جرم زحل بر حسب کیلوگرم زحل: تاریخچه یک سیاره حلقه دار

عکس از فضاپیمای کاسینی گرفته شده است

سیاره زحل ششمین سیاره از خورشید است. همه در مورد این سیاره می دانند. تقریباً همه به راحتی می توانند او را بشناسند، زیرا حلقه های او کارت ویزیت او هستند.

اطلاعات کلی در مورد سیاره زحل

آیا می دانید حلقه های معروف او از چه چیزی ساخته شده اند؟ حلقه ها از سنگ های یخی با اندازه های مختلف از میکرون تا چند متر تشکیل شده اند. زحل مانند تمام سیارات غول پیکر عمدتاً از گازها تشکیل شده است. چرخش آن از 10 ساعت و 39 دقیقه تا 10 ساعت و 46 دقیقه متغیر است. این اندازه گیری ها بر اساس مشاهدات رادیویی این سیاره است.

تصویر سیاره زحل

با استفاده از جدیدترین سیستم های پیشران و وسایل پرتاب، این فضاپیما حداقل 6 سال و 9 ماه طول می کشد تا به این سیاره برسد.

در حال حاضر تنها فضاپیمای کاسینی از سال 2004 در مدار زمین قرار دارد و سال هاست که ارائه دهنده اصلی داده ها و اکتشافات علمی بوده است. برای کودکان، سیاره زحل، و همچنین برای بزرگسالان، واقعا زیباترین سیاره است.

مشخصات کلی

بزرگترین سیاره منظومه شمسی مشتری است. اما عنوان دومین سیاره بزرگ متعلق به زحل است.

فقط برای مقایسه، قطر مشتری حدود 143 هزار کیلومتر و زحل تنها 120 هزار کیلومتر است. مشتری 1.18 برابر بزرگتر از زحل و 3.34 برابر جرم بیشتر است.

در واقع زحل بسیار بزرگ اما سبک وزن است. و اگر سیاره زحل در آب غوطه ور شود، روی سطح آن شناور می شود. گرانش این سیاره تنها 91 درصد گرانش زمین است.

اندازه زحل و زمین 9.4 برابر و جرم آنها 95 برابر است. حجم این غول گازی می تواند با 763 سیاره مانند سیاره ما متناسب باشد.

مدار

زمان چرخش کامل سیاره به دور خورشید 29.7 سال است. مانند تمام سیارات منظومه شمسی، مدار آن یک دایره کامل نیست، بلکه دارای یک مسیر بیضوی است. فاصله تا خورشید به طور متوسط ​​1.43 میلیارد کیلومتر یا 9.58 واحد نجومی است.

نزدیکترین نقطه مدار زحل حضیض نامیده می شود و در 9 واحد نجومی از خورشید قرار دارد (1 AU میانگین فاصله زمین تا خورشید است).

دورترین نقطه مدار، آفلیون نام دارد و در فاصله 10.1 واحد نجومی از خورشید قرار دارد.

کاسینی از صفحه حلقه های زحل عبور می کند.

یکی از ویژگی های جالب مدار زحل به شرح زیر است. مانند زمین، محور چرخش زحل نسبت به صفحه خورشید کج شده است. قطب جنوب زحل در نیمی از مدار خود، رو به خورشید و سپس به سمت شمال است. در طول سال زحلی (تقریبا 30 سال زمینی)، دوره‌هایی پیش می‌آید که سیاره از لبه زمین از زمین دیده می‌شود و صفحه حلقه‌های غول با زاویه دید ما منطبق است و از دید ناپدید می‌شوند. نکته این است که حلقه ها بسیار نازک هستند، بنابراین دیدن آنها از لبه از فاصله دور تقریبا غیرممکن است. دفعه بعد حلقه ها برای ناظر زمین در سال های 2024-2025 ناپدید می شوند. از آنجایی که سال زحل تقریباً 30 سال است، از زمانی که گالیله برای اولین بار آن را از طریق تلسکوپ در سال 1610 مشاهده کرد، حدود 13 بار به دور خورشید چرخید.

ویژگی های اقلیمی

یکی از حقایق جالب این است که محور سیاره به صفحه دایره البروج (مانند زمین) متمایل شده است. و درست مثل ما، در زحل هم فصل هایی وجود دارد. نیمکره شمالی تابش خورشیدی بیشتری دریافت می کند و سپس همه چیز تغییر می کند و نیمکره جنوبی در نور خورشید غرق می شود. این سیستم های طوفانی عظیمی را ایجاد می کند که بسته به موقعیت سیاره در مدار به طور قابل توجهی متفاوت است.

طوفان در جو زحل. تصویر ترکیبی، رنگ های مصنوعی، فیلترهای MT3، MT2، CB2 و داده های مادون قرمز استفاده شد.

فصل ها بر آب و هوای سیاره تأثیر می گذارند. در طول 30 سال گذشته، دانشمندان دریافته اند که سرعت باد در اطراف مناطق استوایی سیاره حدود 40 درصد کاهش یافته است. کاوشگرهای وویجر ناسا در سال‌های 1980-1981 سرعت باد را تا 1700 کیلومتر در ساعت یافتند، در حالی که در حال حاضر تنها حدود 1000 کیلومتر در ساعت (اندازه‌گیری‌های 2003) است.

زمان چرخش کامل زحل به دور محور خود 10.656 ساعت است. دانشمندان برای یافتن چنین رقم دقیقی زمان و تحقیق زیادی را صرف کردند. از آنجایی که این سیاره هیچ سطحی ندارد، هیچ راهی برای مشاهده گذر همان مناطق از سیاره وجود ندارد، بنابراین سرعت چرخش آن تخمین زده می شود. دانشمندان از انتشارات رادیویی سیاره برای تخمین سرعت چرخش و یافتن طول دقیق روز استفاده کردند.

گالری تصاویر

تصاویری از این سیاره که توسط تلسکوپ هابل و فضاپیمای کاسینی گرفته شده است.

مشخصات فیزیکی

تصویر تلسکوپ هابل

قطر استوایی - 120536 کیلومتر، 9.44 برابر بیشتر از زمین.

قطر قطبی 108728 کیلومتر است که 8.55 برابر بیشتر از قطر زمین است.

مساحت این سیاره 4.27 x 10 * 10 کیلومتر مربع است که 83.7 برابر بیشتر از زمین است.

حجم - 8.2713 x 10 * 14 کیلومتر مکعب، 763.6 برابر بیشتر از زمین.

جرم - 5.6846 x 10 * 26 کیلوگرم، 95.2 برابر بیشتر از زمین.

چگالی - 0.687 گرم در سانتی متر مکعب، 8 برابر کمتر از زمین، زحل حتی سبک تر از آب است.

این اطلاعات ناقص است، با جزئیات بیشتر در مورد خواص کلی سیاره زحل، در زیر خواهیم نوشت.

زحل دارای 62 ماهواره است، در واقع حدود 40 درصد از ماهواره های منظومه شمسی ما به دور آن می چرخند. بسیاری از این ماهواره ها بسیار کوچک هستند و از زمین قابل مشاهده نیستند. دومی توسط فضاپیمای کاسینی کشف شد و دانشمندان انتظار دارند این فضاپیما در طول زمان حتی ماهواره های یخی بیشتری پیدا کند.

با وجود این واقعیت که زحل برای هر گونه حیاتی که ما می شناسیم بسیار خصمانه است، همدم آن انسلادوس یکی از مناسب ترین نامزدها برای جستجوی زندگی است. انسلادوس به دلیل وجود آبفشان های یخی در سطح خود قابل توجه است. مکانیزمی وجود دارد (احتمالاً اثر جزر و مد زحل) که گرمای کافی برای وجود آب مایع ایجاد می کند. برخی از دانشمندان بر این باورند که امکان وجود حیات در انسلادوس وجود دارد.

تشکیل سیاره

مانند بقیه سیارات، زحل حدود 4.6 میلیارد سال پیش از یک سحابی خورشیدی تشکیل شده است. این سحابی خورشیدی ابر وسیعی از گاز و غبار سرد بود که ممکن است با ابر دیگری یا شوک ابرنواختری برخورد کرده باشد. این رویداد آغاز فشرده سازی سحابی پیش خورشیدی با شکل گیری بیشتر منظومه شمسی بود.

ابر بیشتر و بیشتر منقبض شد تا اینکه یک پیش ستاره در مرکز شکل گرفت که توسط یک صفحه صاف از مواد احاطه شده بود. قسمت داخلی این دیسک حاوی عناصر سنگین تری بود و سیارات زمینی را تشکیل می داد، در حالی که ناحیه بیرونی کاملاً سرد بود و در واقع دست نخورده باقی مانده بود.

بیشتر و بیشتر سیاره های کوچک توسط مواد سحابی خورشیدی تشکیل می شدند. این سیاره های کوچک با هم برخورد کردند و در سیاره ها ادغام شدند. در مقطعی از تاریخ اولیه زحل، قمر آن با وسعت تقریباً 300 کیلومتر بر اثر گرانش از هم جدا شد و حلقه‌هایی ایجاد کرد که هنوز هم به دور سیاره می‌چرخند. در واقع، پارامترهای اصلی سیاره به طور مستقیم به محل شکل گیری آن و میزان گازی که می توانست جذب کند بستگی دارد.

از آنجایی که زحل از مشتری کوچکتر است، سریعتر سرد می شود. ستاره شناسان بر این باورند که به محض اینکه جو بیرونی آن تا 15 درجه کلوین سرد شد، هلیوم به صورت قطراتی متراکم شد که شروع به نزول به سمت هسته کردند. اصطکاک این قطرات سیاره را گرم کرده است و اکنون حدود 2.3 برابر بیشتر از انرژی دریافتی از خورشید منتشر می کند.

حلقه های تشکیل دهنده

نمای سیاره از فضا

وجه تمایز اصلی زحل حلقه ها هستند. حلقه ها چگونه شکل گرفتند؟ چندین نسخه وجود دارد. نظریه سنتی این است که حلقه ها تقریباً هم سن خود سیاره هستند و حداقل 4 میلیارد سال است که وجود داشته اند. در تاریخ اولیه این غول، یک ماهواره 300 کیلومتری خیلی به آن نزدیک شد و تکه تکه شد. همچنین این احتمال وجود دارد که این دو ماهواره با هم برخورد کرده باشند، یا یک دنباله دار یا سیارک به اندازه کافی بزرگ به ماهواره برخورد کند و درست در مدار از هم جدا شود.

فرضیه جایگزین تشکیل حلقه

فرضیه دیگر این است که ماهواره تخریب نشده است. در عوض، حلقه ها و همچنین خود سیاره از سحابی خورشیدی تشکیل شده اند.

اما مشکل اینجاست: یخ موجود در حلقه ها بیش از حد تمیز است. اگر حلقه‌ها همراه با زحل میلیاردها سال پیش تشکیل شده‌اند، باید انتظار داشت که کاملاً با خاک ناشی از تأثیر شهاب‌سنگ‌ها پوشانده شوند. اما امروزه می بینیم که آنها به اندازه ای خالص هستند که گویی کمتر از 100 میلیون سال پیش تشکیل شده اند.

این امکان وجود دارد که حلقه ها با چسبیدن و برخورد با یکدیگر دائماً مواد خود را تجدید می کنند و تعیین سن آنها را دشوار می کند. این یکی از معماهایی است که باید حل شود.

جو

مانند بقیه سیارات غول پیکر، اتمسفر زحل از 75 درصد هیدروژن و 25 درصد هلیوم تشکیل شده است و مقادیر کمی از مواد دیگر مانند آب و متان وجود دارد.

ویژگی های جو

ظاهر این سیاره در نور مرئی آرامتر از مشتری به نظر می رسد. این سیاره دارای رگه هایی از ابرها در اتمسفر است، اما آنها به رنگ نارنجی کم رنگ هستند و به طور ضعیف قابل مشاهده هستند. رنگ نارنجی به دلیل ترکیبات گوگردی موجود در جو آن است. علاوه بر گوگرد، مقادیر کمی نیتروژن و اکسیژن در اتمسفر فوقانی وجود دارد. این اتم ها با یکدیگر واکنش نشان می دهند و هنگامی که در معرض نور خورشید قرار می گیرند، مولکول های پیچیده ای را تشکیل می دهند که شبیه مه دود هستند. در طول موج‌های مختلف نور و همچنین تصاویر بهبودیافته کاسینی، جو بسیار دراماتیک‌تر و متلاطم‌تر به نظر می‌رسد.

باد در جو

اتمسفر این سیاره برخی از سریع ترین بادها را در منظومه شمسی تشکیل می دهد (سریع تر فقط در نپتون). فضاپیمای وویجر ناسا، که در کنار زحل پرواز کرد، سرعت بادها را اندازه گیری کرد، این سرعت در منطقه استوای سیاره 1800 کیلومتر در ساعت بود. طوفان‌های سفید بزرگ درون نوارهایی شکل می‌گیرند که به دور سیاره می‌چرخند، اما برخلاف مشتری، این طوفان‌ها فقط چند ماه دوام می‌آورند و جذب جو می‌شوند.

ابرهای قسمت مرئی جو از آمونیاک تشکیل شده اند و در 100 کیلومتری زیر قسمت فوقانی تروپوسفر (تروپوپوز) قرار دارند، جایی که دما تا 250- درجه سانتیگراد کاهش می یابد. در زیر این مرز، ابرها از آمونیوم تشکیل شده اند. هیدروسولفید و تقریباً 170 کیلومتر پایین تر هستند. در این لایه دما تنها 70- درجه سانتیگراد است. عمیق ترین ابرها آب هستند و در حدود 130 کیلومتری زیر تروپوپوز قرار دارند. دمای اینجا 0 درجه است.

هرچه پایین تر باشد، فشار و دما بیشتر می شود و گاز هیدروژن به آرامی به مایع تبدیل می شود.

شش ضلعی

یکی از عجیب ترین رویدادهای آب و هوایی که تاکنون کشف شده است، طوفان شش ضلعی شمالی است.

ابرهای شش ضلعی اطراف سیاره زحل برای اولین بار توسط وویجرهای 1 و 2 پس از بازدید از این سیاره بیش از سه دهه پیش کشف شد. اخیراً، شش ضلعی زحل با جزئیات بسیار با استفاده از فضاپیمای کاسینی ناسا، که در حال حاضر در مدار زحل در حال گردش است، عکسبرداری شده است. قطر شش ضلعی (یا گرداب شش ضلعی) حدود 25000 کیلومتر است. می تواند 4 سیاره مانند زمین را در خود جای دهد.

شش ضلعی دقیقاً با همان سرعت خود سیاره می چرخد. با این حال، قطب شمال این سیاره با قطب جنوب که یک طوفان عظیم در مرکز خود دارد با یک قیف غول پیکر متفاوت است. اندازه هر ضلع شش ضلعی حدود 13800 کیلومتر است و کل ساختار یک چرخش به دور محور را در 10 ساعت و 39 دقیقه درست مانند خود سیاره انجام می دهد.

دلیل تشکیل شش ضلعی

پس چرا گرداب در قطب شمال شش ضلعی است؟ اخترشناسان پاسخ 100 درصدی به این سوال را دشوار می دانند، اما یکی از کارشناسان و اعضای تیم مسئول طیف سنج بصری و مادون قرمز کاسینی گفت: «این طوفان بسیار عجیبی است، با اشکال هندسی دقیق با شش ضلع تقریباً یکسان. ما هرگز چنین چیزی را در سیارات دیگر ندیده ایم.»

گالری تصاویر جو این سیاره

زحل - سیاره طوفان ها

مشتری به دلیل طوفان های سهمگین خود شناخته می شود که به وضوح از طریق اتمسفر فوقانی به ویژه لکه قرمز بزرگ قابل مشاهده است. اما در زحل نیز طوفان هایی وجود دارد، اگرچه آنها چندان بزرگ و شدید نیستند، اما در مقایسه با طوفان های زمینی، به سادگی عظیم هستند.

یکی از بزرگ‌ترین طوفان‌ها، لکه سفید بزرگ یا بیضی بزرگ سفید بود که در سال 1990 توسط تلسکوپ فضایی هابل رصد شد. چنین طوفان هایی احتمالاً سالی یک بار در زحل (هر 30 سال زمینی یک بار) ظاهر می شوند.

اتمسفر و سطح

این سیاره شباهت زیادی به توپی دارد که تقریباً تماماً از هیدروژن و هلیوم ساخته شده است. چگالی و دمای آن با حرکت به عمق سیاره تغییر می کند.

ترکیب اتمسفر

جو بیرونی سیاره از 93 درصد هیدروژن مولکولی، بقیه هلیوم و مقادیر کمی آمونیاک، استیلن، اتان، فسفین و متان تشکیل شده است. این عناصر کمیاب هستند که نوارها و ابرهای قابل مشاهده ای را که در تصاویر می بینیم ایجاد می کنند.

هسته

نمودار طرح کلی ساختار زحل

بر اساس تئوری برافزایش، هسته این سیاره سنگی با جرم بزرگ است که برای جذب مقدار زیادی از گازها در سحابی خورشیدی اولیه کافی است. هسته آن، مانند دیگر غول‌های گازی، باید خیلی سریع‌تر از سیارات دیگر شکل بگیرد و عظیم شود تا با گازهای اولیه رشد کند.

این غول گازی به احتمال زیاد از اجزای سنگی یا یخی تشکیل شده است و چگالی کم آن نشان دهنده ترکیبات فلز مایع و سنگ در هسته است. این تنها سیاره ای است که چگالی آن کمتر از چگالی آب است. در هر صورت، ساختار درونی سیاره زحل بیشتر شبیه به توپی است که از شربت غلیظ با مخلوطی از قطعات سنگ ساخته شده است.

هیدروژن فلزی

هیدروژن فلزی موجود در هسته یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. میدان مغناطیسی ایجاد شده در این روش اندکی ضعیف تر از زمین است و تنها تا مدار بزرگترین ماهواره آن، تیتان، گسترش می یابد. تیتانیوم به ظهور ذرات یونیزه شده در مگنتوسفر سیاره کمک می کند که شفق های قطبی را در جو ایجاد می کنند. وویجر 2 فشار بالای باد خورشیدی را در مغناطیس کره سیاره کشف کرد. با توجه به اندازه گیری های انجام شده در همان ماموریت، میدان مغناطیسی تنها بیش از 1.1 میلیون کیلومتر گسترش می یابد.

اندازه سیاره

قطر استوایی این سیاره 120536 کیلومتر است که 9.44 برابر قطر زمین است. شعاع آن 60268 کیلومتر است که آن را به دومین سیاره بزرگ منظومه شمسی تبدیل می کند و پس از مشتری دومین سیاره است. او، مانند تمام سیارات دیگر، یک کروی مات است. این بدان معنی است که قطر استوایی آن بزرگتر از قطر اندازه گیری شده در سراسر قطب است. در مورد زحل، این فاصله به دلیل سرعت چرخش بالای سیاره بسیار قابل توجه است. قطر قطبی 108728 کیلومتر است که 9.796 درصد کمتر از قطر استوایی است، بنابراین شکل زحل بیضی است.

در اطراف زحل

طول روز

سرعت چرخش جو و خود سیاره را می توان با سه روش مختلف اندازه گیری کرد. اولین مورد اندازه گیری سرعت چرخش سیاره در لایه ابر در قسمت استوایی سیاره است. مدت چرخش آن 10 ساعت و 14 دقیقه است. اگر اندازه گیری ها در مناطق دیگر زحل انجام شود، سرعت چرخش 10 ساعت و 38 دقیقه و 25.4 ثانیه خواهد بود. تا به امروز، دقیق ترین روش برای اندازه گیری طول روز بر اساس اندازه گیری انتشار رادیویی است. این روش سرعت چرخش سیاره را معادل 10 ساعت و 39 دقیقه و 22.4 ثانیه می دهد. با وجود این اعداد، سرعت چرخش درون سیاره در زمان حاضر، اندازه گیری دقیق غیرممکن است.

باز هم قطر استوایی این سیاره 120536 کیلومتر و قطر قطبی آن 108728 کیلومتر است. مهم است بدانیم چرا این تفاوت در این اعداد بر سرعت چرخش سیاره تأثیر می گذارد. در سایر سیارات غول پیکر نیز وضعیت به همین منوال است، به خصوص تفاوت در چرخش قسمت های مختلف سیاره در مشتری بیان می شود.

طول روز با توجه به انتشار رادیویی سیاره

با کمک گسیل رادیویی که از نواحی داخلی زحل می آید، دانشمندان توانستند دوره چرخش آن را تعیین کنند. ذرات باردار محبوس شده در میدان مغناطیسی آن هنگام تعامل با میدان مغناطیسی زحل، امواج رادیویی را در حدود 100 کیلوهرتز منتشر می کنند.

کاوشگر وویجر انتشارات رادیویی سیاره را به مدت 9 ماه در دهه 1980 اندازه گیری کرد و چرخش آن 10 ساعت و 39 دقیقه و 24 ثانیه و با خطای 7 ثانیه تعیین شد. فضاپیمای اولیس نیز 15 سال بعد اندازه گیری کرد و نتیجه 10 ساعت و 45 دقیقه و 45 ثانیه با خطای 36 ثانیه داشت.

به نظر می رسد کل 6 دقیقه تفاوت! یا چرخش سیاره در طول سال ها کند شده است یا چیزی را از دست داده ایم. کاوشگر بین سیاره ای کاسینی همان انتشارات رادیویی را با طیف سنج پلاسما اندازه گیری کرد و دانشمندان دریافتند که علاوه بر تفاوت 6 دقیقه ای در اندازه گیری های 30 ساله، دریافتند که چرخش نیز یک درصد در هفته تغییر می کند.

دانشمندان بر این باورند که این ممکن است به دلیل دو چیز باشد: باد خورشیدی که از خورشید می‌آید در اندازه‌گیری‌ها اختلال ایجاد می‌کند و ذرات آبفشان‌های انسلادوس بر میدان مغناطیسی تأثیر می‌گذارند. هر دوی این عوامل باعث می شوند که انتشار رادیویی متفاوت باشد و می توانند نتایج متفاوتی را به طور همزمان ایجاد کنند.

داده های جدید

در سال 2007، مشخص شد که برخی از منابع نقطه ای انتشار رادیویی از سیاره با سرعت چرخش زحل مطابقت ندارد. برخی از دانشمندان معتقدند که این تفاوت به دلیل برخورد ماهواره انسلادوس است. بخار آب این آبفشان ها وارد مدار سیاره شده و یونیزه می شود و در نتیجه میدان مغناطیسی سیاره را تحت تاثیر قرار می دهد. این امر چرخش میدان مغناطیسی را کند می کند، اما در مقایسه با چرخش خود سیاره به میزان قابل توجهی نیست. تخمین‌های کنونی این است که چرخش زحل، بر اساس اندازه‌گیری‌های مختلف از فضاپیمای کاسینی، وویجر و پایونیر، تا سپتامبر 2007، 10 ساعت و 32 دقیقه و 35 ثانیه است.

همانطور که توسط کاسینی گزارش شده است، ویژگی های کلیدی سیاره نشان می دهد که باد خورشیدی محتمل ترین دلیل برای تفاوت در داده ها است. تفاوت در اندازه گیری چرخش میدان مغناطیسی هر 25 روز رخ می دهد که مربوط به دوره چرخش خورشید است. سرعت باد خورشیدی نیز دائما در حال تغییر است که باید به آن توجه کرد. انسلادوس می تواند تغییرات طولانی مدت ایجاد کند.

جاذبه زمین

زحل یک سیاره غول پیکر است و سطح جامد ندارد و چیزی که نمی توان دید سطح آن است (ما فقط لایه ابر بالایی را می بینیم) و نیروی گرانش را احساس می کنیم. اما بیایید تصور کنیم که مرز مشروط خاصی وجود دارد که با سطح خیالی آن مطابقت دارد. اگر بتوانید روی سطح بایستید، نیروی گرانش روی سیاره چقدر خواهد بود؟

اگرچه زحل جرمی بزرگتر از زمین دارد (دومین جرم بزرگ منظومه شمسی، پس از مشتری)، اما همچنین "سبک ترین" در بین تمام سیارات منظومه شمسی است. نیروی گرانش واقعی در هر نقطه از سطح خیالی آن 91 درصد نیروی گرانش زمین خواهد بود. به عبارت دیگر، اگر ترازو شما وزن شما را برابر با 100 کیلوگرم بر روی زمین نشان دهد (اوه، وحشتناک!)، در "سطح" زحل، وزن شما 92 کیلوگرم است (کمی بهتر است، اما باز هم).

برای مقایسه، در "سطح" مشتری نیروی گرانش 2.5 برابر بیشتر از زمین است. در مریخ فقط 1/3 و در ماه 1/6.

چه چیزی باعث می شود نیروی گرانش اینقدر ضعیف باشد؟ این سیاره غول پیکر عمدتاً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است که در همان ابتدای شکل گیری منظومه شمسی انباشته شده است. این عناصر در ابتدای پیدایش کیهان در نتیجه انفجار بزرگ شکل گرفتند. این به دلیل این واقعیت است که این سیاره دارای چگالی بسیار کم است.

دمای سیاره

عکس فوری وویجر 2

بالاترین لایه اتمسفر که در مرز فضا قرار دارد، دارای دمای 150- درجه سانتیگراد است. اما با فرو رفتن در جو، فشار افزایش می یابد و دما به همان نسبت افزایش می یابد. در هسته سیاره، دما می تواند به 11700 درجه سانتیگراد برسد. اما دما کجاست تا این حد بالا؟ این به دلیل وجود مقدار زیادی هیدروژن و هلیوم است که با فرو رفتن در روده های سیاره، منقبض شده و هسته را گرم می کند.

به لطف انقباض گرانشی، این سیاره در واقع گرما تولید می کند و 2.5 برابر بیشتر از آنچه از خورشید دریافت می کند، انرژی آزاد می کند.

در پایین لایه ابر که از یخ آب تشکیل شده است، دمای متوسط ​​23- درجه سانتیگراد است. بالای این لایه یخ هیدروسولفید آمونیوم با دمای متوسط ​​93- درجه سانتیگراد قرار دارد. در بالای آن ابرهایی از یخ آمونیاک وجود دارد که جو را به رنگ نارنجی و زرد در می آورد.

زحل چه شکلی است و چه رنگی دارد

حتی هنگامی که از طریق یک تلسکوپ کوچک مشاهده می شود، رنگ این سیاره به صورت زرد کم رنگ با ته رنگ های نارنجی دیده می شود. با تلسکوپ‌های قوی‌تر مانند هابل یا تماشای تصاویر گرفته شده توسط فضاپیمای کاسینی ناسا، لایه‌های نازکی از ابرها و طوفان‌ها که از ترکیبی از سفید و نارنجی تشکیل شده‌اند را می‌توان دید. اما چه چیزی به زحل این رنگ را می دهد؟

مانند مشتری، این سیاره تقریباً به طور کامل از هیدروژن، با مقدار کمی هلیوم، و همچنین مقادیر کمی از ترکیبات دیگر مانند آمونیاک، بخار آب و انواع هیدروکربن های ساده تشکیل شده است.

فقط لایه ابر بالایی که عمدتاً از بلورهای آمونیاک تشکیل شده است، مسئول رنگ سیاره است و لایه ابر پایینی یا هیدروسولفید آمونیوم یا آب است.

زحل الگوی جوی راه راه دارد، بسیار شبیه مشتری، اما این نوارها در اطراف استوا بسیار کم نورتر و گسترده تر هستند. همچنین فاقد طوفان های طولانی مدت است - چیزی شبیه لکه قرمز بزرگ - که اغلب با نزدیک شدن مشتری به انقلاب تابستانی نیمکره شمالی رخ می دهد.

برخی از عکس های به اشتراک گذاشته شده توسط کاسینی مانند اورانوس آبی به نظر می رسند. اما احتمالاً به این دلیل است که ما پراکندگی نور را از دیدگاه کاسینی می بینیم.

ترکیب بندی

زحل در آسمان شب

حلقه های اطراف سیاره برای صدها سال تخیل مردم را به خود جلب کرده است. همچنین طبیعی بود که بخواهیم بدانیم این سیاره از چه چیزی ساخته شده است. از طریق روش های مختلف، دانشمندان دریافته اند که ترکیب شیمیایی زحل 96 درصد هیدروژن، 3 درصد هلیوم و 1 درصد عناصر مختلف است که شامل متان، آمونیاک، اتان، هیدروژن و دوتریوم است. برخی از این گازها را می توان در جو آن در حالت مایع و مذاب یافت.

وضعیت گازها با افزایش فشار و دما تغییر می کند. در بالای ابرها، با کریستال های آمونیاک، در پایین ابرها با هیدروسولفید آمونیوم و / یا آب مواجه خواهید شد. در زیر ابرها فشار اتمسفر افزایش می یابد که باعث افزایش دما و تبدیل هیدروژن به مایع می شود. همانطور که به عمق سیاره می روید، فشار و دما همچنان افزایش می یابد. در نتیجه، در هسته، هیدروژن فلزی می شود و به این حالت خاص تجمع می رسد. اعتقاد بر این است که این سیاره دارای یک هسته شل است که علاوه بر هیدروژن از سنگ و برخی فلزات نیز تشکیل شده است.

اکتشافات فضایی مدرن منجر به اکتشافات زیادی در منظومه زحل شده است. تحقیقات با پرواز فضاپیمای پایونیر 11 در سال 1979 آغاز شد. این مأموریت کشف کرد که Ring F. Voyager 1 تا سال بعد پرواز کرد و جزئیات سطح برخی از ماهواره های خود را به زمین فرستاد. او همچنین ثابت کرد که جو تیتان نسبت به نور مرئی شفاف نیست. در سال 1981، وویجر 2 از زحل بازدید کرد و تغییرات جو را شناسایی کرد و همچنین وجود شکاف ماکسول و کیلر را تأیید کرد که اولین بار توسط وویجر 1 مشاهده شد.

پس از وویجر 2، فضاپیمای کاسینی-هویگنس وارد این سیستم شد که در سال 2004 وارد مدار سیاره زمین شد؛ در این مقاله می‌توانید درباره ماموریت آن بیشتر بخوانید.

تابش - تشعشع

زمانی که فضاپیمای کاسینی ناسا برای اولین بار به این سیاره رسید، طوفان های رعد و برق و کمربند تشعشعی را در اطراف سیاره شناسایی کرد. او حتی یک کمربند تشعشعی جدید در داخل حلقه سیاره پیدا کرد. کمربند تشعشعی جدید در 139000 کیلومتری مرکز زحل قرار دارد و تا 362000 کیلومتر امتداد دارد.

شفق شمالی در زحل

ویدئویی که شمال را نشان می دهد، از تصاویر تلسکوپ هابل و فضاپیمای کاسینی ایجاد شده است.

به دلیل وجود میدان مغناطیسی، ذرات باردار خورشید توسط مگنتوسفر گرفته شده و کمربند تابشی تشکیل می دهند. این ذرات باردار در امتداد خطوط میدان نیروی مغناطیسی حرکت می کنند و با جو سیاره برخورد می کنند. مکانیسم وقوع شفق قطبی مشابه زمین است، اما به دلیل ترکیب متفاوت جو، شفق های غول پیکر بر خلاف شفق های سبز روی زمین، بنفش هستند.

شفق زحل از طریق تلسکوپ هابل

گالری تصاویر شفق قطبی

نزدیکترین همسایه ها

نزدیکترین سیاره به زحل چیست؟ بستگی به این دارد که در حال حاضر کجا در مدار قرار دارد و همچنین به موقعیت سیارات دیگر.

برای بیشتر مدار، نزدیکترین سیاره است. زمانی که زحل و مشتری در حداقل فاصله خود از یکدیگر قرار دارند، تنها 655 میلیون کیلومتر از یکدیگر فاصله دارند.

وقتی سیارات زحل در دو طرف مخالف یکدیگر قرار می گیرند، گاهی اوقات سیارات زحل بسیار به یکدیگر نزدیک می شوند و در این لحظه 1.43 میلیارد کیلومتر از یکدیگر فاصله دارند.

اطلاعات کلی

حقایق سیاره زیر بر اساس بولتن های سیاره ای ناسا است.

وزن - 568.46 x 10 * 24 کیلوگرم

حجم: 82,713 x 10 * 10 km3

شعاع متوسط: 58232 کیلومتر

قطر متوسط: 116 464 کیلومتر

چگالی: 0.687 گرم بر سانتی متر مکعب

سرعت اول فضا: 35.5 کیلومتر بر ثانیه

شتاب سقوط آزاد: 10.44 متر بر ثانیه

ماهواره های طبیعی: 62

فاصله از خورشید (نیمه محور اصلی مدار): 1.43353 میلیارد کیلومتر

دوره مداری: 10759.22 روز

حضیض: 1.35255 میلیارد کیلومتر

Aphelios: 1.5145 میلیارد کیلومتر

سرعت مداری: 9.69 کیلومتر بر ثانیه

شیب مدار: 2.485 درجه

گریز از مرکز مداری: 0.0565

دوره چرخش Sidereal: 10.656 ساعت

دوره چرخش حول محور: 10.656 ساعت

شیب محوری: 26.73 درجه

چه کسی کشف کرد: از دوران ماقبل تاریخ شناخته شده است

حداقل فاصله از زمین: 1.1955 میلیارد کیلومتر

حداکثر فاصله از زمین: 1.6585 میلیارد کیلومتر

حداکثر قطر ظاهری از زمین: 20.1 ثانیه قوس

حداقل قطر ظاهری از زمین: 14.5 ثانیه قوس

قدر ظاهری (حداکثر): 0.43 قدر

تاریخ

تصویر فضایی که توسط تلسکوپ هابل گرفته شده است

این سیاره به وضوح با چشم غیرمسلح قابل مشاهده است، بنابراین تشخیص اینکه این سیاره برای اولین بار چه زمانی کشف شد دشوار است. چرا این سیاره زحل نام دارد؟ این نام از خدای رومی برداشت نامگذاری شده است - این خدا با خدای یونانی کرونوس مطابقت دارد. به همین دلیل است که ریشه این نام رومی است.

گالیله

زحل و حلقه‌های آن یک راز بود تا اینکه گالیله برای اولین بار تلسکوپ بدوی اما فعال خود را ساخت و در سال 1610 به سیاره نگاه کرد. البته گالیله چیزی را که می‌دید نمی‌فهمید و فکر می‌کرد که حلقه‌ها ماهواره‌های بزرگی در دو طرف سیاره هستند. این قبل از آن بود که کریستین هویگنز از بهترین تلسکوپ استفاده کند تا ببیند که آنها در واقع ماهواره نیستند، بلکه حلقه هستند. هویگنس همچنین اولین کسی بود که بزرگترین ماهواره، تیتان را کشف کرد. علیرغم این واقعیت که دید سیاره به آن اجازه می دهد تقریباً از همه جا مشاهده شود، ماهواره های آن مانند حلقه ها فقط از طریق تلسکوپ قابل مشاهده هستند.

ژان دومینیک کاسینی

او شکافی را در حلقه‌ها کشف کرد که بعدها کاسینی نامیده شد و اولین کسی بود که 4 ماهواره سیاره را کشف کرد: یاپتوس، رئا، تتیس و دیون.

ویلیام هرشل

در سال 1789، ستاره شناس ویلیام هرشل دو قمر دیگر را کشف کرد - میماس و انسلادوس. و در سال 1848 دانشمندان بریتانیایی ماهواره ای به نام هایپریون را کشف کردند.

قبل از پرواز فضاپیما به این سیاره، با وجود این واقعیت که شما حتی می توانید این سیاره را با چشم غیرمسلح هم ببینید، چیز زیادی در مورد آن نمی دانستیم. در دهه های 70 و 80، ناسا فضاپیمای پایونیر 11 را به فضا پرتاب کرد که با عبور از 20000 کیلومتری لایه ابر این سیاره، اولین فضاپیمایی بود که از زحل بازدید کرد. به دنبال آن وویجر 1 در سال 1980 و وویجر 2 در آگوست 1981 پرتاب شدند.

در ژوئیه 2004، فضاپیمای کاسینی ناسا به منظومه زحل رسید و بر اساس نتایج مشاهدات، دقیق ترین توصیف از سیاره زحل و منظومه آن را گردآوری کرد. کاسینی نزدیک به 100 دور به دور قمر تیتان، چندین بار به دور بسیاری از قمرهای دیگر، و هزاران تصویر از این سیاره و قمرهای آن برای ما ارسال کرده است. کاسینی 4 قمر جدید، یک حلقه جدید و دریاهایی از هیدروکربن های مایع را در تیتان کشف کرد.

انیمیشن توسعه یافته پرواز کاسینی در منظومه زحل

حلقه

آنها از ذرات یخی که به دور سیاره می چرخند تشکیل شده اند. چندین حلقه اصلی وجود دارد که به وضوح از زمین قابل مشاهده هستند و ستاره شناسان از نامگذاری های خاصی برای هر یک از حلقه های زحل استفاده می کنند. اما سیاره زحل واقعا چند حلقه دارد؟

حلقه ها: نمایی از کاسینی

ما سعی خواهیم کرد به این سوال پاسخ دهیم. خود حلقه ها به قسمت های زیر تقسیم می شوند. دو قسمت متراکم حلقه A و B مشخص می شوند، آنها توسط یک شکاف کاسینی و به دنبال آن حلقه C از هم جدا می شوند. که بیرونی ترین ... بنابراین چند حلقه پایه وجود دارد؟ درست است - 8!

این سه حلقه اصلی و 5 حلقه گرد و غبار بخش عمده را تشکیل می دهند. اما چند حلقه دیگر وجود دارد، به عنوان مثال Janus، Meton، Pallen، و همچنین قوس های حلقه Anfa.

همچنین حلقه‌ها و شکاف‌های کوچک‌تری در حلقه‌های مختلف وجود دارد که شمارش آنها دشوار است (به عنوان مثال، شکاف انکه، شکاف هویگنس، شکاف داوز و بسیاری دیگر). مشاهده بیشتر حلقه ها باعث می شود تا پارامترها و تعداد آنها مشخص شود.

حلقه های ناپدید شدن

به دلیل شیب مدار سیاره، حلقه ها هر 14-15 سال یکبار به صورت لبه قابل مشاهده می شوند و به دلیل نازک بودن بسیار، در واقع از میدان دید ناظران زمین محو می شوند. در سال 1612، گالیله متوجه شد که ماهواره های کشف شده در جایی ناپدید شده اند. وضعیت آنقدر عجیب بود که گالیله حتی رصدهای سیاره را رها کرد (به احتمال زیاد در نتیجه فروپاشی امیدها!). او این حلقه ها را دو سال قبل کشف کرده بود (و آنها را با همراهان اشتباه می گرفت) و فورا مجذوب آنها شد.

پارامترهای حلقه

گاهی اوقات این سیاره را "مروارید منظومه شمسی" می نامند زیرا سیستم حلقه ای آن شبیه تاج است. این حلقه ها از گرد و غبار، سنگ و یخ تشکیل شده اند. به همین دلیل است که حلقه ها متلاشی نمی شوند، زیرا انتگرال نیست، بلکه از میلیاردها ذره تشکیل شده است. برخی از مواد موجود در سیستم حلقه‌ای به اندازه دانه‌های شن است و برخی از اجسام بزرگ‌تر از ساختمان‌های بلند هستند و قطر آنها به یک کیلومتر می‌رسد. حلقه ها از چه چیزی ساخته شده اند؟ بیشتر ذرات یخ هستند، اگرچه حلقه های گرد و غبار وجود دارد. قابل توجه است که هر حلقه با سرعت متفاوتی نسبت به سیاره می چرخد. چگالی متوسط ​​حلقه های این سیاره به قدری کم است که ستاره ها را می توان از میان آنها دید.

زحل تنها سیاره ای نیست که دارای سیستم حلقه ای است. همه غول های گازی حلقه دارند. حلقه های زحل متمایز هستند زیرا بزرگترین و درخشان ترین حلقه ها هستند. این حلقه ها تقریباً یک کیلومتر ضخامت دارند و مساحتی تا 482000 کیلومتر از مرکز سیاره را در بر می گیرند.

نام حلقه های زحل بر اساس ترتیب یافتن آنها به ترتیب حروف الفبا ذکر شده است. این باعث می‌شود حلقه‌ها کمی گیج‌کننده باشند و آن‌ها را از نظم سیاره خارج کند. در زیر لیستی از حلقه های اصلی و فضاهای بین آنها و همچنین فاصله از مرکز سیاره و عرض آنها آورده شده است.

صداهای زنگ

در این ویدیوی عالی، صداهای سیاره زحل را می شنوید، که انتشار رادیویی سیاره به صدا تبدیل شده است. تشعشعات رادیویی با برد کیلومتری همراه با شفق های قطبی روی این سیاره تولید می شوند.

طیف‌سنج پلاسما کاسینی اندازه‌گیری‌هایی با وضوح بالا انجام داد که به دانشمندان اجازه می‌داد امواج رادیویی را با تغییر فرکانس به صوت تبدیل کنند.

ظاهر حلقه ها

حلقه ها چگونه به وجود آمدند؟ ساده ترین پاسخ به این که چرا این سیاره حلقه هایی دارد و از چه چیزی تشکیل شده است این است که این سیاره در فواصل مختلف از خود گرد و غبار و یخ زیادی جمع کرده است. این عناصر به احتمال زیاد توسط گرانش به دام افتاده بودند. اگرچه برخی معتقدند که آنها در نتیجه انهدام یک ماهواره کوچک که بیش از حد به سیاره نزدیک شد و در محدوده Roche افتاد و در نتیجه توسط خود سیاره تکه تکه شد، تشکیل شدند.

برخی از دانشمندان حدس می زنند که تمام مواد موجود در حلقه ها محصول برخورد بین ماهواره ها و سیارک ها یا دنباله دارها است. پس از این برخورد، بقایای سیارک ها توانستند از کشش گرانشی سیاره بگریزند و حلقه هایی تشکیل دهند.

صرف نظر از اینکه کدام یک از این نسخه ها صحیح است، حلقه ها کاملاً چشمگیر هستند. در واقع زحل ارباب حلقه هاست. پس از کاوش در حلقه ها، لازم است سیستم حلقه ای سیارات دیگر: نپتون، اورانوس و مشتری را مطالعه کنید. هر یک از این سیستم‌ها ضعیف‌تر هستند، اما هنوز هم در نوع خود جالب هستند.

گالری عکس فوری حلقه

زندگی در زحل

تصور سیاره ای کمتر مهمان نوازتر از زحل برای زندگی دشوار است. این سیاره تقریباً به طور کامل از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است و مقدار کمی از یخ آب در ابر پایینی وجود دارد. دمای بالای ابرها می تواند تا -150 درجه سانتیگراد کاهش یابد.

با پایین آمدن به جو، فشار و دما افزایش می یابد. اگر دما به اندازه ای گرم باشد که آب یخ نزند، فشار اتمسفر در این سطح به اندازه چند کیلومتری زیر اقیانوس زمین است.

زندگی در ماهواره های این سیاره

برای یافتن حیات، دانشمندان پیشنهاد می کنند به ماهواره های این سیاره نگاه کنند. آنها از مقادیر قابل توجهی یخ آب تشکیل شده اند و برهم کنش گرانشی آنها با زحل احتمالاً درون آنها را گرم نگه می دارد. ماهواره انسلادوس به داشتن آبفشان های آب بر روی سطح خود معروف است که تقریباً به طور مداوم فوران می کنند. این امکان وجود دارد که ذخایر عظیمی از آب گرم در زیر پوسته یخی (تقریباً مانند اروپا) داشته باشد.

قمر دیگری به نام تیتان دارای دریاچه ها و دریاهایی از هیدروکربن های مایع است و مکانی است که به طور بالقوه می تواند حیات ایجاد کند. ستاره شناسان بر این باورند که تیتان از نظر ترکیب بسیار شبیه به زمین در تاریخ اولیه آن است. پس از تبدیل شدن خورشید به یک کوتوله قرمز (در 4-5 میلیارد سال)، دمای ماهواره برای منشأ و حفظ حیات مطلوب خواهد بود و مقدار زیادی هیدروکربن، از جمله هیدروکربن های پیچیده، "سوپ" اولیه خواهد بود. ".

موقعیت در آسمان

زحل و شش قمر آن، عکس آماتور

زحل به عنوان یک ستاره نسبتاً درخشان در آسمان قابل مشاهده است. مختصات فعلی سیاره به بهترین وجه در برنامه های تخصصی سیاره نما، به عنوان مثال، استلاریوم، روشن می شود و رویدادهای مربوط به پوشش یا عبور آن از یک منطقه خاص و همچنین همه چیز در مورد سیاره زحل در مقاله 100 نجومی قابل مشاهده است. رویدادهای سال رویارویی سیاره همیشه فرصتی برای نگاه کردن به آن با حداکثر جزئیات فراهم می کند.

نزدیکترین تقابل

با دانستن زودگذر این سیاره و قدر آن، یافتن زحل در آسمان پرستاره دشوار نخواهد بود. با این حال، اگر تجربه کمی دارید، پیدا کردن آن ممکن است زمان زیادی طول بکشد، بنابراین توصیه می‌کنیم از تلسکوپ‌های آماتور با پایه Go-To استفاده کنید. از یک تلسکوپ با پایه Go-To استفاده کنید و نیازی به دانستن مختصات سیاره یا جایی که اکنون می توانید آن را ببینید ندارید.

پرواز به سیاره

سفر فضایی به زحل چقدر طول می کشد؟ بسته به مسیری که می‌روید، ممکن است زمان پرواز متفاوت باشد.

به عنوان مثال: پایونیر 11 شش سال و نیم طول کشید تا به این سیاره برسد. وویجر 1 سه سال و دو ماه، وویجر 2 چهار سال و فضاپیمای کاسینی شش سال و نه ماه طول کشید! فضاپیمای نیوهورایزنز از زحل به عنوان سکوی پرشی گرانشی در مسیر خود به سمت پلوتو استفاده کرد و دو سال و چهار ماه پس از پرتاب به آنجا رسید. چرا این تفاوت فاحش در زمان پرواز وجود دارد؟

اولین عاملی که زمان پرواز را تعیین می کند

بیایید در نظر بگیریم که آیا این فضاپیما مستقیماً به سمت زحل پرتاب می شود یا همزمان از سایر اجرام آسمانی به عنوان تیرکمان بچه گانه استفاده می کند؟

دومین عاملی که زمان پرواز را تعیین می کند

این یک نوع موتور فضاپیما است و عامل سوم این است که آیا قرار است بر فراز این سیاره پرواز کنیم یا وارد مدار آن شویم.

با در نظر گرفتن این عوامل، اجازه دهید نگاهی به ماموریت های ذکر شده در بالا بیاندازیم. پایونیر 11 و کاسینی قبل از حرکت به سمت زحل از تأثیر گرانشی سیارات دیگر استفاده کردند. این پروازهای بدنه‌های دیگر سال‌های بیشتری را به یک سفر طولانی اضافه کردند. وویجر 1 و 2 در مسیر خود به زحل فقط از مشتری استفاده کردند و بسیار سریعتر به آن رسیدند. کشتی نیوهورایزنز چندین مزیت متمایز نسبت به سایر کاوشگرها داشت. دو مزیت اصلی این است که سریع ترین و پیشرفته ترین موتور را دارد و در مسیری کوتاه به سمت زحل در مسیر خود به سمت پلوتون پرتاب شد.

مراحل تحقیق

عکس پانوراما از زحل که در 19 جولای 2013 توسط دستگاه کاسینی گرفته شده است. در حلقه خالی سمت چپ - نقطه سفید انسلادوس است. زمین در زیر و سمت راست مرکز تصویر قابل مشاهده است.

در سال 1979، اولین فضاپیما به این سیاره غول پیکر رسید.

پیشگام 11

پایونیر 11 که در سال 1973 ایجاد شد، به دور مشتری چرخید و از گرانش سیاره برای تغییر مسیر آن به سمت زحل استفاده کرد. او در 1 سپتامبر 1979 با عبور از 22000 کیلومتری بالای لایه ابری سیاره به سراغ او آمد. برای اولین بار در تاریخ، او مطالعات نزدیکی از زحل انجام داد و عکس های نزدیک از این سیاره را مخابره کرد و حلقه ای ناشناخته را کشف کرد.

ویجر 1

کاوشگر وویجر 1 ناسا فضاپیمای بعدی بود که در 12 نوامبر 1980 از این سیاره بازدید کرد. این سیاره 124000 کیلومتر از لایه ابری سیاره پرواز کرد و جریانی از عکس های واقعا گرانبها را به زمین فرستاد. آنها تصمیم گرفتند وویجر 1 را برای پرواز به دور ماهواره تیتان بفرستند و برادر دوقلویش وویجر 2 را به سیارات غول پیکر دیگر بفرستند. در نتیجه، معلوم شد که این دستگاه، اگرچه اطلاعات علمی زیادی را منتقل می‌کرد، اما سطح تیتان را نمی‌دید، زیرا نسبت به نور مرئی مات است. بنابراین، در واقع، این کشتی برای خوشحالی بزرگترین ماهواره که دانشمندان به آن امید زیادی داشتند، اهدا شد و در نهایت یک توپ نارنجی را دیدند، بدون هیچ جزئیاتی.

ویجر 2

مدت کوتاهی پس از پرواز وویجر 1، وویجر 2 به منظومه زحل پرواز کرد و برنامه تقریباً مشابهی را انجام داد. در 26 آگوست 1981 به این سیاره رسید. او علاوه بر این که در فاصله 100800 کیلومتری به دور این سیاره می چرخید، نزدیک به انسلادوس، تتیس، هایپریون، یاپتوس، فیبی و تعدادی قمر دیگر پرواز کرد. وویجر 2 با دریافت شتاب گرانشی از سیاره به سمت اورانوس (پرواز موفقیت آمیز در سال 1986) و نپتون (پرواز موفق در سال 1989) حرکت کرد و پس از آن به سفر خود به سمت مرزهای منظومه شمسی ادامه داد.

کاسینی-هویگنز

نماهایی از زحل از دستگاه کاسینی

کاوشگر کاسینی-هویگنس ناسا که در سال 2004 وارد شد، توانست واقعاً سیاره را از یک مدار ثابت مطالعه کند. این فضاپیما به عنوان بخشی از ماموریت خود، کاوشگر هویگنس را به سطح تیتان رساند.

10 تصویر برتر از کاسینی

کاسینی اکنون ماموریت اصلی خود را به پایان رسانده و سال ها به مطالعه منظومه زحل و قمرهای آن ادامه داده است. از جمله اکتشافات او می توان به کشف آبفشان در انسلادوس، دریاها و دریاچه های هیدروکربن روی تیتان، حلقه ها و ماهواره های جدید و همچنین داده ها و عکس هایی از سطح تیتان اشاره کرد. دانشمندان قصد دارند ماموریت کاسینی را در سال 2017 به دلیل کاهش بودجه اکتشاف سیاره ناسا تکمیل کنند.

ماموریت های آینده

ماموریت بعدی سیستم تیتان زحل (TSSM) نه زودتر از سال 2020، بلکه بسیار دیرتر از آن انتظار می رود. این دستگاه با استفاده از مانورهای گرانشی در نزدیکی زمین و زهره می‌تواند در سال ۲۰۲۹ به زحل برسد.

یک برنامه پروازی چهار ساله در نظر گرفته شده است که در آن 2 سال برای مطالعه خود سیاره، 2 ماه برای مطالعه سطح تیتان که فرودگر در آن مشارکت خواهد داشت و 20 ماه برای مطالعه ماهواره در نظر گرفته شده است. از مدار روسیه احتمالا در این پروژه واقعا جاه طلبانه شرکت خواهد کرد. مشارکت آینده آژانس فدرال Roscosmos در حال حاضر مورد بحث قرار گرفته است. در حالی که این ماموریت هنوز محقق نشده است، اما ما هنوز این فرصت را داریم که از تصاویر خارق العاده کاسینی که او به طور منظم ارسال می کند و همه به آن دسترسی دارند، فقط چند روز پس از ارسال آنها به زمین لذت ببریم. از اکتشاف خود در زحل لذت ببرید!

پاسخ به رایج ترین سوالات

1. سیاره زحل به نام چه کسی نامگذاری شد؟ به افتخار خدای باروری رومی.
2. کیوان کیوان کشف شد؟ از زمان های قدیم شناخته شده است و نمی توان تعیین کرد که چه کسی برای اولین بار تشخیص داد که این یک سیاره است.
3. فاصله زحل تا خورشید چقدر است؟ میانگین فاصله از خورشید 1.43 میلیارد کیلومتر یا 9.58 AU است.
4. چگونه آن را در آسمان پیدا کنیم؟ بهتر است از نمودارهای جستجو و نرم افزارهای تخصصی مانند Stellarium استفاده کنید.
5. مختصات جفت چیست؟ از آنجایی که این یک سیاره است، مختصات آن تغییر می کند، می توانید در منابع تخصصی نجومی، زودگذر زحل را بیابید.

سیاره زحل یکی از درخشان ترین اجرام در آسمان پرستاره ماست. ویژگی بارز آن وجود حلقه است. برای اولین بار، G. Galileo آنها را در سال 1610 دید، اما متوجه نشد که چیست، زیرا نوشته بود که زحل از قطعات تشکیل شده است.

نیم قرن بعد، ریاضیدان، فیزیکدان و ستاره شناس هلندی کریستین هویگنس(1629-1695) گزارش داد که زحل حلقه ای دارد و در سال 1675 ستاره شناس مشهور ایتالیایی و فرانسوی ژان دومینیک کاسینی(1625-1712) شکافی بین حلقه ها کشف کرد.

این حلقه ها حتی با یک تلسکوپ کوچک از زمین قابل مشاهده هستند. آنها از هزاران هزار قطعه کوچک جامد سنگ و یخ تشکیل شده اند که به دور سیاره می چرخند. هر 14 تا 15 سال یک بار، حلقه های زحل از زمین قابل مشاهده نیستند، زیرا آنها به سمت لبه می چرخند.

مشخصات کلی سیاره زحل

بنابراین، زحل یک توپ جامد نیست، بلکه از گاز و مایع تشکیل شده است، بخش‌های استوایی آن سریع‌تر از نواحی دور قطبی می‌چرخند: در قطب‌ها، یک دور حدود 26 دقیقه کندتر کامل می‌شود.

یکی از ویژگی های زحل این است که تنها سیاره منظومه شمسی است که چگالی آن کمتر از آب است. جو زحل بسیار متراکم است و از 94 درصد هیدروژن و 6 درصد هلیوم تشکیل شده است. دمای سطح سیاره 150 درجه سانتیگراد است.

سرعت بادها در زحل به عرض جغرافیایی مکان بستگی دارد و به 500 متر در ثانیه می رسد که سه برابر بیشتر از مشتری است. طوفان ها در جو زحل مکرر هستند، اگرچه به اندازه لکه قرمز معروف مشتری قدرتمند نیستند. به طور خاص، لکه قهوه ای بزرگ در زحل کشف شده است.

این سیاره دارای هشت ماهواره اصلی بزرگ و تعداد زیادی ماهواره کوچک است.

بیشتر ماهواره ها از یخ تشکیل شده اند: چگالی آنها از 1400 کیلوگرم بر متر مکعب تجاوز نمی کند. بزرگترین ماهواره ها دارای هسته سنگی هستند. تقریباً همه ماهواره ها همیشه با یک طرف به سمت سیاره می چرخند.

بزرگترین قمر زحل تیتان است. از نظر اندازه، از سیاره عطارد پیشی می گیرد. قطر آن 5150 کیلومتر است. در سال 1655 توسط کریستین هویگنس افتتاح شد. تیتان دارای اقیانوس ها، دریاها، قاره ها است. دما 180 درجه سانتیگراد است. این ماه در فضای نارنجی متان و اتان پوشانده شده است.

ماهواره انسلادوس سبک ترین جسم منظومه شمسی است که ظاهراً با لایه نازکی از یخ پوشیده شده است. دو دهانه بزرگ در این قمر زحل به نام علی بابا و علاءالدین نامگذاری شده اند.

هایپریون یک ماهواره تیره با شکل نامنظم با چرخش مناسب آشفته است. سرعت چرخش ثابت حول محور خود ندارد: در طول ماه ده ها درصد تغییر می کند.

قمر زحل فوبوس در جهت مخالف به دور سیاره می چرخد.

این دومین پس از مشتری بزرگ است، دارای یک جرم عظیم و یک لایه متراکم از حلقه ها است که آن را احاطه کرده است. جو زحل پدیده ای است که سال هاست موضوع بحث و جدل بین دانشمندان بوده است. اما امروزه به طور قابل اعتماد ثابت شده است که این گازها هستند که اساس کل بدنه هوا را تشکیل می دهند که سطح جامد ندارد.

تاریخچه کشف بزرگ

برای مدت طولانی، دانشمندان معتقد بودند که منظومه ما توسط این سیاره عظیم بسته شده است و چیزی فراتر از مدار آن وجود ندارد. آنها از سال 1610 دور، بعد از اینکه گالیله زحل را از طریق تلسکوپ بررسی کرد و همچنین وجود حلقه ها را در یادداشت های خود برجسته کرد، آن را مطالعه کردند. در آن سال ها، هیچ کس نمی توانست فکر کند که این جرم آسمانی تا این حد متفاوت از زمین، زهره یا مریخ است: حتی سطحی ندارد و کاملاً از گازهایی تشکیل شده است که تا دمای غیرقابل تصور گرم شده اند. وجود جو زحل تنها در قرن بیستم تایید شد. علاوه بر این، فقط دانشمندان مدرن توانستند نتیجه بگیرند که این سیاره یک کره گازی است.

این توسط ماهواره وویجر 1 مورد بررسی قرار گرفت و توانست کاوشگری را به بیرون رها کند.تصاویری به دست آمد که نشان دهنده محتوای عمدتاً هیدروژن در ابرهای زحل و همچنین بسیاری از گازهای دیگر بود. از آن زمان تاکنون تحقیقات تنها بر اساس نظریه ها و محاسبات انجام شده است. و در اینجا منصفانه خواهد بود که بگوییم زحل یکی از مرموزترین و ناشناخته ترین سیارات تا به امروز است.

حضور جو، ترکیب آن

می دانیم که سیارات زمینی که در مجاورت خورشید قرار دارند، جو ندارند. اما اینها اجسام جامدی هستند که از سنگ و فلز تشکیل شده اند، دارای جرم مشخص و پارامترهای مربوطه هستند. در مورد توپ های گاز، همه چیز بسیار متفاوت است. جو زحل پایه و اساس خودش است. بخارات بی پایان گاز، مه و ابرها در مقادیر باورنکردنی جمع می شوند و به لطف میدان مغناطیسی هسته، یک توپ را تشکیل می دهند.

اساس جو سیاره هیدروژن است: بیش از 96 درصد. گازهای دیگر به صورت ناخالصی وجود دارند که نسبت آنها به عمق بستگی دارد. لازم به ذکر است که هیچ کریستال آب، تغییرات مختلف یخ و سایر مواد آلی در زحل وجود ندارد.

دو لایه جو و ترکیب آنها

بنابراین، جو زحل به دو بخش تقسیم می شود: لایه بیرونی و لایه داخلی. اولی 96.3 درصد هیدروژن مولکولی و 3 درصد هلیوم است. این گازهای اصلی با اجزایی مانند فسفین، آمونیاک، متان و اتان مخلوط می شوند. در اینجا سطوح قوی وجود دارد که به 500 متر در ثانیه می رسد. در مورد جو پایین تر، هیدروژن فلزی در اینجا غالب است - حدود 91 درصد و همچنین هلیوم. در این محیط ابرهای هیدروسولفید آمونیوم وجود دارد. لایه پایین اتمسفر همیشه تا حد مجاز گرم می شود. با نزدیک شدن به هسته، دما به هزار کلوین می رسد، زیرا تا کنون امکان کاوش در سیاره با استفاده از کاوشگرهای ساخته شده در شرایط زمینی وجود ندارد.

پدیده های جوی

رایج ترین پدیده در این سیاره باد و طوفان است. بیشتر جریان ها از غرب به شرق با توجه به چرخش محوری می وزند. در ناحیه استوا سکون مختصری وجود دارد و با فاصله گرفتن از آن، جریان های غربی پدیدار می شوند. همچنین مکان هایی در زحل وجود دارد که در آنها اتفاقات خاصی در فواصل زمانی معین رخ می دهد، برای مثال، بیضی بزرگ سفید هر سی سال یک بار در نیمکره جنوبی ظاهر می شود. در چنین "آب و هوای بد" جو زحل، که ترکیب آن بیشتر به این پدیده کمک می کند، به معنای واقعی کلمه با رعد و برق نفوذ می کند. تخلیه ها عمدتاً در عرض های جغرافیایی میانی، بین استوا و قطب ها رخ می دهد. در مورد دومی، پدیده اصلی در اینجا در نظر گرفته می شود شعله های قوی تر در شمال رخ می دهد، زیرا در آنجا میدان مغناطیسی قوی تر از جنوب است. درخشندگی به شکل حلقه های بیضی یا مارپیچ ظاهر می شود.

فشار و دما

همانطور که مشخص شد، جو زحل این سیاره را در مقایسه با مشتری به اندازه کافی خنک می کند، اما مطمئناً به اندازه اورانوس و نپتون یخی نیست. در لایه های بالایی با احتساب بادها و طوفان های مداوم، دما در حدود -178 درجه سانتیگراد است. هر چه به هسته نزدیکتر می شویم، فشار بیشتری افزایش می یابد، در نتیجه دما افزایش می یابد. در لایه های میانی 88- درجه و فشار حدود هزار اتمسفر است. نقطه افراطی که کاوشگر به آن رسید، منطقه دمایی -3 بود. بر اساس محاسبات در ناحیه هسته سیاره، فشار به 3 میلیون اتمسفر می رسد. در این حالت دما 11700 است

پس گفتار

ما به طور خلاصه بررسی کردیم که ساختار جو زحل چیست. ترکیب آن را می توان با مشتری مقایسه کرد؛ همچنین شباهت هایی با غول های یخی - اورانوس و نپتون وجود دارد. اما، مانند هر توپ گازی، زحل نیز در ساختار خود منحصر به فرد است. بادهای بسیار قوی در اینجا می وزد، فشار به مقادیر باورنکردنی می رسد و دما (بر اساس استانداردهای نجومی) خنک باقی می ماند.

یکی از زیباترین اجرام نجومی برای رصد بدون شک سیاره با حلقه ها - زحل است. اگر حداقل یک بار بتوان غول حلقه دار را از عدسی تلسکوپ دید، مخالفت با این گفته دشوار است. با این حال، این شی منظومه شمسی نه تنها از نظر زیبایی شناسی جالب است.

چرا سیاره ششم از خورشید منظومه ای از حلقه ها دارد و چرا چنین ویژگی درخشانی به دست آورده است؟ اخترفیزیکدانان و اخترشناسان هنوز در تلاشند تا پاسخی برای این سوالات و بسیاری از سوالات بیابند.

مشخصات مختصر سیاره زحل

مانند دیگر غول های گازی در فضای نزدیک ما، زحل نیز مورد توجه جامعه علمی است. فاصله زمین تا آن در محدوده 1.20-1.66 میلیارد کیلومتر متغیر است. برای غلبه بر این مسیر عظیم و طولانی، فضاپیماهای پرتاب شده از سیاره ما کمی بیش از دو سال طول می کشد. جدیدترین کاوشگر خودکار «نیو هورایزنز» به مدت دو سال و چهار ماه به سیاره ششم رسید. باید در نظر داشت که حرکت سیاره به دور خورشید شبیه حرکت مداری زمین است. به عبارت دیگر، مدار زحل به شکل یک بیضی کامل است. بعد از عطارد و مریخ سومین گریز از مرکز مداری را دارد. فاصله از خورشید در حضیض 1,353,572,956 کیلومتر است، در حالی که در aphelion غول گازی کمی دور می شود و در فاصله 1,513,325,783 کیلومتری قرار دارد.

حتی در چنین فاصله قابل توجهی از ستاره مرکزی، سیاره ششم کاملاً تند رفتار می کند و با سرعت فوق العاده 9.69 کیلومتر در ثانیه به دور محور خود می چرخد. دوره چرخش زحل 10 ساعت و 39 دقیقه است. بر اساس این شاخص، پس از مشتری در رتبه دوم قرار دارد. این سرعت چرخش بالا باعث می شود که سیاره از قطب ها صاف به نظر برسد. از نظر بصری، زحل شبیه یک قله است که با سرعت خیره کننده ای می چرخد، که با سرعت 9.89 کیلومتر بر ثانیه در وسعت فضا می چرخد ​​و تقریباً در 30 سال زمینی یک چرخش کامل به دور خورشید انجام می دهد. از زمان کشف زحل در سال 1610 توسط گالیله، جرم آسمانی تنها 13 بار به دور ستاره اصلی منظومه شمسی پیچیده شده است.

این سیاره در آسمان شب مانند یک نقطه نسبتاً روشن به نظر می رسد که قدر ظاهری آن از +1.47 تا -0.24 متغیر است. حلقه های زحل به ویژه قابل مشاهده هستند که آلبدوی بالایی دارند.

موقعیت زحل در فضا نیز عجیب است. محور چرخش این سیاره تقریباً مانند زمین میل به محور دایره البروج دارد. در این راستا، فصل هایی در غول گازی وجود دارد.

زحل بزرگترین سیاره در منظومه شمسی نیست، بلکه تنها دومین جرم بزرگ آسمانی در نزدیکترین فضای ما پس از مشتری است. شعاع متوسط ​​این سیاره 58.232 کیلومتر در مقابل 69911 کیلومتر است. نزدیک مشتری علاوه بر این، قطر قطبی سیاره کمتر از مقدار استوایی است. جرم این سیاره 5.6846 · 1026 کیلوگرم است که 96 برابر جرم زمین است.

نزدیکترین سیارات به زحل برادران آن در گروه سیاره ای - مشتری و اورانوس هستند. اولین مورد متعلق به غول های گازی است، در حالی که اورانوس در بین غول های یخی قرار دارد. دو غول گازی مشتری و زحل با جرم عظیم همراه با چگالی کم مشخص می شوند. این به دلیل این واقعیت است که هر دو سیاره توده های کروی غول پیکر از گاز مایع هستند. چگالی زحل 0.687 گرم بر سانتی متر مربع است که در این شاخص نسبت به تمام سیارات منظومه شمسی کمتر است.

برای مقایسه، چگالی سیارات زمینی مریخ، زمین، زهره و عطارد به ترتیب 3.94 گرم در سانتی متر مکعب، 5.515 گرم در سانتی متر مکعب، 5.25 گرم در سانتی متر مکعب و 5.42 گرم در سانتی متر مکعب است.

شرح و ترکیب جو زحل

سطح یک سیاره یک مفهوم مشروط است، سیاره ششم جامد زمینی ندارد. این احتمال وجود دارد که سطح پایین یک اقیانوس هیدروژن-هلیوم باشد، جایی که، تحت تأثیر فشار هیولا، مخلوط گاز به حالت نیمه مایع و مایع تبدیل می شود. در حال حاضر، هیچ ابزار فنی برای کشف سطح سیاره وجود ندارد، بنابراین تمام فرضیات در مورد ساختار غول گازی صرفاً نظری به نظر می رسد. موضوع مطالعه جو زحل است که سیاره را در یک پتوی متراکم می پوشاند.

پوشش هوای این سیاره عمدتاً از هیدروژن تشکیل شده است. این هیدروژن و هلیوم هستند که عناصر شیمیایی هستند که جو را در حرکت ثابت نگه می دارند. این امر توسط تشکیلات ابر منطقه بزرگ، متشکل از آمونیاک مشهود است. با توجه به اینکه ریزترین ذرات گوگرد در مخلوط هوا و گاز وجود دارد، زحل از پهلو دارای رنگ نارنجی است. منطقه ابری از مرز پایین تروپوسفر - در ارتفاع 100 کیلومتری آغاز می شود. از سطح خیالی سیاره دمای این منطقه بین 200 تا 250 درجه سانتیگراد زیر صفر است.

داده های دقیق تر در مورد ترکیب جو به شرح زیر است:

• هیدروژن 96%؛
• هلیوم 3٪؛
• متان تنها 0.4٪ است.
• آمونیاک 0.01٪ را تشکیل می دهد.
• هیدروژن مولکولی 0.01%؛
• 0.0007٪ اتان است.

از نظر چگالی و جرم، ابرهای زحل قدرتمندتر از مشتری به نظر می رسند. در قسمت پایین اتمسفر، اجزای اصلی ابر زحل، هیدروسولفیت آمونیوم یا آب با تغییرات مختلف است. وجود بخار آب در قسمت‌های پایین جو زحل، در ارتفاعات کمتر از 100 کیلومتر نیز اجازه می‌دهد دمایی که در این ناحیه در محدوده صفر مطلق است. فشار اتمسفر در قسمت های پایین جو 140 کیلو پاسکال است. با نزدیک شدن به سطح یک جرم آسمانی، دما و فشار شروع به افزایش می کند. ترکیبات گازی تبدیل شده و اشکال جدیدی را تشکیل می دهند. به دلیل فشار زیاد، هیدروژن حالت نیمه مایع به خود می گیرد. میانگین دمای تقریبی روی سطح اقیانوس هیدروژن هلیوم 143 کلوین است.

این وضعیت پوشش هوا-گاز دلیلی شده است که زحل تنها سیاره منظومه شمسی است که گرمای بیشتری نسبت به دریافتی از نور ما به فضای اطراف می دهد.

زحل که در فاصله یک و نیم میلیارد کیلومتری خورشید قرار دارد، 100 برابر کمتر از زمین گرمای خورشیدی دریافت می کند.

اجاق زحل با عملکرد مکانیسم کلوین-هلمهولتز توضیح داده می شود. با کاهش دما، فشار در لایه های جو سیاره نیز کاهش می یابد. جرم آسمانی به طور غیرارادی شروع به کوچک شدن می کند و انرژی بالقوه فشرده سازی را به گرما تبدیل می کند. فرض دیگری که انتشار شدید گرما توسط زحل را توضیح می دهد یک واکنش شیمیایی است. در نتیجه همرفت در لایه‌های جو، تراکم مولکول‌های هلیوم در لایه‌های هیدروژن رخ می‌دهد که همراه با آزاد شدن گرما است.

توده های متراکم ابر، تفاوت دما در لایه های جو، به این واقعیت کمک می کند که زحل یکی از بادخیزترین مناطق منظومه شمسی است. طوفان ها و طوفان ها در اینجا بسیار قوی تر و قدرتمندتر از مشتری هستند. سرعت هوا در برخی موارد به 1800 کیلومتر در ساعت می رسد. علاوه بر این، طوفان های زحل به سرعت در حال شکل گیری هستند. شروع یک طوفان در سطح سیاره را می توان با رصد چند ساعته زحل از طریق تلسکوپ به صورت بصری ردیابی کرد. با این حال، به دنبال ظهور سریع، یک دوره طولانی داد و بیداد عنصر کیهانی آغاز می شود.

ساختار سیاره و توصیفی از هسته

با افزایش دما و فشار، هیدروژن به تدریج به حالت مایع تبدیل می شود. تقریباً در عمق 20-30 هزار کیلومتری، فشار 300 گیگا پاسکال است. در این شرایط هیدروژن شروع به فلز شدن می کند. با رفتن به روده های سیاره، نسبت ترکیبات اکسیدها با هیدروژن شروع به افزایش می کند. هیدروژن فلزی پوسته بیرونی هسته را تشکیل می دهد. این حالت هیدروژن به ظهور جریان های الکتریکی با شدت بالا کمک می کند و قوی ترین میدان مغناطیسی را تشکیل می دهد.

بر خلاف لایه های بیرونی زحل، بخش داخلی هسته یک سازند عظیم به قطر 25 هزار کیلومتر است که از ترکیبات سیلیکون و فلزات تشکیل شده است. احتمالاً در این منطقه دمای هوا به 11 هزار درجه سانتیگراد می رسد. جرم هسته در محدوده 9-22 جرم سیاره ما متفاوت است.

قمرها و حلقه های زحل

زحل دارای 62 قمر است و بیشتر آنها دارای سطح سخت و حتی جو خود هستند. از نظر اندازه، برخی از آنها می توانند ادعای عنوان سیاره را داشته باشند. فقط اندازه تیتان را در نظر بگیرید که یکی از بزرگترین ماهواره های منظومه شمسی و بزرگتر از سیاره عطارد است. این جرم آسمانی که به دور زحل می چرخد ​​5150 کیلومتر قطر دارد. این ماهواره جو خاص خود را دارد که در ترکیب آن به شدت شبیه پوسته هوای سیاره ما در مراحل اولیه شکل گیری است.

دانشمندان بر این باورند که زحل دارای پیشرفته ترین سیستم ماهواره ای در کل منظومه شمسی است. بر اساس اطلاعات دریافتی از ایستگاه بین سیاره‌ای خودکار کاسینی، زحل تقریبا تنها مکانی در منظومه شمسی است که آب مایع می‌تواند در ماهواره‌هایش وجود داشته باشد. تا به امروز، تنها برخی از ماهواره‌های غول حلقه‌دار مورد بررسی قرار گرفته‌اند، با این حال، حتی اطلاعاتی که در دسترس است، دلایل زیادی برای در نظر گرفتن این دورترین بخش از فضای نزدیک برای وجود اشکال خاصی از حیات فراهم می‌کند. در این راستا، پنجمین ماهواره، انسلادوس، بسیار مورد توجه اخترفیزیکدانان است.

تزئین اصلی سیاره بدون شک حلقه های آن است. مرسوم است که چهار حلقه اصلی را در سیستم تشخیص می دهند که دارای نام های مربوطه A، B، C و D هستند. عرض بزرگترین حلقه B 25500 کیلومتر است. حلقه‌ها با شکاف‌هایی از هم جدا می‌شوند، که در میان آنها بزرگترین بخش کاسینی است که حلقه‌های A و B را مشخص می‌کند. حلقه‌های زحل با توجه به ترکیب آن‌ها تجمعی از ذرات کوچک و بزرگ یخ آب هستند. به دلیل ساختار یخی، هاله‌های زحل آلبدوی بالایی دارند و بنابراین به وضوح از طریق تلسکوپ قابل مشاهده هستند.

سرانجام

پیشرفت‌های علم و فناوری در 30 سال گذشته به دانشمندان این امکان را داده است تا با استفاده از ابزارهای فنی، تحقیقات فشرده‌تری را در سیاره‌ای دور انجام دهند. پس از اولین اطلاعات به دست آمده در نتیجه پرواز فضاپیمای آمریکایی "پیونیر 11" که برای اولین بار در سال 1979 در نزدیکی غول گازی پرواز کرد، زحل از نزدیک مورد برخورد قرار گرفت.

در اوایل دهه 80، ماموریت پایونیر توسط دو وویجر، اولی و دومی، ادامه یافت. تحقیقات بر روی قمرهای زحل متمرکز شده است. در سال 1997، زمینیان برای اولین بار به لطف ماموریت AMS Cassini-Huygens اطلاعات کافی در مورد زحل و منظومه این سیاره را دریافت کردند. برنامه پرواز شامل فرود کاوشگر هویگنس روی سطح تیتان بود که در 14 ژانویه 2005 با موفقیت به پایان رسید.

زحل ششمین سیاره از خورشید در منظومه شمسی، یکی از سیارات غول پیکر است. یکی از ویژگی های زحل، تزئینات آن، سیستم حلقه هایی است که عمدتاً از یخ و غبار تشکیل شده است. ماهواره های زیادی دارد. زحل توسط رومیان باستان به افتخار خدای کشاورزی که به ویژه مورد احترام بودند نامگذاری شد.

شرح مختصری از

زحل پس از مشتری، دومین سیاره بزرگ منظومه شمسی است که جرم آن تقریباً 95 جرم زمین است. زحل با فاصله متوسط ​​حدود 1430 میلیون کیلومتر به دور خورشید می چرخد. فاصله تا زمین 1280 میلیون کیلومتر است. دوره گردش آن 29.5 سال است و یک روز در این سیاره ده ساعت و نیم طول می کشد. ترکیب زحل عملاً با خورشید تفاوتی ندارد: عناصر اصلی هیدروژن و هلیوم و همچنین ناخالصی های متعدد آمونیاک، متان، اتان، استیلن و آب هستند. از نظر ترکیب داخلی، بیشتر یادآور مشتری است: هسته ای از آهن، آب و نیکل که با پوسته نازکی از هیدروژن فلزی پوشیده شده است. جوی از مقادیر عظیم هلیوم گازی و هیدروژن هسته را در لایه ای ضخیم می پوشاند. از آنجایی که این سیاره عمدتاً از گاز تشکیل شده است و هیچ سطح جامدی وجود ندارد، زحل در میان غول های گازی قرار می گیرد. به همین دلیل، چگالی متوسط ​​آن بسیار کم است - 0.687 گرم بر سانتی متر مکعب، که کمتر از چگالی آب است. این سیاره را به کم چگالی ترین سیاره در منظومه تبدیل می کند. با این حال، برعکس، نسبت تراکم زحل بالاترین است. این بدان معنی است که شعاع های استوایی و قطبی آن از نظر قدر بسیار متفاوت هستند - به ترتیب 60300 کیلومتر و 54400 کیلومتر. این همچنین به تفاوت زیادی در سرعت برای بخش های مختلف جو، بسته به عرض جغرافیایی دلالت دارد. میانگین سرعت چرخش حول محور 9.87 کیلومتر بر ثانیه و سرعت مداری 9.69 کیلومتر بر ثانیه است.

منظومه حلقه ای زحل منظره ای باشکوه است. آنها متشکل از قطعات یخ و سنگ، گرد و غبار، بقایای ماهواره های قبلی هستند که توسط گرانش آن نابود شده اند.
رشته. آنها در بالای خط استوای سیاره، حدود 6 تا 120 هزار کیلومتر قرار دارند. با این حال، خود حلقه ها بسیار نازک هستند: هر یک از آنها حدود یک کیلومتر ضخامت دارند. کل سیستم به چهار حلقه تقسیم می شود - سه حلقه اصلی و یک حلقه نازک. سه مورد اول معمولاً با حروف لاتین نشان داده می شوند. حلقه میانی B که درخشان ترین و عریض ترین حلقه است، با فضایی به نام شکاف کاسینی از حلقه A جدا می شود که نازک ترین و شفاف ترین حلقه ها در آن قرار دارند. کمتر شناخته شده است که در واقع هر چهار سیاره غول پیکر دارای حلقه هستند، اما آنها تقریبا در همه به جز زحل نامرئی هستند.

در حال حاضر، 62 قمر شناخته شده از زحل وجود دارد. بزرگترین آنها تیتان، انسلادوس، میماس، تتیس، دیون، یاپتوس و رئا هستند. تیتان، بزرگترین ماهواره، از بسیاری جهات شبیه زمین است. این یک اتمسفر تقسیم شده به لایه ها و همچنین یک مایع روی سطح دارد که در حال حاضر یک واقعیت ثابت شده است. اعتقاد بر این است که اجرام کوچکتر بقایای سیارک هستند و اندازه آنها ممکن است کمتر از یک کیلومتر باشد.

تشکیل سیاره

در مورد منشا زحل دو فرضیه وجود دارد:

اولی - فرضیه "انقباض" - می گوید که خورشید و سیارات به یک شکل تشکیل شده اند. در مراحل اولیه توسعه خود، منظومه شمسی دیسکی از گاز و غبار بود، که در آن به تدریج مناطق جداگانه، متراکم تر و پرجرم تر از ماده اطراف آنها تشکیل شد. در نتیجه، این "تراکم" باعث پیدایش خورشید و سیارات شناخته شده برای ما شد. این شباهت ترکیب زحل و خورشید و چگالی کم آن را توضیح می دهد.

بر اساس فرضیه دوم «برافزایش»، تشکیل زحل در دو مرحله انجام شد. اولین مورد، تشکیل اجسام متراکم در قرص گاز-غبار، مانند سیارات جامد گروه زمینی است. در این زمان، بخشی از گازهای منطقه مشتری و زحل در فضای بیرونی پراکنده شدند که تفاوت کوچک ترکیب این سیارات با خورشید را توضیح می دهد. در مرحله دوم، اجسام بزرگتر گاز را از ابر اطراف جذب کردند.

ساختار داخلی

ناحیه درونی زحل به سه لایه تقسیم می شود. در مرکز یک هسته کوچک، در مقایسه با حجم کل، یک هسته عظیم از سیلیکات، فلزات و یخ وجود دارد. شعاع آن حدود یک چهارم شعاع سیاره است و جرم آن از 9 تا 22 جرم زمین متغیر است. دمای هسته حدود 12000 درجه سانتیگراد است. انرژی ساطع شده توسط غول گازی 2.5 برابر انرژی است که از خورشید دریافت می کند. دلایل متعددی برای این امر وجود دارد. اول، منبع گرمای داخلی می تواند ذخایر انرژی انباشته شده در طول فشرده سازی گرانشی زحل باشد: در هنگام تشکیل یک سیاره از یک دیسک پیش سیاره ای، انرژی گرانشی غبار و گاز به انرژی جنبشی و سپس به گرما منتقل می شود. ثانیاً، بخشی از گرما به دلیل مکانیسم کلوین-هلمهولتز ایجاد می شود: با کاهش دما، فشار نیز کاهش می یابد که به دلیل آن ماده سیاره فشرده می شود و انرژی پتانسیل به گرما تبدیل می شود. سوم، در نتیجه تراکم قطرات هلیوم و سقوط بعدی آنها از طریق لایه هیدروژن به درون هسته، گرما نیز می تواند تولید شود.

هسته زحل توسط یک لایه هیدروژن در حالت فلزی احاطه شده است: در فاز مایع است، اما دارای خواص فلز است. چنین هیدروژنی دارای رسانایی الکتریکی بسیار بالایی است، بنابراین، گردش جریان در آن یک میدان مغناطیسی قدرتمند ایجاد می کند. در اینجا، در عمق حدود 30 هزار کیلومتری، فشار به 3 میلیون اتمسفر می رسد. در بالای این سطح لایه ای از هیدروژن مولکولی مایع وجود دارد که در تماس با جو به تدریج به گازی با ارتفاع تبدیل می شود.

جو

از آنجایی که سیارات گازی سطح جامد ندارند، تعیین دقیق محل شروع جو دشوار است. برای زحل، چنین سطح صفر ارتفاعی است که متان در آن می جوشد. اجزای اصلی جو هیدروژن (96.3٪) و هلیوم (3.25٪) هستند. همچنین مطالعات طیف سنجی در ترکیبات آن آب، متان، استیلن، اتان، فسفین، آمونیاک یافت شده است. فشار در مرز بالایی جو حدود 0.5 اتمسفر است. در این سطح آمونیاک متراکم شده و ابرهای سفید تشکیل می شود. در پایین، ابرها از بلورهای یخ و قطرات آب تشکیل شده اند.

گازهای موجود در اتمسفر دائماً در حال حرکت هستند و در نتیجه به شکل نوارهایی موازی با قطر سیاره به خود می گیرند. نوارهای مشابهی در مشتری وجود دارد، اما در زحل بسیار کم نور هستند. همرفت و چرخش سریع بادهای فوق العاده قوی ایجاد می کند که قوی ترین باد در منظومه شمسی است. بادها عمدتاً در جهت چرخش به سمت شرق می وزند. در استوا، جریان هوا قوی ترین است، سرعت آنها می تواند به 1800 کیلومتر در ساعت برسد. با فاصله گرفتن از خط استوا، بادها ضعیف می شوند و جریان های غربی ظاهر می شوند. حرکت گازها در تمام لایه های جو اتفاق می افتد.

طوفان های بزرگ می توانند بسیار پایدار باشند و سال ها دوام بیاورند. هر 30 سال یک بار در زحل یک "بیضی سفید بزرگ" وجود دارد - یک طوفان فوق العاده قدرتمند که اندازه آن هر بار بزرگتر می شود. در زمان آخرین رصد خود در سال 2010، یک چهارم کل دیسک سیاره را تشکیل می داد. همچنین ایستگاه های بین سیاره ای یک سازند غیرعادی به شکل یک شش ضلعی منظم در قطب شمال کشف کردند. شکل آن پس از اولین مشاهده به مدت 20 سال ثابت بوده است. هر ضلع 13800 کیلومتر است - بیشتر از قطر زمین. برای ستاره شناسان، دلیل تشکیل درست چنین شکلی از ابرها هنوز یک راز است.

دوربین های وویجر و کاسینی مناطق درخشان زحل را ثبت کردند. معلوم شد که آنها شفق قطبی هستند. آنها در عرض جغرافیایی 70-80 درجه قرار دارند و شبیه حلقه های بیضی بسیار روشن (کمتر مارپیچ) هستند. اعتقاد بر این است که شفق های قطبی در زحل در نتیجه بازآرایی خطوط میدان مغناطیسی تشکیل شده اند. در نتیجه، انرژی مغناطیسی نواحی اطراف جو را گرم می کند و ذرات باردار را به سرعت بالایی شتاب می دهد. علاوه بر این، رعد و برق در هنگام طوفان های قوی مشاهده می شود.

حلقه

وقتی درباره زحل صحبت می کنیم، اولین چیزی که به ذهن می رسد حلقه های شگفت انگیز آن است. مشاهدات فضاپیماها نشان داده است که تمام سیارات گازی حلقه دارند، اما فقط در زحل به وضوح قابل مشاهده و تلفظ هستند. حلقه ها از کوچکترین ذرات یخ، سنگ، گرد و غبار، بقایای شهاب سنگ تشکیل شده اند که توسط گرانش منظومه از فضا به داخل کشیده شده اند. آنها از خود دیسک زحل بازتاب بیشتری دارند. سیستم حلقه از سه اصلی و یک چهارم نازکتر تشکیل شده است. قطر آنها حدود 250000 کیلومتر و ضخامت آنها کمتر از 1 کیلومتر است. حلقه ها با حروف الفبای لاتین به ترتیب از حاشیه تا مرکز نامگذاری شده اند. حلقه های A و B توسط فضایی به عرض 4000 کیلومتر از هم جدا شده اند که شکاف کاسینی نامیده می شود. همچنین یک شکاف در داخل حلقه بیرونی A وجود دارد - نوار تقسیم Encke. حلقه B روشن ترین و گسترده ترین است و C تقریباً شفاف است. کم‌نورتر و نزدیک‌ترین قسمت بیرونی جو زحل، حلقه‌های D، E، F، G بعداً کشف شدند. پس از اینکه ایستگاه‌های فضایی از این سیاره عکس گرفتند، مشخص شد که در واقع، همه حلقه‌های بزرگ از حلقه‌های نازک‌تری تشکیل شده‌اند.

نظریه های مختلفی در مورد پیدایش و تشکیل حلقه های زحل وجود دارد. به گفته یکی از آنها، حلقه ها در نتیجه "تسخیر" این سیاره از برخی از ماهواره های خود تشکیل شده اند. آنها فرو ریختند و قطعات آنها به طور مساوی در مدار توزیع شد. دومی می گوید که حلقه ها با خود سیاره از ابر اصلی غبار و گاز تشکیل شده اند. ذرات تشکیل دهنده حلقه ها به دلیل اندازه بسیار کوچک، حرکت نامنظم و برخورد با یکدیگر نمی توانند اجرام بزرگتری مانند ماهواره ها را تشکیل دهند. شایان ذکر است که منظومه حلقه‌های زحل کاملاً پایدار در نظر گرفته نمی‌شود: بخشی از ماده گم می‌شود، توسط سیاره جذب می‌شود یا در فضای نزدیک به سیاره پراکنده می‌شود و برعکس، بخشی از آن با تعامل دنباله‌دارها جبران می‌شود. و سیارک هایی با میدان گرانشی.

در بین تمام غول های گازی، زحل از نظر ساختار و ترکیب بیشترین شباهت را با مشتری دارد. بخش قابل توجهی از هر دو سیاره اتمسفر مخلوطی از هیدروژن و هلیوم و همچنین برخی ناخالصی های دیگر است. چنین ترکیب عنصری عملاً با خورشید تفاوتی ندارد. در زیر یک لایه ضخیم از گازها هسته ای از یخ، آهن و نیکل وجود دارد که با پوسته نازکی از هیدروژن فلزی پوشیده شده است. زحل و مشتری بیش از آنچه از خورشید دریافت می‌کنند، گرما ساطع می‌کنند، زیرا حدود نیمی از انرژی تابش می‌کنند ناشی از جریان‌های حرارت داخلی است. بنابراین، زحل می تواند ستاره دوم شود، اما او ماده کافی برای ایجاد نیروی گرانشی کافی برای تسهیل همجوشی گرما هسته ای را نداشت.

مشاهدات فضایی مدرن نشان داده است که ابرها در قطب شمال زحل یک شش ضلعی منظم غول پیکر را تشکیل می دهند که طول هر ضلع آن 12.5 هزار کیلومتر است. این سازه با سیاره می‌چرخد و از اولین کشفش به مدت 20 سال شکل خود را از دست نداده است. پدیده مشابهی در هیچ جای دیگری در منظومه شمسی مشاهده نشده است و دانشمندان هنوز نتوانسته اند آن را توضیح دهند.

فضاپیمای وویجر بادهای شدید را در زحل شناسایی کرده است. سرعت جریان هوا به 500 متر در ثانیه می رسد. بادها عمدتاً در جهت شرقی می وزند، هرچند با فاصله گرفتن از خط استوا قدرت آنها ضعیف می شود و جریان هایی به سمت غرب ظاهر می شود. برخی از داده ها نشان می دهد که گردش گازها نه تنها در اتمسفر فوقانی، بلکه در عمق نیز رخ می دهد. همچنین در جو زحل، طوفان هایی با قدرت عظیم به صورت دوره ای ظاهر می شوند. بزرگترین آنها، بیضی سفید بزرگ، هر 30 سال یک بار ظاهر می شود.

اکنون در مدار زحل ایستگاه بین سیاره ای "کاسینی" قرار دارد که از زمین کنترل می شود. در سال 1997 پرتاب شد و در سال 2004 به این سیاره رسید. هدف آن بررسی حلقه ها، جو و میدان مغناطیسی زحل و قمرهای آن است. به لطف کاسینی، بسیاری از تصاویر با کیفیت بالا به دست آمد، شفق های قطبی، شش ضلعی فوق الذکر، کوه ها و جزایر روی تیتان، علائم آب در انسلادوس، حلقه های ناشناخته قبلی که با ابزارهای زمینی قابل مشاهده نبودند شناسایی شدند.

حلقه های زحل به شکل زائده در طرفین حتی با دوربین های دوچشمی کوچک با قطر عدسی 15 میلی متر یا بیشتر قابل مشاهده است. از طریق یک تلسکوپ با قطر 60-70 میلی متر، می توان یک دیسک کوچک از این سیاره را بدون جزئیات، که توسط حلقه ها احاطه شده است، مشاهده کرد. ابزارهای بزرگتر (100-150 میلی متر) کمربندهای ابر زحل، کلاهک قطب ها، سایه حلقه ها و برخی جزئیات دیگر را نشان می دهند. با تلسکوپ های بزرگتر از 200 میلی متر، می توانید نقاط تاریک و روشن را روی سطح، کمربندها، مناطق، جزئیات ساختار حلقه ها کاملاً ببینید.