موضوع مقاله: زحل | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # زحل | مقدمه: زحل یا کیوان (به انگلیسی :saturn)، بعد از سیارهٔ مشتری، دومین سیارهٔ بزرگ منظومه شمسی و ششمین سیارهٔ نزدیک به خورشید است. | ## بخش 1: زحل | زحل یک گلولهٔ گازی غول‌پیکر است که با وجود حجم زیادش تنها ۹۵٫۱۵۹ برابر زمین جرم دارد. یک روز کامل در زحل برابر ۱۰ ساعت و ۳۹ دقیقه در زمین و یک سال آن ۲۹٫۵ برابر سال زمین است. از آنجایی که مدار استوایی زحل تقریباً همانند زمین در ۲۷ درجه است، تغییرات زاویهٔ سیاره نسبت به خورشید شبیه به زمین است و در این سیاره نیز همان چهار فصل مشاهده می‌شود. زیبایی آسمان زحل به خاطر نوارهای روشن حلقه‌های اطراف آن و نیز به خاطر قمرهای زیادش است. به علت سرعت حرکت زحل به دور خود در قطب‌های آن نوعی حالت پخی مشاهده می‌شود که سیاره را از شکل کرهٔ کامل دور می‌کند. سیاره زحل از جنبه‌های زیادی شبیه مشتری است، جز اینکه در اطراف آن چندین حلقهٔ شگفت‌انگیز وجود دارد. زحل از دوران باستان شناخته شده و به عنوان خدای کشاورزی و ثروت در اساطیر روم نامیده شده است. زحل یک غول گازی است زیرا سطح آن به صورت کلی از گاز تشکیل شده است با اینکه ممکن است دارای یک هستهٔ جامد باشد.Melosh, H. اندازهٔ شعاع این سیاره در منطقه‌های استوایی با مقدار آن در قطب‌ها نزدیک به ۱۰٪ متفاوت است؛ ۶۰٫۲۶۸ کیلومتر در برابر ۵۴٫۳۶۴ کیلومتر. برآوردهای نظری مقدارهایی حدود ۷۴٪ هیدروژن، ۲۴٪ هلیوم، ۲٪ عناصر سنگین‌تر را پیشنهاد می‌کند. گمان می‌رود زحل دارای یک هستهٔ سنگین کوچک به قطر ۲۰ هزار کیلومتر و جرمی معادل ۲۰Mφ باشد. طوفان از اطراف سیاره عبور می‌کند، به طوری که سر طوفان (ناحیه روشن) از دم آن عبور می‌کند. ساختار جو زحل با کمربندهایی که به موازات استوا امتداد دارند، همانند مشتری است؛ هرچند آشفتگی‌های این کمربندها بسیار کمتر از مشتری است (تاکنون از روی زمین فقط ۱۰ لکه مشاهده شده‌اند). درصد المان‌های دیگر به صورت کامل مشخص نیست ولیکن تصور می‌شود درصد بسیار کمی از آنان وجود داشته باشد. ابرهای مشتری اغلب به رنگ زرد کم‌رنگ و نارنجی هستند، به این دلیل که دما در زحل کمتر از مشتری است، ابرهای زحل در لایه پایین‌تری از جو آن قرار می‌گیرند. شش ضلعی قطب شمال تصاویر فروسرخ جدید فضاپیمای کاسینی از زحل یکی از عجیب‌ترین عوارض سطح این سیاره را نمایان کرد. این ساختار بیست سال پیش درگذر فضاپیمای وویجر از کنار زحل در درجه ۷۸ شمال کشف شده است. ساختار شش ضلعی هر ۱۰ ساعت و ۳۹ دقیقه و ۲۴ ثانیه یکبار می‌چرخد که تصور می‌شود این زمان زمان چرخش درون زحل باشد. علت تشکیل این ساختار برای محققان معلوم نیست ولیکن بیشتر آنان تصور می‌کنند این ساختار از برهمکنش موج و ماده ایجاد شده است. در سال ۲۰۰۶ ناسا اعلام کرد که فضاپیمای کاسینی یک طوفان بزرگ در قطب جنوب زحل دیده است که دارای ساختاری شبیه یک چشم است. این سیاره دارای ۱۴۶ قمر است که قمر از آن‌ها دارای نام‌های رسمی هستند و تیتان با قطر ۵۱۵۰ کیلومتر بزرگ‌ترین آنهاست. چهار قمر رئا، دیونه، تتیس و یاپتوس نیز قطرهایی بین ۱۰۵۰ کیلومتر و ۱۵۳۰ کیلومتر را دارا می‌باشند. | ## بخش 2: زحل | بیشتر قمرهای دیگر بسیار کوچک هستند و ۳۴ عدد از آن‌ها دارای قطر کمتر از ۱۰ کیلومتر می‌باشند. همچنین، قمر نامنظم دیگر با قطرهای بیش از در بخش بیرونی‌تر پیرامون این سیاره پراکنده‌اند. بیشتر نام‌های قمرهای زحل از نام‌های تیتان‌ها در اسطوره‌های یونان باستان اقتباس شده است. تیتان تنها قمر در تمامی منظومه شمسی است که دارای اتمسفر کافی برای وجود واکنش‌های شیمیایی می‌باشد. در ۶ ژوئن ۲۰۱۳ دانشمندان موفق به کشف هیدروکربنهایی در قسمت بالای اتمسفر تیتان شدند که پیش زمینه حیات هستند. در ماه آوریل سال ۲۰۱۴ محققان ناسا اعلام کردند که یک قمر جدید در حال شکل‌گیری در حلقه آ زحل است. یکی از پدیده‌های خاص در قمرهای زحل، میان دو قمر جانوس و اپیمتئوس اتفاق می‌افتد این دو قمر در مداری تقریباً یکسان دور سیارهٔ زحل چرخش می‌کنند و هر چهار سال یکبار به یکدیگر بسیار نزدیک می‌شوند. در زمان نزدیک شدن، نیروی جاذبهٔ متقابل آن‌ها باعث می‌شود که مدار چرخش آن‌ها با یکدیگر جابه‌جا شود. میماس جزء کوچک‌ترین اقمار زحل است که در سال ۱۷۸۹ میلادی توسط ویلیام هرشل کشف شد. حلقه‌های زحل، از تکه‌های یخ و همچنین تکه‌های سنگ و غبار تشکیل شده‌اند؛ برخی به اندازه یک غبار ریز و برخی به اندازه یک خانه. پهنای آن‌ها ۲۸۰ هزار کیلومتر است اما ضخامت آن‌ها تنها یک کیلومتر است؛ بنابراین هنگامیکه از پهلو به زحل بنگریم حلقه‌ها تیغه باریکی می‌شوند و دیده نمی‌شوند. به باور دانشمندان دلیل درخشان‌تر بودن حلقه‌های زحل، تازه‌تر بودن و جوان‌تر بودن آن هاست. آن‌ها می‌انگارند که این حلقه‌ها در پی نزدیک شدن یک قمر به زحل و فروپاشی آن قمر در اثر گرانش زحل پدید آمده‌اند. در میان حلقه‌ها سه شکاف وجود دارد به نام‌های آنکه، کیلر و مکسول و یک بازه بزرگ به نام شکاف کاسینی. نخستین کسی که به حلقه رازآمیز پیرامون زحل علاقه‌مند شد و آن را کشف کرد گالیله بود. او در سال ۱۶۱۰ به این موضوع پی برد و در آغاز بر این باور بود که این حلقه از جنس جامد می‌باشد. اما امروزه ثابت شده است که این حلقه از قطعات سنگ و آب یخ زده تشکیل شده است که برخی از آن‌ها در اندازه‌های یک خودروی معمولی می‌باشند. مجموع گرانش (جاذبه) زحل و گرانش‌های آن حالتی را پدیدمی‌آورند که این قطعات همواره به صورت حلقه‌های نازک به دور این سیاره به نظر ثابت ایستاده‌اند. این جدایی شکاف کاسینی نامیده می‌شود و در اثر کشش گرانشی قمر غول پیکر تیتان به وجود آمده است. در زمان‌های قدیم این سیاره دورترین؛ (بیرونی‌ترین) سیارهٔ شناخته شده نسبت به زمین بود و در تمامی اسطوره‌های گذشتگاه تأثیر مهمی داشت. در ستاره‌شناسی هندوها ۹ جرم سماوی وجود دارند که زحل یکی از آنان است شانی نام دارد و اعمال خوب و بد مردم را مورد قضاوت قرار می‌دهد. اولین بار در کتاب عاموس فصل ۵ خدای عبریان خطاب به آنان می‌گوید: در کتاب اعمال از کتب عهد جدید استفان از پیروان عیسی نیز سخنان عاموس را بار دیگر تکرار می‌کند. | ## بخش 3: زحل | این سخنان باعث خشم دادگاه شرعی یهود (سنهدرین) و نهایتاً سنگسار شدن استفان می‌شود. در اروپا (قرن ۱۷ تا ۱۹) مشاهده حلقه‌های زحل به یک تلسکوپ حداقل ۱۵ میلی‌متری احتیاج دارد. اولین بار این حلقه‌ها توسط گالیله در سال ۱۶۱۰ مشاهده شدند؛ ولیکن گالیله تصور می‌کرد که این حلقه‌ها دو قمر زحل هستند. این باور تا زمانی که کریستیان هویگنس موفق شد با تلسکوپ قویتری آن را مشاهده کند ادامه داشت. بعداً جیوانی کاسینی موفق شد این حلقه را مشاهده کند و چهار قمر زحل به نام‌های رئا، دیونه، تتیس و یاپتوس را کشف کرد. قمر هایپریون که دارای شکل نامنظمی است و دارای رزونانس با تیتان می‌باشد در سال ۱۸۴۸ به دست یک تیم بریتانیایی کشف گردید. در سال ۱۸۹۹ ویلیام هنری پیکرینگ قمر فیبی را کشف کرد که دارای شکل بسیار نامنظمی است و چرخش آن به دور زحل هم‌زمان با گردش آن نیست. فیبی اولین قمری بود که دارای این ویژگی بود و چرخش آن به دور زحل حدود یکسال طول می‌کشد. در قرن ۲۰ مطالعات بر روی تیتان نشان داد که این قمر دارای اتمسفر ضخیمی می‌باشد که ویژگی منحصر به فردی در تمامی منظومه شمسی می‌باشد. مشاهدات مدرن فضاپیمای پایونیر ۱۱ برای نخستین بار در سال ۱۹۷۹ از این سیاره دیدن کرد و پس از آن در سال‌های بعد وویجر ۱ و سپس وویجر ۲. از جمله مواردی که فضاپیمای وویجر ۲ در مأموریت خود توانست به آن دست پیدا کند اثبات وجود باد، میدان‌های مغناطیسی، شفق صبحگاهی و همچنین تندر و آذرخش در این سیاره زیبا می‌باشد. سرعت بادهایی که در قسمت استوایی این سیاره می‌وزد به ۵۰۰ کیلومتر بر ساعت نیز می‌رسد. پایونیر ۱۱ موفق شد تصاویری از زحل و چندین قمر آن تهیه کند ولیکن کیفیت این تصاویر بسیار پایین بود. این تصاویر نشان داد که اتمسفر تیتان بسیار ضخیم است و نور مریی از آن گذر نمی‌کند. تصاویر نزدیکتری از زحل و حلقه‌های آن تهیه شد؛ ولیکن مشکلات فنی باعث شد که این فضاپیما نتواند به قدر کافی تصویر از زحل تهیه کند. اما این مقدار به حد کافی قوی است که یک میدان مغناطیسی سپهر مشتری گون با کمربندهای تابشی مشابه زمین ایجاد کند. گشتاور دوقطبی مغناطیسی با میل یک درجه نسبت به محور چرخش زحل قرار می‌گیرد که این مقدار با انحراف مشخص محورهای مغناطیسی مشتری و زمین تفاوت آشکار دارد. دو دلیل عمده این تفاوت شامل کمبود یک منبع محلی ذرات باردار که در مورد مشتری توسط فوران‌های آیو تولید می‌شوند و حلقه‌های قابل رویت زحل که به‌طور مؤثری ذرات باردار را جذب کرده و مغناطیس‌سپهر داخلی را از ذرات باردار خالی می‌کنند، است. در خارج لبه حلقه‌ها چگالی ذرات باردار به سرعت افزایش می‌یابد و در حدود ۵Rs تا ۱۰Rs به یک قله می‌رسد. در اینجا، ذرات باردار به‌طور محکم به میدان مغناطیسی در حال دوران سریع جفت می‌شوند. | ## جمع‌بندی | این برهمکنش، لایه‌ای از پلاسما به ضخامت تقریباً ۲Rs ایجاد می‌کند که تا حدود ۱۵Rs ادامه می‌یابد.