كوكب زحل

أبعد كوكب عن الشمس يمكن ملاحظته بالعين المجردة ، كان وجود زحل معروفًا منذ آلاف السنين. ومثل جميع الأجرام السماوية التي يمكن ملاحظتها بمساعدة الأدوات - مثل عطارد والزهرة والمريخ والمشتري والقمر - فقد لعبت دورًا مهمًا في الأساطير والأنظمة الفلكية للعديد من الثقافات.

زحل هو أحد الكواكب الغازية الأربعة العملاقة في نظامنا الشمسي ، والمعروف أيضًا باسم كواكب جوفيان ، وهو سادس كوكب من الشمس. إنه نظام الحلقة ، الذي تشتهر به ، هو أيضًا الأكثر قابلية للرصد - ويتألف من تسع حلقات رئيسية متصلة وثلاثة أقواس غير متصلة.

حجم وكتلة ومدار كوكب زحل:

مع نصف قطر قطبي يبلغ 54364 ± 10 كم ونصف قطر استوائي 60268 ± 4 كم ، يبلغ متوسط ​​نصف قطر زحل 58232 ± 6 كم ، أي ما يقرب من 9.13 نصف قطر الأرض. عند 5.6846 × 10²⁶كجم ومساحة السطح عند 4.27 × 10¹⁰كم²، تبلغ كتلتها 95.15 تقريبًا مثل كتلة الأرض و 83.703 ضعف حجمها. ومع ذلك ، نظرًا لأنه عملاق غازي ، فإن حجمه أكبر بكثير - 8.2713 × 10¹⁴كم³، وهو ما يعادل 763.59 الأرض.

سادس كوكب بعيد ، يدور زحل حول الشمس بمتوسط ​​مسافة 9 AU (1.4 مليار كيلومتر ؛ 869.9 مليون ميل). نظرًا لانحرافها الطفيف ، فإن مسافات الحضيض والأوج هي 9.022 (1،353.6 مليون كم ؛ 841.3 مليون ميل) و 10.053 AU (1،513،325،783 كم ؛ 940.13 مليون ميل) ، في المتوسط ​​على التوالي.

زحل مقارنة بالأرض. رصيد الصورة: NASA / JPL

بمتوسط ​​سرعة مدارية تبلغ 9.69 كم / ثانية ، يستغرق زحل 10759 يومًا من أيام الأرض لإكمال ثورة واحدة للشمس. بمعنى آخر ، سنة كرونية واحدة تعادل حوالي 29.5 سنة أرضية. ومع ذلك ، كما هو الحال مع كوكب المشتري ، تدور ميزات زحل المرئية بمعدلات مختلفة اعتمادًا على خط العرض ، وقد تم تخصيص فترات دوران متعددة لمناطق مختلفة.

يعتمد آخر تقدير لدوران زحل ككل على مجموعة من القياسات المختلفة منكاسينيوللسفرورائدالمجسات. يتسبب دوران زحل في الحصول على شكل كروي مفلطح ؛ بالارض عند القطبين ولكنه منتفخ عند خط الاستواء.

تكوين زحل:

كعملاق غازي ، يتكون زحل في الغالب من غاز الهيدروجين والهيليوم. بمتوسط ​​كثافة 0.687 جم / سم³، زحل هو الكوكب الوحيد في النظام الشمسي الأقل كثافة من الماء ؛ مما يعني أنه يفتقر إلى سطح محدد ، ولكن يعتقد أنه يحتوي على نواة صلبة. هذا يرجع إلى حقيقة أن درجة حرارة وضغط وكثافة زحل كلها ترتفع بشكل مطرد باتجاه اللب.

تشير نماذج الكواكب القياسية إلى أن الجزء الداخلي من زحل يشبه كوكب المشتري ، حيث يحتوي على قلب صخري صغير محاط بالهيدروجين والهيليوم بكميات ضئيلة من المواد المتطايرة المختلفة. يتشابه هذا اللب في تركيبته مع الأرض ، ولكنه أكثر كثافة بسبب وجود الهيدروجين المعدني ، والذي ينتج عن الضغط الشديد.

رسم تخطيطي لداخل زحل. الائتمان: Kelvinsong / Wikipedia Commons

يتميز زحل بداخله الحار ، حيث تصل درجة حرارته إلى 11700 درجة مئوية في قلبه ، ويشع في الفضاء طاقة تزيد بمقدار 2.5 مرة عن الطاقة التي يتلقاها من الشمس. يرجع هذا جزئيًا إلى آلية كلفن هيلمهولتز للضغط الجاذبي البطيء ، ولكن قد يُعزى أيضًا إلى قطرات الهيليوم التي ترتفع من أعماق باطن زحل إلى الهيدروجين منخفض الكثافة. مع ارتفاع هذه القطرات ، تطلق العملية الحرارة عن طريق الاحتكاك وتترك طبقات زحل الخارجية مستنفدة من الهيليوم. قد تتراكم هذه القطرات الهابطة في غلاف هيليوم يحيط باللب.

في عام 2004 ، قدر عالما الفلك الفرنسيان ديدييه سومون وتريستان جيلو أن اللب يجب أن يكون 9-22 ضعف كتلة الأرض ، وهو ما يعادل قطرًا يبلغ حوالي 25000 كيلومتر. هذا محاط بطبقة هيدروجين معدني سائل أكثر سمكًا ، تليها طبقة سائلة من الهيدروجين الجزيئي المشبع بالهيليوم والتي تنتقل تدريجياً إلى غاز مع زيادة الارتفاع. تمتد الطبقة الخارجية 1000 كم وتتكون من الغاز.

جو زحل:

الخارجي جو زحل يحتوي على 96.3٪ هيدروجين جزيئي و 3.25٪ هيليوم من حيث الحجم. ومن المعروف أيضًا أن عملاق الغاز يحتوي على عناصر أثقل ، على الرغم من أن نسب هذه العناصر بالنسبة للهيدروجين والهيليوم غير معروفة. من المفترض أنها تتناسب مع الوفرة البدائية من تكوين النظام الشمسي.

تم أيضًا اكتشاف كميات ضئيلة من الأمونيا والأسيتيلين والإيثان والبروبان والفوسفين والميثان في الغلاف الجوي لزحل.تتكون السحب العلوية من بلورات الأمونيا ، بينما يبدو أن الغيوم ذات المستوى الأدنى تتكون من هيدرو كبريتيد الأمونيوم (NH₄SH) أو ماء . تسبب الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من الشمس تحللًا ضوئيًا للميثان في الغلاف الجوي العلوي ، مما يؤدي إلى سلسلة من التفاعلات الكيميائية الهيدروكربونية مع المنتجات الناتجة التي يتم نقلها إلى أسفل بواسطة الدوامات والانتشار.

تلتقط مركبة كاسيني الفضائية التابعة لوكالة ناسا مشهدًا مركبًا قريبًا من اللون الحقيقي لعاصفة ضخمة تخترق الغلاف الجوي في نصف الكرة الشمالي لكوكب زحل. رصيد الصورة: NASA / JPL-Caltech / SSI

يُظهر الغلاف الجوي لكوكب زحل نمطًا نطاقيًا مشابهًا لنمط كوكب المشتري ، لكن نطاقات زحل تكون أكثر خفوتًا وأوسع نطاقاً بالقرب من خط الاستواء. كما هو الحال مع طبقات سحابة المشتري ، يتم تقسيمها إلى طبقات علوية وسفلية ، والتي تختلف في تكوينها بناءً على العمق والضغط. في طبقات السحب العليا ، مع درجات حرارة تتراوح بين 100-160 كلفن والضغوط بين 0.5-2 بار ، تتكون السحب من جليد الأمونيا.

تبدأ السحب الجليدية المائية عند مستوى يكون فيه الضغط حوالي 2.5 بار وتمتد نزولاً إلى 9.5 بار ، حيث تتراوح درجات الحرارة من 185 إلى 270 كلفن. تختلط في هذه الطبقة شريط من جليد هيدرو كبريتيد الأمونيوم ، يقع في نطاق الضغط 3-6 بار مع درجات حرارة 290-235 كلفن أخيرًا ، تحتوي الطبقات السفلية ، حيث يتراوح الضغط بين 10-20 بار ودرجات الحرارة 270-330 كلفن ، على منطقة من قطرات الماء مع الأمونيا في محلول مائي.

في بعض الأحيان ، يُظهر الغلاف الجوي لكوكب زحل أشكالًا بيضاوية طويلة العمر ، على غرار ما يُلاحظ عادةً على كوكب المشتري. في حين أن كوكب المشتري لديه البقعة الحمراء العظيمة ، فإن زحل لديه بشكل دوري ما يعرف باسم البقعة البيضاء العظيمة (المعروف أيضًا باسم البيضاوي الأبيض العظيم). تحدث هذه الظاهرة الفريدة ولكنها قصيرة العمر مرة كل عام على كوكب زحل ، تقريبًا كل 30 سنة أرضية ، في وقت قريب من الانقلاب الصيفي في نصف الكرة الشمالي.

يمكن أن يصل عرض هذه البقع إلى عدة آلاف من الكيلومترات ، وقد تمت ملاحظتها في أعوام 1876 و 1903 و 1933 و 1960 و 1990. منذ عام 2010 ، هناك مجموعة كبيرة من السحب البيضاء تسمى اضطراب الكهرباء الساكنة الشمالية تم رصده وهو يغلف زحل ، والذي تم رصده بواسطة مسبار الفضاء كاسيني. إذا تم الحفاظ على الطبيعة الدورية لهذه العواصف ، فستحدث واحدة أخرى في حوالي عام 2020.

العاصفة الهائلة التي تمر عبر الغلاف الجوي في النصف الشمالي من الكرة الأرضية لكوكب زحل تتفوق على نفسها لأنها تطوق الكوكب في هذا المنظر اللوني الحقيقي من مركبة الفضاء كاسيني التابعة لناسا. رصيد الصورة: NASA / JPL-Caltech / SSI

رياح زحل هي ثاني أسرع رياح من بين كواكب المجموعة الشمسية بعد كوكب نبتون. تشير بيانات فوييجر إلى ذروة رياح شرقية تبلغ 500 م / ث (1800 كم / س). كما أظهر القطبان الشمالي والجنوبي لزحل دليلاً على طقس عاصف. في القطب الشمالي ، يأخذ هذا شكل نمط موجة سداسية ، بينما يظهر الجنوب دليلاً على وجود تيار نفاث هائل.

ال استمرار نمط موجة سداسية حول القطب الشمالي لوحظ لأول مرة فيللسفرالصور. يبلغ طول كل من جانبي الشكل السداسي حوالي 13800 كيلومتر (8600 ميل) (وهو أطول من قطر الأرض) ويدور الهيكل لمدة 10 ساعات و 39 مترًا و 24 ثانية ، والتي من المفترض أن تكون مساوية لفترة دوران الجزء الداخلي من زحل.

في هذه الأثناء ، لوحظت دوامة القطب الجنوبي لأول مرة باستخدام تلسكوب هابل الفضائي . أشارت هذه الصور إلى وجود تيار نفاث ، ولكن ليس موجة دائمة سداسية. تشير التقديرات إلى أن هذه العواصف تولد رياحًا تبلغ سرعتها 550 كم / ساعة ، وهي مماثلة في الحجم للأرض ، ويُعتقد أنها مستمرة منذ مليارات السنين. في عام 2006 ، مسبار الفضاء كاسيني لاحظت عاصفة شبيهة بالإعصار التي لها عين محددة بوضوح. لم يتم رصد مثل هذه العواصف على أي كوكب آخر غير الأرض - حتى على كوكب المشتري.

أقمار زحل:

زحل لديه ما لا يقل عن 150 قمرا وأقمرا صغيرة ، ولكن فقط 53 من هذه الأقمار تم إعطاؤهم أسماء رسمية. من بين هذه الأقمار ، يبلغ قطر 34 قمرًا أقل من 10 كم و 14 قمرًا آخر يتراوح قطرها بين 10 و 50 كم. ومع ذلك ، فإن بعض أقمارها الداخلية والخارجية كبيرة نوعًا ما ، حيث تتراوح من 250 إلى أكثر من 5000 كيلومتر.

أقمار زحل (من اليسار إلى اليمين): ميماس ، إنسيلادوس ، تيثيس ، ديون ، ريا ، تيتان في الخلفية ؛ Iapetus (أعلى) و Hyperion بشكل غير منتظم (أسفل). حقوق الصورة: NASA / JPL / Space Science Institute

تقليديا ، تم تسمية معظم أقمار زحل على اسم جبابرة الأساطير اليونانية ، ويتم تجميعها بناءً على حجمها ومداراتها وقربها من زحل. الأقمار الداخلية والأقمار المنتظمة جميعها لها ميول مدارية صغيرة وانحرافات مركزية ومدارات تقدمية. وفي الوقت نفسه ، فإن الأقمار غير المنتظمة في المناطق الخارجية لها أنصاف أقطار مدارية تبلغ ملايين الكيلومترات ، وتدوم فترات مدارية عدة سنوات ، وتتحرك في مدارات رجعية.

الأقمار الكبيرة الداخلية ، والتي تدور داخل خاتم E (انظر أدناه) ، يشمل الأقمار الصناعية الأكبر ميماس وإنسيلادوس وتيثيس وديون. تتكون كل هذه الأقمار أساسًا من جليد مائي ، ويُعتقد أنها متباينة في قلب صخري وغطاء جليدي وقشرة. يبلغ قطرها 396 كم وكتلتها 0.4 × 10^عشرينكلغ، التمثيل الصامت هو أصغر وأقل كتلة من هذه الأقمار. إنه بيضاوي الشكل ويدور حول زحل على مسافة 185.539 كيلومترًا مع فترة مدارية تبلغ 0.9 يومًا.

إنسيلادوس في غضون ذلك ، يبلغ قطرها 504 كيلومترات ، وكتلتها 1.1 × 10^{20 كم}وهو كروي الشكل. يدور حول زحل على مسافة 237.948 كم ويستغرق 1.4 يومًا لإكمال مدار واحد. على الرغم من أنه أحد الأقمار الكروية الأصغر ، إلا أنه القمر الكروني الوحيد النشط داخليًا - وواحد من أصغر الأجسام المعروفة في النظام الشمسي النشط جيولوجيًا. ينتج عن هذا ميزات مثل ' خطوط النمر '- سلسلة من الصدوع المستمرة والمحددة والمنحنية قليلاً والمتوازية تقريبًا داخل خطوط العرض القطبية الجنوبية للقمر.

كما لوحظ وجود ينابيع كبيرة في المنطقة القطبية الجنوبية والتي تنطلق بشكل دوري أعمدة من جليد الماء والغاز والغبار التي تعيد ملء الحلقة E الخاصة بزحل. هذه النفاثات هي واحدة من عدة مؤشرات على أن القمر إنسيلادوس يحتوي على مياه سائلة تحت قشرته الجليدية ، حيث تطلق عمليات الطاقة الحرارية الأرضية حرارة كافية للحفاظ على محيط الماء الدافئ أقرب إلى جوهرها. مع نسبة بياض هندسي تزيد عن 140٪ ، يُعد إنسيلادوس أحد ألمع الأجسام المعروفة في النظام الشمسي.

عرض الفنان للنشاط الحراري المائي المحتمل الذي قد يحدث في قاع بحر إنسيلادوس وتحته. حقوق الصورة: NASA / JPL

بقطر 1066 كم ، تيثيس هو ثاني أكبر أقمار زحل الداخلية والقمر السادس عشر في المجموعة الشمسية. تتكون غالبية سطحه من تضاريس شديدة التلال ومليئة بالفوهات ومنطقة سهول أصغر وأكثر سلاسة. أبرز معالمه هي فوهة البركان الكبيرة أوديسيوس ، التي يبلغ قطرها 400 كيلومتر ، ويطلق عليها اسم نظام الوادي الواسع إيثاكا تشاسما - وهو متحد المركز مع أوديسيوس ويبلغ عرضه 100 كيلومتر ، وعمقه من 3 إلى 5 كيلومترات وطوله 2000 كيلومتر.

يبلغ قطرها وكتلتها 1123 كم و 11 × 10^عشرينكلغ، ديون هو أكبر قمر داخلي لكوكب زحل. غالبية سطح ديون عبارة عن تضاريس قديمة مجوفة بشكل كبير ، مع حفر يصل قطرها إلى 250 كم . ومع ذلك ، فإن القمر مغطى أيضًا بشبكة واسعة من الأحواض والأنماط التي تشير إلى أنه كان له في الماضي نشاط تكتوني عالمي.

تتشابه الأقمار الخارجية الكبيرة ، التي تدور خارج الحلقة E الخاصة بزحل ، في تكوينها مع الأقمار الداخلية - أي تتكون أساسًا من جليد الماء والصخور. من بين هؤلاء ، ريا هي ثاني أكبر - يبلغ قطرها 1527 كم و 23 × 10^عشرينكجم في الكتلة - وتاسع أكبر قمر في النظام الشمسي. يبلغ نصف قطرها المداري 527108 كيلومترات ، وهي خامس أبعد أقمار أكبر ، وتستغرق 4.5 أيام لإكمال مدارها.

مثل الأقمار الصناعية الكرونية الأخرى ، ريا له سطح مفلطح إلى حد ما ، وعدد قليل من الكسور الكبيرة في نصف الكرة اللاحق. ريا لديها اثنين جدا أحواض تأثير كبيرة على نصف الكرة الأرضية المناهض لزحل - فوهة بركان Tirawa (على غرار Odysseus on Tethys) وحفرة لم يتم تسميتها بعد - يبلغ قطرها 400 و 500 كيلومتر ، على التوالي.

صورة مركبة لجو تيتان ، تم إنشاؤها باستخدام مرشحات طيفية باللون الأزرق والأخضر والأحمر لإنشاء عرض ألوان محسّن. حقوق الصورة: NASA / JPL / Space Science Institute

بقطر 5150 كم ، و 1350 × 10^عشرينكجم في الكتلة ، تيتان هو أكبر أقمار زحل ويضم أكثر من 96٪ من الكتلة في مدار حول الكوكب. تيتان هو أيضًا القمر الكبير الوحيد الذي يمتلك غلافًا جويًا خاصًا به ، وهو بارد وكثيف ويتكون أساسًا من النيتروجين مع جزء صغير من الميثان. كما لاحظ العلماء وجود الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في الغلاف الجوي العلوي ، وكذلك بلورات جليد الميثان .

يظهر سطح تيتان ، الذي يصعب مراقبته بسبب ضباب الغلاف الجوي المستمر ، عددًا قليلاً من الحفر المؤثرة ، ودليل على وجود براكين متجمدة ، وحقول كثبان طولية شكلتها رياح المد والجزر على ما يبدو. تيتان هو أيضًا الجسم الوحيد في المجموعة الشمسية بجانب الأرض الذي توجد أجسام سائلة على سطحه ، على شكل بحيرات الميثان والإيثان في مناطق تيتان القطبية الشمالية والجنوبية.

بمسافة مدارية تبلغ 1،221،870 كم ، فهو ثاني أبعد قمر كبير عن زحل ، ويكمل مدارًا واحدًا كل 16 يومًا. مثل Europa و Ganymede ، يُعتقد أن Titan لديه امتداد المحيطات الجوفية مصنوعة من الماء الممزوج بالأمونيا ، والتي يمكن أن تثور على سطح القمر وتؤدي إلى البراكين الجليدية.

هايبريون هو الجار المباشر لتيتان. يبلغ متوسط ​​قطرها حوالي 270 كم ، وهي أصغر وأخف من ميماس. وهي أيضًا ذات شكل غير منتظم وغريبة جدًا في التكوين. بشكل أساسي ، القمر عبارة عن جسم بيضاوي اللون ذو سطح مسامي للغاية (يشبه الإسفنج). سطح هايبريون مغطى بالعديد من الفوهات الصدمية ، معظمها يتراوح قطرها بين 2 و 10 كم. كما أن لها دورانًا لا يمكن التنبؤ به إلى حد كبير ، مع عدم وجود أقطاب أو خط استواء محدد جيدًا.

وجهي Iapetus ، المعروف باسم 'قمر زحل يين يانغ' بسبب التباين في تركيبته اللونية. الائتمان: ناسا / مختبر الدفع النفاث

يبلغ قطرها 1،470 كم وقطرها 18 × 10^عشرينكجم في الكتلة ، ايبتوس هو ثالث أكبر أقمار زحل الكبيرة. وعلى بعد 3.560.820 كم من زحل ، فهو أبعد الأقمار الكبيرة ، ويستغرق 79 يومًا لإكمال مدار واحد. نسبة إلى لون وتكوين غير عادي - نصف الكرة الأمامي غامق وأسود بينما يكون نصف الكرة اللاحق أكثر إشراقًا - غالبًا ما يطلق عليه 'يين ويانغ' لأقمار زحل.

وراء هذه الأقمار الكبيرة توجد أقمار زحل غير المنتظمة. هذه الأقمار الصناعية صغيرة الحجم وذات أنصاف أقطار كبيرة ومنحدرة ولها مدارات رجعية في الغالب ويعتقد أنها اكتسبتها جاذبية زحل. تتكون هذه الأقمار من ثلاث مجموعات أساسية - مجموعة الإنويت ومجموعة جاليك ومجموعة نورس.

تتكون مجموعة الإنويت من خمسة أقمار غير منتظمة تم تسميتها جميعًا من أساطير الإنويت - إيجيرق ، كيفيك ، بالالياق ، سيارناق ، وطارق. وجميعها لها مدارات تقدم تتراوح من 11.1 إلى 17.9 مليون كيلومتر وقطرها من 7 إلى 40 كيلومترًا. انهم جميعا مماثل في المظهر (ضارب إلى الحمرة) ولها ميول مدارية بين 45 و 50 درجة.

مجموعة Gallic هي مجموعة من أربعة أقمار خارجية متقدم سميت لشخصيات في الأساطير الغالية - Albiorix و Bebhionn و Erriapus و Tarvos. هنا أيضًا ، تتشابه الأقمار في المظهر ولها مدارات تتراوح من 16 إلى 19 مليون كيلومتر. ميولهم في نطاق 35 درجة -40 درجة ، وغرابة أطوارهم حول 0.53 ، ويتراوح حجمهم من 6 إلى 32 كم.

حلقات وأقمار زحل تظهر على نطاق واسع. الائتمان: ناسا

أخيرًا ، هناك المجموعة الإسكندنافية ، والتي تتكون من 29 قمراً خارجيًا رجعيًا تأخذ أسمائهم من الأساطير الإسكندنافية. يتراوح حجم هذه الأقمار الصناعية من 6 إلى 18 كم ، ومسافاتها من 12 إلى 24 مليون كم ، وميلها بين 136 درجة و 175 درجة ، وانحرافها بين 0.13 و 0.77. يشار إلى هذه المجموعة أيضًا أحيانًا باسم فيبي المجموعة ، بسبب وجود قمر واحد أكبر في المجموعة - يبلغ قطره 240 كم. ثاني أكبر، يمير ، يبلغ قطرها 18 كم.

ضمن الأقمار الداخلية والخارجية الكبيرة ، هناك أيضًا أولئك الذين ينتمون إلى مجموعة Alkyonide. تمت تسمية هذه الأقمار - Methone و Anthe و Pallene - على اسم Alkyonides من الأساطير اليونانية ، وتقع بين مداري Mimas و Enceladus ، وهي من بين أصغر الأقمار حول زحل.

بعض الأقمار الكبيرة لها أقمار خاصة بها ، والتي تُعرف باسم أقمار طروادة. على سبيل المثال ، لدى Tethys اثنين من أحصنة طروادة - تيليستو و كاليبسو ، بينما ديون لديه هيلين و بوليديوسيس .

نظام حلقات زحل:

يُعتقد أن حلقات زحل قديمة جدًا ، وربما يرجع تاريخها إلى تكوين زحل نفسه. هناك نوعان من النظريات الرئيسية حول كيفية تشكل هذه الحلقات ، ولكل منهما اختلافات. تقول إحدى النظريات أن الحلقات كانت ذات يوم قمرًا لكوكب زحل والذي انحسر مداره حتى اقترب بدرجة كافية ليتمزق بفعل قوى المد والجزر.

في نسخة من هذه النظرية ، صُدم القمر بمذنب كبير أو كويكب - ممكن خلال قصف ثقيل متأخر - الذي دفعها إلى ما دون حد روش. النظرية الثانية هي أن الحلقات لم تكن أبدًا جزءًا من القمر ، ولكنها بدلاً من ذلك تُركت من المادة السدمية الأصلية التي تشكل منها زحل منذ مليارات السنين.

ينقسم الهيكل إلى سبع مجموعات حلقات أصغر ، كل منها بها تقسيم (أو فجوة) بينها وبين جارتها. الحلقتان A و B هما الجزء الأكثر كثافة في نظام الحلقة Cronian ويبلغ قطرهما 14600 و 25500 كيلومتر ، على التوالي. وهي تمتد إلى مسافة 92.000 - 117.580 كم (الحلقة B) و 122.170 - 136.775 كم (الحلقة A) من مركز زحل ، ويفصلها قسم كاسيني الذي يبلغ عرضه 4700 كم.

حلقات زحل. حقوق الصورة: NASA / JPL / Space Science Institute.

الحلقة C ، المفصولة عن الحلقة B بواسطة Maxwell Gap البالغ طولها 64 كيلومترًا ، يبلغ عرضها 17500 كيلومترًا تقريبًا وتمتد من 74،658 إلى 92،000 من مركز زحل. إلى جانب الحلقتين A و B ، تشكلان الحلقات الرئيسية ، وهي أكثر كثافة وتحتوي على جزيئات أكبر من 'الحلقات المتربة'.

تسمى هذه الحلقات الرقيقة بـ 'المتربة' بسبب الجزيئات الصغيرة التي تتكون منها. وهي تشمل الحلقة D ، وهي حلقة بطول 7500 كيلومتر تمتد إلى الداخل إلى قمم سحابة زحل (66900 - 74.510 كيلومترات من مركز زحل) وتفصلها عن الحلقة C بمسافة 150 كيلومترًا من كولومبو جاب. على الطرف الآخر من النظام ، توجد الحلقات G و E ، وهي أيضًا 'مغبرة' في التكوين.

يبلغ عرض الحلقة G 9000 كم وتمتد من 166.000 إلى 175.000 كم من مركز زحل. وفي الوقت نفسه ، فإن الحلقة E هي أكبر قسم حلقي منفرد ، حيث يبلغ عرضها 300 ألف كيلومتر وتمتد من 166 ألف إلى 480 ألف كيلومتر من مركز زحل. إنه هنا حيث توجد غالبية أقمار زحل (انظر أعلاه).

الحلقة F الضيقة ، التي تقع على الحافة الخارجية للحلقة A ، يصعب تصنيفها. في حين أن بعض أجزاء منه كثيفة للغاية ، فإنه يحتوي أيضًا على قدر كبير من جزيئات بحجم الغبار. لهذا السبب ، تتراوح التقديرات الخاصة بعرضه من 30 إلى 500 كم ، ويمتد حوالي 140،180 كم من مركز زحل.

تاريخ مراقبة زحل:

نظرًا لأنه مرئي للعين المجردة في سماء الليل ، فقد ظل البشر يراقبون زحل منذ آلاف السنين. في العصور القديمة ، كان يُعتبر الأبعد من بين خمسة كواكب معروفة ، وبالتالي تم منحه معنى خاصًا في العديد من الأساطير. تأتي الملاحظات المبكرة المسجلة من البابليين ، حيث قام الفلكيون برصد وتسجيل تحركاتها بشكل منهجي عبر دائرة الأبراج.

التقويم الفلكي الروماني ، من الصفيحة الحجرية من القرنين الثالث والرابع الميلاديين ، روما. الائتمان: Museo della civiltà romana

بالنسبة لليونانيين القدماء ، سُمي هذا الكوكب الأبعد كرونوس (كرونوس) ، على اسم إله الزراعة اليوناني وأصغر جبابرة. أجرى العالم اليوناني بطليموس حسابات حول مدار زحل بناءً على ملاحظاته للكوكب عندما كان متعارضًا ، واتبع الرومان في هذا التقليد ، وحددوا إياه بما يعادله من كرونوس (المسمى زحل).

في اللغة العبرية القديمة ، يُطلق على زحل اسم 'شاباتاي' ، بينما في اللغة التركية العثمانية والأردية والماليزية ، يُطلق على زحل اسم 'زحل' المشتق من اللغة العربية الأصلية. في علم التنجيم الهندوسي ، هناك تسعة أجرام فلكية تُعرف باسم نافاجراهاس Navagrahas. يُعرف زحل ، وهو أحدهم ، باسم 'شاني' ، الذي يحكم على الجميع بناءً على الأعمال الصالحة والسيئة التي يتم أداؤها في الحياة. في الصين القديمة واليابان ، تم تصنيف الكوكب على أنه 'نجم الأرض' - بناءً على العناصر الخمسة للأرض والهواء والرياح والماء والنار.

ومع ذلك ، لم يتم رصد الكوكب بشكل مباشر حتى عام 1610 ، عندما اكتشف جاليليو جاليلي لأول مرة وجود الحلقات. في ذلك الوقت ، أخطأ في فهم قمرين كانا موجودين على كلا الجانبين. لم يتم تصحيح هذا الأمر حتى استخدم كريستيان هيغنز تلسكوبًا ذا تكبير أكبر. اكتشف Huygens أيضًا قمر زحل Titan ، واكتشف Giovanni Domenico Cassini لاحقًا أقمار Iapetus و Rhea و Tethys و Dione.

لم يتم إجراء أي اكتشافات أخرى ذات أهمية مرة أخرى حتى القرنين 181 و 19. حدث الأول في عام 1789 عندما اكتشف ويليام هيرشل قمري ميماس وإنسيلادوس البعيدين ، ثم في عام 1848 عندما اكتشف فريق بريطاني قمرًا غير منتظم الشكل لهيبريون.

رسم لكوكب زحل بواسطة روبرت هوك ، مأخوذ من المعاملات الفلسفية (1666). الائتمان: ويكيبيديا كومنز

في عام 1899 اكتشف ويليام هنري بيكرينغ فيبي ، مشيرًا إلى أن مدارها غير منتظم للغاية ولا يدور بشكل متزامن مع زحل كما تفعل الأقمار الأكبر. كانت هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها العثور على أي قمر صناعي يتحرك حول كوكب في مدار رجعي. وبحلول عام 1944 ، أكدت الأبحاث التي أجريت في أوائل القرن العشرين أن تيتان له غلاف جوي سميك - وهي ميزة فريدة بين أقمار النظام الشمسي.

استكشاف كوكب زحل:

بحلول أواخر القرن العشرين ، بدأت المركبات الفضائية غير المأهولة في القيام برحلات طيران على كوكب زحل ، وجمع معلومات عن تكوينه ، وغلافه الجوي ، وبنيته الحلقية ، وأقماره. تم إجراء أول رحلة طيران بواسطة ناسا باستخدام بايونير 11 مسبار الفضاء الآلي ، الذي مر بزحل على مسافة 20 ألف كيلومتر في سبتمبر 1979.

تم التقاط صور للكوكب وعدد قليل من أقماره ، على الرغم من أن دقتها كانت منخفضة للغاية لتمييز تفاصيل السطح. كما درست المركبة الفضائية حلقات زحل ، وكشفت عن الحلقة الرقيقة F وحقيقة أن الفجوات المظلمة في الحلقات تكون ساطعة عند مواجهة الشمس ، مما يعني أنها تحتوي على مادة دقيقة تشتت الضوء. بالإضافة الى،بايونير 11قياس درجة حرارة تيتان.

تمت الرحلة القادمة في نوفمبر 1980 عندما كان السفر 1 مر مسبار فضائي عبر نظام زحل. لقد أرسل أول صور عالية الدقة للكوكب وحلقاته وأقماره - والتي تضمنت ميزات لأقمار مختلفة لم يسبق رؤيتها من قبل.

تم التقاط هذه الصور الملونة الست ضيقة الزاوية من أول 'صورة' للنظام الشمسي التقطتها فوييجر 1 في نوفمبر 1980. Credit: NASA / JPL

في أغسطس 1981 ، السفر 2 أجرى تحليقه وجمع المزيد من الصور المقربة لأقمار زحل ، بالإضافة إلى أدلة على التغيرات في الغلاف الجوي والحلقات. اكتشفت المجسات وأكدت العديد من الأقمار الصناعية الجديدة التي تدور حول أو داخل حلقات الكوكب ، بالإضافة إلى فجوة ماكسويل وكيلر الصغيرة (فجوة بعرض 42 كم في الحلقة A).

في يونيو من عام 2004 ، كاسيني - هيغنز دخل المسبار الفضائي إلى نظام Saturn وأجرى رحلة طيران قريبة من Phoebe ، وأرسل مرة أخرى صورًا وبيانات عالية الدقة. بحلول الأول من يوليو 2004 ، دخل المسبار في مدار حول زحل ، وبحلول ديسمبر ، أكمل طائرتان من تيتان قبل إطلاق مسبار Huygens. وصل المسبار هذا إلى السطح وبدأ في نقل البيانات عن الغلاف الجوي والسطح بحلول 14 يناير 2005.كاسينيمنذ ذلك الحين ، أجرى عدة رحلات طيران على تيتان وأقمار صناعية أخرى مثلجة.

في عام 2006 ، ذكرت وكالة ناسا ذلككاسينيوجدت أدلة على خزانات المياه السائلة التي انفجرت في السخانات على قمر زحل إنسيلادوس. ومنذ ذلك الحين تم تحديد أكثر من 100 ينبوع ماء حار ، والتي تتركز حول المنطقة القطبية الجنوبية. في مايو 2011 ، أفاد علماء ناسا في مؤتمر Enceladus Focus Group أن المحيط الداخلي للقمر Enceladus قد يكون المرشح الأكثر ترجيحًا في البحث عن حياة خارج الأرض.

بالإضافة الى،كاسينيكشفت الصور عن حلقة كوكبية غير مكتشفة من قبل ، وثمانية أقمار صناعية جديدة ، وأدلة على بحيرات وبحيرات هيدروكربونية بالقرب من القطب الشمالي لتيتان. كان المسبار مسؤولاً أيضًا عن إرسال صور عالية الدقة لنشاط العاصفة الشديدة في القطبين الشمالي والجنوبي لزحل.

انتهت مهمة كاسيني الأولية في عام 2008 ، لكن مهمة المسبار تم تمديدها مرتين منذ ذلك الحين - أولًا حتى سبتمبر 2010 ومرة ​​أخرى حتى عام 2017. في السنوات القادمة ، تأمل ناسا في استخدام المسبار لدراسة فترة كاملة من مواسم زحل.

رسم توضيحي للفنان للمسبار الفضائي كاسيني إلى زحل وتيتان ، وهي مهمة مشتركة بين ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية. الائتمان: ناسا / مختبر الدفع النفاث

من كونه جزءًا مهمًا جدًا من الأنظمة الفلكية للعديد من الثقافات إلى أن يصبح موضوعًا للفتن العلمي المستمر ، يستمر زحل في احتلال مكانة خاصة في قلوبنا وعقولنا. سواء أكان هذا النظام الحلقي الرائع والجميل لكوكب زحل ، أو أقماره العديدة ، أو طقسه العاصف ، أو تكوينه الغريب ، فإن هذا الغاز العملاق يستمر في الإعجاب والإلهام.

في السنوات والعقود القادمة ، من المرجح أن يتم إرسال بعثات استكشاف روبوتية إضافية للتحقيق في زحل وحلقاته ونظام أقماره بمزيد من التفصيل. قد يشكل ما نجده بعضًا من أكثر الاكتشافات الرائدة في كل العصور ، ومن المرجح أن يعلمنا المزيد عن تاريخ نظامنا الشمسي.

لدى Universe Today مقالات عن كثافة زحل ، ال مدار زحل ، و حقائق مثيرة للاهتمام حول زحل .

إذا كنت تريد معرفة المزيد عن حلقات وأقمار زحل ، تحقق من ذلك من أين أتت حلقات زحل؟ و كم عدد الأقمار التي يمتلكها زحل؟

لمزيد من المعلومات ، تحقق من زحل و كل شيء عن زحل ووكالة ناسا صفحة استكشاف النظام الشمسي على زحل.

لدى Astronomy Cast حلقة حول هذا الموضوع - الحلقة 59: زحل .