معرفی جامع سیاره زحل و شگفتی‌های آن

سیاره زحل ششمین سیاره منظومه شمسی به لحاظ دوری از خورشید و دومین سیاره بزرگ سامانه خورشیدی ماست که با حلقه‌های زیبایش شناخته می‌شود و گاهی آن را زیباترین سیاره منظومه شمسی می‌نامند. در ادامه گفتگوی آیناز فیض‌اله‌پور، خبرنگار اسپاش، را با حمیدرضا میربزرگی، کارشناس ارشد نجوم و اخترفیزیک، در این باره می‌خوانیم. اگر به دنبال اکتشاف و تحقیق درباره سیاره زحل هستید، با ما همراه باشید.

ساختار سیاره زحل

• مشخصات فیزیکی زحل را معرفی کنید.

قطر استوایی این سیاره ۹/۴ برابر قطر کره زمین است و به طور کلی ۷۶۴ زمین داخل زحل جا می‌گیرد. یعنی حجم زحل ۷۶۴ برابر حجم کره زمین بوده، اما جالب است بدانید که فاصله قطب جنوبی زحل و فاصله قطب شمالی این سیاره کمتر از این مقدار است.

• دلیل کم بودن فاصله قطب شمال تا قطب جنوب زحل چیست؟

این امر به خاطر چرخش سریع زحل است؛ چون این سیاره با سرعت به دور خود می‌چرخد در جهت استوا کش آمده و از حالت کروی کمی خارج شده است.

در همین رابطه بخوانید: رقص زیبای زمین و زحل به دور خورشید را ببینید+فیلم

• میزان چگالی زحل چقدر است؟

چگالی کره زمین از همه سیارات منظومه شمسی بیشتر بوده، اما چگالی زحل کمتر از چگالی آب است! به طوری که می‌تواند روی آب شناور بماند، اما این موضوع دقیقی نیست و به خاطر نشان دادن کم بودن چگالی زحل از چگالی آب است، اما به این معنی نیست که چون زحل چگالی کمی دارد سیاره سبکی است. اتفاقا زحل دومین سیاره پر جرم منظومه شمسی به شمار می‌آید.

•  جرم سیاره زحل چند برار جرم زمین است؟

جرم زحل حدود ۹۵ برابر جرم زمین است.

• جنس سیاره زحل از چیست؟

زحل یک سیاره گازی شناخته می‌شود؛ چون از دور وقتی به آن نگاه می‌کنیم هیچ سطح خاکی از آن نمی‌بینیم. کلا گاز مشاهده می‌کنیم، اما در حقیقت این سیاره تشکیل‌شده از بخش‌های جامد، مایع و گاز است. یعنی زحل هر سه حالت و حتی حالت پلاسما را نیز در خود دارد. در واقع زحل ۴ حالت ماده را در خود جای داده است.

هسته زحل جامد بوده و از هسته زمین نیز بزرگ‌تر و از جنس سنگ و آهن است. دور تا دور هسته این سیاره را هیدروژن فلزی تشکیل داده است که از پلاسمای هیدروژن، حالت چهارم ماده است. اگر از هسته دور شویم و بالاتر برویم به یک اقیانوس بزرگ از هیدروژن مایع می‌رسیم.

•  اتمسفر زحل از چیست؟

وقتی نزدیک به سطح گازی این سیاره باشیم، یعنی به سمت بالا برویم، آن وقت می‌بینیم که هیدروژن و هلیوم در ساختار این سیاره وجود دارد. مقدار بسیار کمی از متان هم در آن جا وجود دارد و اتمسفر این سیاره از هیدروژن و هلیوم است.

نحوه شکل‌گیری سیاره زحل

• سیاره زحل چگونه به وجود آمد؟

زحل حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش، زمانی شکل گرفت که نیروی گرانش، گاز و غبار چرخان را به درون خود کشید تا به این غول گازی تبدیل شود و تقریبا ۴ میلیارد سال قبل در موقعیت فعلی خود در منظومه شمسی قرار گرفت.

نام دیگر سیاره زحل

• نام دیگر زحل چیست؟

در زبان فارسی به این سیاره زحل یا کیوان و در زبان انگلیسی به آن سترن (Satrun) می‌گویند. این اسم برگرفته از رومیان باستان به معنی خدای کشاورزی یا برداشت محصول است.

در همین رابطه بخوانید: حلقه‌های زحل در حال ناپدید شدن هستند!

• دمای سیاره زحل چقدر است؟

دمای سیاره زحل از دمای سیاره زمین بالاتر است. وقتی از دمای یک سیاره صحبت می‌کنیم، منظور دمای اتمسفر آن سیاره است؛ جایی که فشار اتمسفر این سیاره تقریبا برابر فشار اقیانوس‌های کره زمین است. این دما خیلی کم بوده و ما سیاره زحل را یک سیاره سرد می‌دانیم، اما اگر به سمت اعماق این سیاره پیش برویم در لایه‌های این سیاره گرمای بسیار زیادی احساس می‌کنیم. مثلا دمای هسته و اطراف آن بیشتر از ۱۰ هزار درجه کلوین است. این سیاره حدودا ۲ برابر خورشید گرما تولید می‌کند و به مولد گرما نیز معروف است.

حلقه‌های سیاره زحل

• درباره حلقه‌های زحل نیز توضیح دهید.

این سیاره به داشتن حلقه‌های زیبا و وسیع به دور خود معروف است. از دور وقتی با تلسکوپ‌های ضعیف به آن نگاه می‌کنیم یک حلقه به دور خودش می‌بینیم، اما وقتی با تلسکوپ‌های قوی روی آن زوم می‌کنیم در حقیقت این یک حلقه تشکیل‌شده از چند حلقه بزرگ است که در یک صفحه قرار دارند. همچنین با استفاده از تلسکوپی که اجسام را حداقل ۲۵ برابر بزرگ کند، می‌توانید به رصد حلقه‌های سیاره زحل بپردازید.

• وسعت بزرگ‌ترین حلقه سیاره زحل چقدر است؟

برای اینکه بزرگی این حلقه‌ها را درک کنیم می‌توانیم بگوییم که خارجی‌ترین حلقه زحل حدود ۳۰۰ هزار کیلومتر پهنا دارد. نور فقط می‌تواند در ۰/۸ ثانیه قطر خارجی‌ترین حلقه زحل را دور بزند؛ نه تمام حلقه ها!

• ضخامت حلقه‌های زحل چقدر است؟

این حلقه‌ها حدود ۲۰۰ متر تا ۳ هزار متر ضخامت دارند، اما برخلاف ضخامت کمشان خیلی وسیع هستند.

• این حلقه‌ها از چه چیزی ساخته شده‌اند؟

در برخی از نظریه‌ها گفته می‌شود که این حلقه‌ها از سنگ و یخ ساخته شده‌اند، اما این یخ‌ها و خرده‌سنگ‌ها از کجا آمده‌اند؟ باید بگوییم قوی‌ترین نظریه بیان می‌کند سیاره زحل در یک دورانی قمری داشته که این قمر از حجم بالایی برخوردار بوده است. ادعا می‌شود این قمر از سنگ و یخ بوده و تحت اثر نیروی گرانش خود زحل متلاشی شده است.

همه سیاره‌ها می‌توانند تحت شرایط خاصی قمرهای خود را تکه تکه کنند. این بستگی به دو عامل فاصله قمر از سیاره و همچنین حجم قمر دارد. اساس کار این است که به جرم نزدیک‌تر به گرانش، نیروی بیشتری وارد می‌شود. یعنی هر چیزی که به سیاره نزدیک‌تر باشد نیروی بیشتری حس می‌کند؛ وقتی جرم دارد دور تا دور سیاره می‌چرخد آن قسمتش که رو به سیاره است نیروی بیشتری به آن وارد می‌شود و آن قسمتی که پشت به سیاره و دور از آن است، نیروی کمتری به آن وارد می‌شود.

این اختلاف نیرو بین دو طرف قمر باعث می‌شود این قمر به کشش در بیاید؛ جوری که انگار می‌خواهد هر لحظه از هم بپاشد، اما اکثر قمرها به خاطر گرانش و فشردگی که دارند در مقابل نیروی نابودکننده مقاومت می‌کنند، اما گاهی پیش می‌آید که مثل قمر یادشده به سیاره‌اش نزدیک و حجمش زیاد باشد؛ آن وقت می‌تواند متلاشی شود و در آخر تحت تاثیر جاذبه و گرانش شروع به چرخیدن در اطراف سیاره کرده و دور آن حلقه ایجاد می‌کند. اجرام مذکور اکثرا به درون سیاره ریزش می‌کنند و یا از مدار دور می‌شوند.

در همین رابطه بخوانید: ویدئویی از رویداد شگفت‌انگیز مقارنه مشتری و زحل

• چند حلقه دور زحل وجود دارد؟

زحل حداقل ۱۴ حلقه دارد که همه آن‌ها در یک صفحه‌اند. این حلقه‌ها بین خود فضای خالی دارند که دیده نمی‌شوند و شکاف نام دارند، اما مهم‌ترین آن‌ها شکاف کاسینی (Cassini Division) است که وقتی با تلسکوپ‌های آماتوری به زحل بنگرید آن را می‌توان مشاهده کنید.

• چه کاوشگرهایی به سمت این سیاره فرستاده شدند؟

در سال ۱۹۷۳ فضاپیمای پایونیر-۱۱ (Pioneer-11) ناسا برای بررسی دو سیاره مشتری و زحل فرستاده شد. بعد از اینکه مشتری را بررسی کرد به سمت زحل رفت و از آن عکس‌های زیبایی ثبت کرد. پایونیر-۱۱ به اکتشافات بیشتری درباره زحل پرداخت و مهم‌ترین دستاورد این کاوشگر از زحل، این است که میدان مغناطیسی آن را اندازه‌گیری و ثابت کرد میدان مغناطیسی زحل هزار برابر میدان مغناطیسی زمین است.

در سال ۱۹۷۷ دو سفینه به اسم ویجر-۱ (Voyager-1) و ویجر-2 (Voyager-2) ناسا که خیلی معروف هستند برای بررسی کل منظومه شمسی و فراتر از منظومه ما فرستاده شدند. ویجر-۱ با فاصله ۱۲۶ هزار کیلومتر و ویجر-۲ با فاصله ۱۰۱ هزار کیلومتر از نزدیکی سیاره زحل عبور کردند. این دو توانستند از اتمسفر زحل اطلاعات زیادی به دست آورند و ما بسیاری از اطلاعات منظومه شمسی را مدیون این دو کاوشگر هستیم.

یکی از بهترین کارهایی که وویجر–۱ انجام داد این بود که روی بزرگ‌ترین قمر زحل یعنی تیتان (Titan) تمرکز کرد و متوجه شد مقدار زیادی نیتروژن در آن جا وجود دارد و در کنار نیتروژن، متان زیادی هم پیدا کرد.

اکنون که می‌دانیم در آن جا مایعات، دریاها و بارندگی‌های متان و ابرهای متانی وجود دارد، به خاطر کاوش‌های ویجر-۱ و ۲ است. بعدا در سال ۱۹۷۷ کاوشگر هوگینس (Huygens) به سمت زحل رفت و تعداد واقعی حلقه‌ها را یافت. ۷ حلقه را بررسی کرد و متوجه شد این ۷ حلقه ساخته‌شده از حلقه‌های ریزتری بوده که هر کدام از آن‌ها یک حلقه جداگانه‌ هستند. بعد از سال ۲۰۰۰ زحل ارباب حلقه‌ها شناخته می‌شد.

قمرهای سیاره زحل

• درباره قمرهای زحل نیز توضیح دهید.

در حال حاضر سیاره زحل حدود ۸۲ قمر دارد که بیشتر از هر سیاره‌ای در منظومه شمسی بوده و دارای فراوان‌ترین حلقه‌هاست. دوباره می‌توانیم به بزرگ‌ترین قمر زحل یعنی تیتان یا تایتان اشاره کنیم که دومین قمر بزرگ منظومه شمسی است. اولین قمر بزرگ گانیمد (Ganymede) بوده که متعلق به سیاره مشتری است. اقمار تتیس (Tethys)، دیون (Dione) و رئا (Rhea) را می‌توان مثال زد که نسبت به قمرهای دیگر بزرگ هستند.

• دلیل فراوانی اقمار زحل چیست؟

اول اینکه چون مدار زحل به در خورشید بزرگ است و سنگ‌های زیادی را می‌تواند به خود جذب نماید و مسیر طولانی را در فضا طی می‌کند. به همین خاطر شانس بیشتری دارد تا نسبت به مشتری که مدارش کوچک‌تر است، قمر داشته باشد. دوما اینکه گرانش زیادی دارد و موضوع علمی‌تری که می‌توان برای آن تعریف کرد بحث‌های لاگرانژی (Lagrangia Point) و لب روش (Roche Lobe) است. لب روش یک فضای کاملا انتزاعی به دور هر سیاره است که هر چیزی وارد آن فضا شود دیگر تحت کنترل آن سیاره است.

لب روش سیاره زحل به خاطر دور بودن از خورشید حجم بیشتری دارد؛ در نتیجه زحل توانایی بیشتری نسبت به مشتری داشته و قمرهای بیشتری دارد.

در همین رابطه بخوانید: یک شبانه‌روز در سیاره زحل چگونه می‌گذرد؟

رصد سیاره زحل

• رصد زحل در چه شرایطی ممکن است؟

زحل چون بزرگ بوده، رصد آن از روی زمین با چشم غیرمسلح ممکن است. برای رصد با تلسکوپ نیز نیاز به تلسکوپی که چندان قوی باشد ندارید و با یک تلسکوپ خیلی معمولی می‌توان آن رصد کرد، اما اگر تلسکوپ و لنزهای قوی‌تر و قطر دهانه تلسکوپ شما گشودگی زیادی داشته باشد، وضوح تصویر بالاتر است. در صورتی که علاقمند به رصد و خرید تلسکوپ هستید، مقاله راهنمای خرید تلسکوپ می‌تواند به شما در این زمینه کمک کند.

اگر این مقاله برای شما مفید بوده است، پیشنهاد می‌کنیم مقاله ما درباره پلوتو را نیز مطالعه کرده و با مشخصات و شگفتی‌های آن آشنا شوید. دیدگاه‌های خود را در قسمت نظرات با ما در میان بگذارید و سوالاتتان را بپرسید؛ کارشناسان اسپاش به شما پاسخ می‌دهند.