای این سیاره را ۸۳ قمر می‌کند، یعنی ۳ قمر بیشتر از قمرهای مشتری.

جمع‌بندی

در این مطلب از مجله فرادرس در مورد سیاره زحل که دومین سیاره بزرگ منظومه شمسی است صحبت کردیم. در ابتدا ویژگی‌های سیاره زحل را بررسی کردیم و سپس در مورد پروژه‌های کشف و بررسی که از طرف محققین و ستاره‌شناسان بر روی این سیاره انجام می‌شود بحث کردیم. همچنین به بیان حقایق جالبی از سیاره زحل نیز پرداختیم.