سیاره زحل(عربی) یا کیوان (فارسی)سیاره بعد از مشتری قبل از اورانوس و ششمین سیاره منظومه شمسی بوده و بعد از سیاره مشتری بزرگترین سیاره منظومه به حساب می آید.یک حلقه زیبا آنرا از بقیه سیارات  متمایز کرده است. بقیه در ادامه مطلب...

زکات علم در نشر ان است. امام علی(ع)

زحل


کیوان یا زُحَل، پس از مشتری، دومین سیاره بزرگ منظومه شمسی ماست و ششمین سیاره دور از خورشید می‌باشد. کیوان یک گلوله گازی غول‌پیکر است و چگالی‌اش بسیار کم است ، به طوری که اگر روی آب بیفتد روی آب می ماند. یک روز کامل در کیوان برابر ۱۰ ساعت و ۳۹ دقیقه در زمین می‌باشد و بر خلاف آن یک سال آن برابر ۲۹٫۵ برابر سال زمینی می‌باشد. از آنجایی که مدار استوایی کیوان تقریبآ همانند زمین در ۲۷ درجه می‌باشد ولی تغییرات زاویه سیاره نسبت به خورشید شبیه به زمین می‌باشد و در این سیاره نیز همان چهار فصل مشاهده می‌شود. جرم سیاره کیوان همانند مشتری از گاز می‌باشد و بیشترین گازی که در جو آن سیاره موجود است هیدروژن می‌باشد و کمی هم هلیوم و متان. جرم حجمی سیاره کیوان از آب کمتر می‌باشد و از این بابت در نوع خود در میان دیگر سیارات سامانه خورشیدی یگانه می‌باشد. به علت سرعت حرکت کیوان به دور خود در قطب‌های آن نوعی حالت تختی مشاهده می‌شود.

در آسمان شب زمین، کیوان به دلیل اندازه بزرگ , دارای جوی درخشان است. زیبایی آسمان کیوان به خاطر نوارهای روشن حلقه‌های اطراف آن و نیز به خاطر قمرهای زیادش است.

کیوان از جنبه‌های زیادی شبیه مشتری است، جز اینکه در اطراف آن چندین حلقه شگفت انگیز وجود دارد. جرم کیوان، صد برابر جرم زمین است.

حرکت کیوان

کیوان با طول ۹٫۵۳۹AV و دوره تناوب گردش نجومی ۲۹٫۴۵۸ سال، در مداری با خروج از مرکز ۵۵۷٪ که با دایرِة البروج زاویه ۴۹٫۲ درجه می‌سازد، می‌گردد.

از روی زمین قطر زاویه‌ای کیوان در نقطه مقابله حدود ۲۰ دقیقه است. مانند مشتری،کیوان دارای جو پر از ابری است که به صورت جزئی می‌چرخد. از مشاهدات انتقالات دوپلری در عرض سیاره و با زمان بندی دقیق علامتهای جوی، دوره تناوب چرخش نجومی آن، در نزدیک استوایش ۱۰ ساعت و ۱۴ دقیقه و در عرضهای جفرافیایی بالا ۱۰ ساعت و ۳۸ دقیقه محاسبه شده است. در اینجا هم مجدداً چرخش جزئی مشابه مشتری داریم. استوای کیوان به اندازه ۲۶ درجه و ۴۵ دقیقه با صفحه مداری آن زاویه می‌سازد، بطوری که قطبهای سیاره در فاصله‌های زمانی حدود ۱۵ سال یک بار سمت زمین متمایل می‌شوند. چرخش باعث پخی زیاد (۹۶٪) کیوان می‌گردد، بطوریکه شعاعهای قطبی و استوایی به نسبت ۱۰/۹ هستند.

ویژگی‌های فیزیکی کیوان

کیوان شباهت قابل توجهی با مشتری دارد، ولی کمی کوچک‌تر است و جرم آن کمتر از جرم مشتری (۹۵M)است. کیوان کمترین چگالی حجمی را نسبت به سایر سیارات دارد. ساختار جو کیوان با کمربندهایی که به موازات استوا امتداد دارند، همانند است. آشفتگیهای کمربندهای کیوان خیلی کمتر از مشتری است (تاکنون از روی زمین فقط ۱۰ لکه مشاهده شده‌اند). جو کیوان ترکیب خیلی مشابه‌ای با جو مشتری دارد. تاکنون متان (CH۴)، آمونیاک (NH۳)، اتان (C۲H۶)، فسفین (PH۳)، استیلن (C۲H۲)، متیل استیل (C۳H۴)، پروپان (C۳H۸) و هیدروژن مولکولی (H۲) آشکار شده است.

ابرهای کیوان خیلی کمرنگ تر از ابرهای مشتری به نظر می‌رسند.ابرهای مشتری اغلب به رنگ زرد کم رنگ و نارنجی هستند، به این دلیل که دما در کیوان کمتر از مشتری است، ابرهای کیوان در لایه پایین تر جوش قرار می‌گیرند. درون کیوان احتمالاً ترکیب مشتری را دارد. تخمینهای نظری مقادیر حدود ۷۴٪ هیدروژن، ۲۴٪ هلیوم، ٪۲ عناصر سنگین تر را پیشنهاد می‌کند. این ترکیب تقریباً مشابه ترکیبات خورشید است. کیوان ممکن است یک هسته سنگین کوچک به قطر ۲۰ هزار کیلومتر و جرمی معادل ۲۰ را داشته باشد.

شش ضلعی زحلی

تصاویر فروسرخ جدید فضاپیمای کسینی از زحل یکی از عجیب‌ترین عوارض سطح این سیاره را نمایان کرد. ساختار ابر مانند یک شش ضلعی که به دور نقطهٔ قطب شمال زحل در گردش است می‌باشد. این ساختار بیست سال پیش درگذر فضاپیمای ویجر از کنار زحل کشف شده است.

شناسه‌های کیوان

فاصله متوسط از خورشید 1.43 میلیارد کیلومتر

قطر استوا ۱۲۰۵۳۶ کیلومتر

مدت حرکت وضعی 10.23 ساعت

مدت حرکت انتقالی 29.44 سال زمینی

سرعت مداری 9.44 کیلومتر در ثانیه

دمای ابر فوقانی ۱۸۰- درجه سانتیگراد

جرم (زمین=۱) 95.18

چگالی متوسط (آب=۱) 0.69

جاذبه(زمین=۱) 0.93

تعداد قمر 48

قمرهای کیوان

به دلیل محدودیت‌های فناورانه تا سال ۲۰۰۰ میلادی دانشمندان معتقد بودند که کیوان تنها چهار ماهک (قمر) دارد اما بعدها آشکار شد که تعداد ماهکهای کیوان می‌تواند از ۲۰ و حتی ۳۰ هم بیشتر باشد. ماهک‌های کیوان که به مانند خانواده آن می‌باشند هر ساله رو به افزایش است. در سال ۲۰۰۰ ستاره شناسان دوازده ماهک کوچک کیوان را کشف کردند که این به طور موقت کیوان را از نظر شمار ماهک‌ها در جایگاه نخست قرار داد. اما یافته‌های تازه از سوی شپرد و همکارانش باعث شد تا مشتری در این مورد در رده‌ای جلوتر از کیوان باشد. البته ممکن است ماهک‌های بیشتری گرد کیوان در گردش باشند که فاصله زیاد کیوان از ما تشخیص آنها را برای دانشمندان مشکل می‌سازد.

۲۰ قمر تاکنون برای کیوان شناسایی شده‌اند، که ۱۳ قمر از زمین و هفت قمر دیگر به‌وسیله کاوشگرهای فضایی کشف شده‌اند. قمرهای کوچک کیوان به شکل سیب زمینی بوده و شکلهای نامنظمی دارند. احتمال می‌رود که قمرهای کوچک‌تر دیگری نیز کشف شوند. سطح بسیاری از قمرها پوشیده از گودالهای شهابسنگی است. در سطح میماس، یکی از قمرهای کوچک کیوان، گودالی بزرگی به نام هرشل وجود دارد که ۱۳۰ کیلومتر (۸۱ مایل) وسعت داشته و یک سوم این قمر را پوشانده است.

دانشمند هلندی، کریستین هوینگس (۹۵ – ۱۶۲۹)، در سال ۱۶۵۵ اولین قمر زحل را کشف کرد. تیتان از لحاظ بزرگی دومین ماهک و یکی از سه ماهکی است که در منظومه شمسی دارای جو هستند. احتمال می‌رود که قسمت اعظم آن از سنگ و بقیه از یخ تشکیل شده باشد. جوی که دائما سطح تیتان را پوشانده است، حاوی نیتروژن و سایر مواد شیمیایی است.

تیتان به مانند ستاره‌ای کوچک از قدر ۸٫۳ گرد کیوان می‌گردد، تیتان را می‌توان به آسانی با یک اختربین (تلسکوپ) کوچک ۴ اینچی رصد کرد. تیتان هر ۱۶ روز یک بار گرد کیوان می‌گردد و برای یافتن آن کافی است اختربین (تلسکوپ) را به سمت کیوان نشانه روید و در فاصله ۲ دقیقه قوسی این سیاره به دنباله ستاره‌ای از قدر ۸٫۳ باشید.

اختر شناسان به تازگی قمر جدیدی از سیاره زحل را شناسایی کرده‌اند که بسیار کوچک است (حدودآ ۲ کیلومتر). در این صورت تعداد قمرهای زحل به ۲۱ قمر تغییر می‌کند.

حلقه‌های کیوان

تصویر حلقه‌های کیوانحلقه‌ها یا کمربندهای کیوان در فاصله ۱۱۲۰۰ کیلومتری آن جای گرفته‌اند. حلقه‌های کیوان از تکه‌های یخ و همچنین تکه‌های سنگ و غبار تشکیل شده‌اند برخی به اندازه یک غبار ریز و برخی به اندازه یک خانه. حلقه‌های کیوان پهن هستند ولی بسیار تخت و نازک. پهنای آن‌ها ۲۸۲ هزار کیلومتر است اما کلفتی آنها تنها یک کیلومتر است. بنابراین هنگامیکه از پهلو به کیوان بنگریم حلقه‌ها تیغه باریکی می‌شوند و دیده نمی‌شوند. مشتری و نپتون و اورانوس هم حلقه دارند اما حلقه کیوان از همه بهتر دیده می‌شود. به باور دانشمندان دلیل درخشانتر بودن حلقه‌های کیوان تازه تر بودن و جوانتر بودن آن هاست. آن‌ها می‌انگارند که این حلقه‌ها در پی نزدیک شدن یک ماهک (قمر) به کیوان و فروپاشی آن ماهک در اثر گرانش کیوان پدید آمده اند. حلقه‌های کیوان به ترتیبی که کشف شده‌اند با حروف الفبا نامگذاری شده اند. ای، بی، سی، دی، ای، اف و جی A B C D E F G در میان حلقه‌ها سه شکاف وجود دارد به نام‌های انکه Encke،کیلر Keeler و مکسول Maxwell. و یک بازه بزرگ به نام شکاف کاسینی. شکاف کاسینی ۴۷۰۰ کیلومتر پهنا دارد.

نخستین کسی که به حلقه رازآمیز پیرامون کیوان علاقمند 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 آب یخ زده تشکیل شده است که برخی از آنها در اندازه‌های یک خودروی معمولی می‌باشند. مجموع گرانش (جاذبه) کیوان و گرانش ماهکهای آن حالتی را پدید می‌آورند که این قطعات همواره بصورت حلقه‌های نازک به دور این سیاره به نظر ثابت ایستاده اند.

شناسایی کیوان

فضاپیمای پایونیر ۱۱ (Pioneer 11) برای نخستین بار در سال ۱۹۷۹ از این سیاره دیدن کرد و پس از آن در سالهای بعد ووییجر (Voyager) یک و سپس ووییجر دو. از جمله مواردی که فضاپیمای ووییجر دو در ماموریت 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 ثانیه نیز می‌رسد.

شکاف کاسینی

در سال ۱۶۷۵ میلادی (1054 خورشیدی) جووانی دومنیکو کاسینی، اخترشناس ایتالیایی، کشف کرد که حلقه کیوان از دو حلقه تشکیل یافته است و میان آن دو جدایی وجود دارد. این جدایی شکاف کاسینی نامیده می‌شود و در اثر کشش گرانشی قمر غول پیکر تیتان بوجود آمده است. بررسی‌های واپسین نشان داده‌اند که در اطراف کیوان، بر روی هم چهار حلقه وجود دارد.درونی‌ترین آنها بسیار کم نور و تقریباً با بالای ابرها در تماس است. قطر حلقه نورانی بیرونی به ۱۴۰۰۰۰ کیلومتر می‌رسد.

میدان مغناطیسی کیوان

میدان مغناطیسی دارای یک گشتاور کلی برابر ۳۵/۱ گشتاور مشتری است. اما این مقدار به حد کافی قوی است که یک میدان مغناطیسی سپهر مشتری گون با کمربندهای تابشی مشابه زمین ایجاد کند. گشتاور دو قطبی 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. مغناطیس‌سپهر(magnetosphere) زحل ذرات بسیار کمتری از ذرات مغناطیسرسپهر مشتری را در خود جای می‌دهد.

دو دلیل عمده این تفاوت شامل کمبود یک منبع محلی ذرات بار دار که در مورد مشتری توسط فورانهای آیو تولید می‌شوند و حلقه‌های قابل رویت زحل که بطور موثری 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 بطور محکم به میدان مغناطیسی در حال دوران سریع جفت می‌شوند. این برهمکنش، لایه‌ای از پلاسما به ضخامت تقریباً ۲Rs ایجاد می‌کند که تا حدود ۱۵Rs ادامه می‌یابد.در ورای این مقدار، مغناطیس‌سپهر شکل خود را از دست می‌دهد. اندازه آن با دمای خورشید تغییر می‌یابد.

سیاره زحل(عربی) یا کیوان (فارسی)سیاره بعد از مشتری قبل از اورانوس و ششمین سیاره منظومه شمسی بوده و بعد از سیاره مشتری بزرگترین سیاره منظومه به حساب می آید.یک حلقه زیبا آنرا از بقیه سیارات  متمایز کرده است.

زحل دورترین سیاره ای است که ستاره شناسان باستان آن را می شناختند. در ١۶١٠میلادی گالیله، ستاره شناس ایتالیایی، اولین کسی بود که زحل را با تلسکوپ دید. در کمال شگفتی، او دو زائده در دو طرف سیاره مشاهده کرد. او آنها را به شکل دو کره مجزا رسم کرد و گفت به نظر می رسد زحل، سیاره ای سه تایی است. در رصدها و طرح های بعدی، او دو جسم جانبی زحل را مانند دسته هایی که به سیاره متصل اند، رسم کرد. در ١۶۵٩ میلادی هویگنس، ستاره شناس هلندی، با تلسکوپی که از تلسکوپ گالیله قوی تر بود، زحل را رصد کرد و اعلام کرد در اطراف زحل حلقه باریک و مسطحی وجود دارد. در ١۶٧۵، ستاره شناس ایتالیایی، ژان-دومینیک کاسینی، شکافی را بین دو حلقه زحل، که اکنون آنها را حلقه های A و B می نامیم، مشاهده کرد. اکنون می دانیم که اثرات گرانشی میماس، یکی از اقمار زحل، شکاف ۴٨٠٠ کیلومتری کاسینی را به وجود آورده است.

زحل نیز مانند مشتری، بیشتر از هیدروژن (۹۶ درصد)و هلیوم (سه درصد)تشکیل شده است. حجم آن ۷۶۳ بار بیشتر از زمین است. بادهای جو بالایی زحل در مناطق استوایی، تا سرعت ۵٠٠ متر بر ثانیه نیز حرکت می کنند( برای مقایسه، بادهای طوفانی شدید زمین در لایه های بالایی جو ١١٠ متر بر ثانیه است). این بادهای پرسرعت با گرمایی که از درون سیاره می آید، ترکیب می شوند و نوارهای زرد رنگ و طلایی رنگ سطح زحل را تشکیل می دهند.

مجموعه حلقه های زحل، بزرگترین و پیچیده ترین حلقه ها در منظومه شمسی هستند که تا صدها هزار کیلومتر از سیاره فاصله گرفته اند. در اوایل دهه ١٩٨٠میلادی، دو فضاپیمای ویجر متعلق به ناسا کشف کردند که بیشتر حلقه های زحل از یخ آب تشکیل شده اند؛ آنها همچنین ساختارهای مواج روی حلقه ها، حلقه های کوچک و ... ، اشکال تیره ای در حلقه ها که با سرعتی متفاوت از سرعت سایر مواد حلقه اطرافشان به دور سیاره می گردند، کشف کردند. مواد حلقه اندازه های گوناگونی، از چند میکرومتر تا چند ده متر، دارند. دو قمر کوچک زحل، درون شکاف بین دو حلقه اصلی قرار دار ند.  بعضی از اقمار زحل بعنوان اقمار شفرد نقش مهمی در شکل گیری وپایداری حلقه های زحل دارند.

تا کنون  ۵۶ قمر زحل کشف شده است و احتمالا بسیاری از آنها هنوز دیده نشده اند. بزرگترین قمر زحل ، تیتان، کمی از سیاره عطارد بزرگتر است. ( تیتان دومین قمر بزرگ منظومه شمسی است؛ گانیمد، قمر مشتری، مقام اول را دارد.) تیتان جو ضخیمی از هیدروژن دارد که احتمالا شبیه به جو زمین در مدتها پیش است. مطالعه و بررسی بیشتراین قمر، اطلاعات بسیاری درباره شکل گیری سیارات، و احتمالا اولین روزهای زمین، به ما می دهد. هسته این سیاره مانند بقیه سیارات گازی به شکل هسته ای از جنس صخره(Rock ) سپس لایه ای از هیدروژن فلزی مایع  وسپس اقیانوسی از هیدروژن وهلیم مایع وآخر از همه جوی از هیدروژن وهلیم می باشد.

زحل اقمار کوچک بسیاری نیز دارد. هریک از این قمرها در نوع خود بی نظیر و یکتا هستند؛ از انسلادوس که سطحش به طور مداوم در حال تغییر است، تا یاپتوس که یک روی آن به سیاهی قیر و نیمکره دیگرش به سفیدی برف است.

 میدان مغناطیسی زحل ۲۱/۰ تسلا ،یک بیستم میدان مشتری واندکی از میدان مغناطیسی زمین ضعیف تر است. زحل، حلقه هایش و بسیاری از اقمار آن، درون مغناط کره زحل، ناحیه ای در فضا که ذرات باردار در آن بیشتر تحت تاثیر میدان مغناطیسی زحل هستند تا بادهای خورشیدی، قرار گرفته اند. تصاویر تلسکوپ فضایی هابل نشان می دهد در مناطق قطبی زحل شفق هایی مانند شفق های قطبی زمین تشکیل می شود. شفق های قطبی زمانی تشکیل می شوند که ذرات باردار در امتداد خطوط میدان مغناطیسی وارد جو سیاره شوند. ویجر ١ و٢    در  ١٩٨١ میلادی از کنار زحل گذشتند و تصاویری از آن به زمین ارسال کردند. مرحله بعدی تکمیل دانش ما از زحل در حالی که کاسینی و هویگنس به تحقیقات خود ادامه می دهند، ادامه دارد. کاوشگر هویگنس در ژانویه ٢٠٠۵ میلادی بر سطح تیتان فرود آمد و داده هایی را از سطح و جو این قمر جمع آوری کرد. کاسینی در طی ماموریت ۴ ساله اش، برای بررسی اقمار، حلقه ها و مغناط کره آن، بیش از ٧٠ دور زحل خواهد گشت. فضاپیمای کاسینی-هویگنس از پروژه های مشترک ناسا، سازمان فضایی اروپا و سازمان فضایی ایتالیا است.

 

منبع :http://www.nojoum.com/Pages/Saturn.aspx?View=Default

برای کسب اطلاعات بیشتر به سایت زیر مراجعه نمایید:

 

 http://www.persianstar.com/content/view/170/1/

 

برای کسب اطلاعات بیشتر به زبان انگلیسی به سایت زیر مراجعه نمایید:

http://www.nineplanets.org/saturn.html

 

 

برای مشاهده فهرست اقمار زحل اینجا را کلیک کنید

 

برای خواندن مقاله ای درباره منشاء حلقه های زحل به سایت زیر مراجعه نمایید

:http://www.nojum.ir/news/articles/456/

 

برای کسب اطلاعات بیشتر به زبان انگلیسی به آدرس زیر مراجعه نمایید:

 http://en.wikipedia.org/wiki/Rings_of_saturn

 

برای مشاهده جدول مشخصات آن در کنار دیگر سیارات اینجا را کلیک کنید

 

برای کسب اطلاعات درباره عوارض سطحی به آدرس زیر مراجعه نمایید:

http://planetarynames.wr.usgs.gov/jsp/SystemSearch2.jsp?System=Saturn