زحل ( Saturn )
☰ جدول المحتويات
 |
زُحل كوكب تطوقه سبع حلقات رئيسية. وفي الصورة، يختفي جزءٌ من هذه الحلقات في ظل الكوكب. ويظهر القمر رية أسفل زحل وهو أحد أقمار هذا الكوكب. أما القمر ديون فيظهر على يمينه. |
يبلغ قطر زحل عند خط استوائه 120,540كم، وهذا يعادل عشرة أمثال قطر الكرة الأرضية تقريباً. ويمكن رؤية زحل بالعين المجردة من الأرض. ولكن حلقاته لايمكن رؤيتها إلاَّ بالمنظار. وزحل هو أحد كواكب المجموعة الشمسية التي كان يعرفها قدماء الفلكيين وأطلقوا عليه اسم ساتورن وهو اسم إله الزراعة عند الرومان.
يأتي ترتيب زحل في المرتبة السادسة بين الكواكب من حيث قربه من الشمس. ويبلغ متوسط بعده عن الشمس 1,429,400,000كم مقارنًا مع بعد الأرض عن الشمس وهو 150,000,000كم. وعندما يكون زحل في أقرب موضع له من الأرض فإنه يكون على بعد 1,277,400,000 كم منها.
 |
نظـرة إلى زحـل زحل هو سادس كواكب المجموعة الشمسية قربًا من الشمس ولا يزال علماء الفلك يرمزون له بالرمز القديم أعلى يمين الشكل. |
مداره:
يدور زحل حول الشمس في مدار بيضاوي ويتراوح بعده عنها بين 1,508,900,000 كم عند أبعد نقطة منها و1,349,900,000 كم عند أقرب نقطة. وتستغرق دورة زحل حول الشمس 10,759 يوماً أرضياً أي حوالي 29,5 سنة أرضية. وذلك مقابل 365 يوماً أي سنة أرضية واحدة بالنسبة لدورة الأرض حول الشمس.
دورانه حول محوره:
كما يدور زحل حول الشمس، فإنه يدور حول محوره. والمحور خط وهمي يمر بمركز الجسم. ومحور زحل ليس عمودياً على مداره أي لايكمل 90° درجة معه ولكن يميل بمقدار 27° درجة عن الوضع العمودي على المدار.يأتي زحل بعد المشتري من حيث سرعة دورانه. يدور زحل حول محوره مرة كل عشر ساعات وتسع وثلاثين دقيقة مقابل 24 ساعة تدورها الأرض حول محورها. وينتج عن الدوران السريع لهذا الكوكب انبعاج عند خط استوائه وتفلطح عند قطبيه. ولذلك يزيد قطره عند خط الاستواء بمقدار 13,000كم عن قطره بين القطبين.
السطح والجو:
يعتقد معظم العلماء أن زحل كرة ضخمة من الغاز بدون سطح صلب. ولكن يبدو أن لهذا الكوكب قلبًا داخليًا صلبًا ساخنًا، يتكون من الحديد والمواد الصخرية. ويحيط بهذا القلب المركزي الكثيف غلاف يتكون غالباً من النشادر والميثان والماء. ويحيط بذلك غلاف آخر من الهيدروجين الفلزي المسال تحت ضغط شديد جداً، تعلوه طبقة من الهيليوم والهيدروجين المضغوطين على هيئة سائل شديد اللزوجة، يتبخر جزء منه بالقرب من سطح الكوكب. وينتشر هذا المخلوط الغازي حول زحل ليكون غلافه الجوي الذي يتكون غالباً من نفس العنصرين (هيليوم وهيدروجين).تغطي كوكب زحل طبقة كثيفة من السُحب. وتكشف الصور الفوتوغرافية للكوكب عن وجود سلسلة من الأحزمة والمناطق ذات الألوان المتغيرة على قمم تلك السُحب. ويرجع ظهور تلك المناطق الملونة إلى اختلاف درجات الحرارة في الكتل الغازية المتفاوتة الارتفاع عن سطح الكوكب. ولاتستطيع النباتات أو الحيوانات الأرضية الحياة على سطح كوكب زحل. بل يشك العلماء في إمكانية وجود أي صورة من صور الحياة على هذا الكوكب.
درجة الحرارة:
تنشأ الفصول واختلاف درجات الحرارة نتيجة لميل محور زحل إلى اتجاه الدوران حول الشمس، مما يؤدي إلى اختلاف كمية الحرارة التي تصل من الشمس إلى النصف الشمالي من الكوكب عن الحرارة التي تصل إلى النصف الجنوبي منه. ولما كان زمن دورة زحل حول الشمس أطول من زمن دورة الأرض حول الشمس بكثير (حوالي 29 مرة)، فإن الفصول على زحل تكون أطول من مثيلتها على الأرض. ويستمر الفصل الواحد على زحل 7,5 سنة أرضية تقريباً. ولما كان زحل أكثر بعداً عن الشمس فإن درجة حرارته تنخفض كثيراً عن درجة حرارة الأرض. ويبلغ متوسط درجة الحرارة على قمم السُحب التي تغطي زحل 178°م تحت الصفر (-178°م).ولكن درجة حرارة زحل تحت طبقة السُحب أعلى بكثير منها فوق القمم، ويفقد زحل مقدارًا من الحرارة التي تتسرب من باطنه أكبر من مقدار الحرارة التي يكتسبها من الشمس (الحرارة المفقودة ضعفان ونصف ضعف الحرارة المكتسبة). ويعتقد الفلكيون أن معظم الحرارة الداخلية للكوكب تأتي من الطاقة التي يفقدها الهيليوم المسال عندما يغوص ببطء في الهيدروجين المسال في باطن الكوكب. (المعروف أن الهيليوم أكثف من الهيدروجين، كما أن درجة حرارة إسالته أعلى بكثير من درجة حرارة الهيدروجين المسال ومن ثم تنطلق الحرارة منه عندما يبرد إلى درجة حرارة الهيدروجين).
الكتلة والكثافة:
زحل أقل كواكب المجموعة الشمسية كثافة حيث تبلغ كثافته (1/10) كثافة الأرض وثلثي كثافة الماء. ومعنى ذلك أن قطعة من زحل سوف تطفو على سطح الماء، وتكون أخف كثيراً من قطعة من الأرض مساوية لها في الحجم. وعلى الرغم من صغر كثافة مادة زحل، إلاَّ أن كتلته أكبر من كتلة أي كوكب آخر في المجموعة ما عدا كوكب المشتري. ★ تَصَفح: الكتلة.تبلغ كتلة زحل 95 مرة قدر كتلة الأرض، ولكن قوة جاذبيته أكبر قليلاً من جاذبية الأرض، فالجسم الذي يزن على الأرض 45كجم، سوف يزن 48كجم على كوكب زحل.
 |
حلقات زحل أمكن تصوير الجانب المظلم منها بوساطة فويجر 1 عند مرورها في الجانب المعاكس للشمس. وتظهر الحلقة الكثيفة داكنة لأنها تمتص معظم ضوء الشمس عند مروره خلالها. والحقيقة أن لونها بني مائل للاحمرار. وهذه الحلقة هي أكثر الحلقات لمعاناً عندما تُرى من الأرض. |
حلقات زحل:
تحيط حلقات زحل بالكوكب عند خط استوائه، ولكنها لا تمسه. وتميل الحلقات على مدار الكوكب حول الشمس بنفس زاوية ميل محوره على المدار. وتحتوي الحلقات السبع الرئيسية على آلاف الحليقات الضيقة التي تتكون بدورها من بلايين من قطع البَرَد التي يتراوح حجمها بين حجم ذرات الغبار وقطع كبيرة، يزيد قطر الواحدة منها على ثلاثة أمتار. والحلقات الرئيسية عريضة جداً، حيث يصل عرض الحلقة الخارجية مثلاً إلى 300,000كم. ولكن هذه الحلقات رقيقة، لدرجة أنه لايمكن رؤيتها إذا كان سمكها على خط الرؤية من الأرض. ويتراوح سمك حلقات زحل بين 200م و3,000م. وهي منفصلة بعضها عن بعض بفجوات من الفراغ يصل عرضها إلى 200،3كم أو أكثر. وبعض هذه الفجوات يحتوي على حُلَيْقَات قليلة من البرد.وقد اكتُشفت حلقات زحل في أوائل القرن السابع عشر على يدي الفلكي الإيطالي جاليليو. ولم يستطع جاليليو رؤية الحلقات بوضوح بوساطة تلسكوبه الصغير وظن أنها أقمار كبيرة أوتوابع لزحل.
وبعد فحص الحلقات بتلسكوب أكبر سنة 1656م، وصفها الفلكي الهولندي كريستيان هايجنز بأنها حلقة منبسطة رقيقة حول زحل. وظن هايجنز أنها حلقة من مادة صلبة. وفي عام 1675م، أعلن الفلكي الفرنسي جان دومينيك كاسيني أنه اكتشف حلقتين منفصلتين حول زحل، تتكون كل منهما من أسراب من التوابع أو الأقمار الصغيرة. ثم توالى بعد ذلك اكتشاف باقي الحلقات الرئيسية. أما الحليقات فلم تكتشف إلا سنة 1980م.
 |
توابع زحل يمكن رؤية زحل وستة من توابعه (أقماره) في الصورة التلسكوبية أعلاه. تسبب مرشح آلة التصوير (الكاميرا) الضوئي في تعتيم المنطقة المحيطة بزحل. وقد استُعمل المرشح لتخفيض الضوء الساطع المنعكس من الكوكب. وتيتان أكبر تابع لزحل، وواحد من التوابع القليلة في المجموعة الشمسية التي عُرف أن لها غلافًا جويًا. |
توابع (أقمار) زحل:
يتبع زحل مالايقل عن 18 تابعًا بالإضافة إلى حلقاته. والتابع تيتان هو أكبر توابع زحل ويبلغ قطره 5,140 كم، ويكون بذلك أكبر من كوكب عطارد، وأكبر من كوكب بلوتو. وتيتان هو أحد التوابع القليلة في المجموعة الشمسية الذي يحيط به غلاف جوي. ويتكون غلافه الجوي أساساً من غاز النيتروجين.وتوجد أغوار على هيئة فوهات في كثير من توابع زحل. فهناك فوهة كبيرة تغطي ثلث سطح التابع ميماس. أما التابع إيابيتوس فيظهر نصفه ساطعاً ونصفه الآخر مظلمًا، حيث يعكس النصف الساطع من ضوء الشمس عشرة أضعاف مايعكسه النصف الداكن منه. ويختلف شكل التابع هيبريون عن باقي توابع زحل. فهو على هيئة أسطوانية قصيرة وليس على هيئة كرة. كما أن محور هيبريون لايتجه نحو زحل.
وفي عامي 1980، 1981م، وأثناء إجراء التجارب بوساطة المسار الفضائي فوياجير، التُقِطَت صور غير واضحة تشير إلى إمكانية وجود ستة توابع إضافية للكوكب زحل. ولم يتابع العلماء رصد هذه التوابع، ولذلك لم يتوفر لديهم مايؤكد وجود هذه التوابع الستة بعد. والجدول المرفق يعطي بعض المعلومات عن توابع زحل المعروفة.
| توابع زحل | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
رحلات إلى زحل:
أطلقت الولايات المتحدة سنة 1973م مركبة فضائية غير مأهولة لارتياد كوكبي زحل والمشتري. ودارت تلك المركبة التي أطلق عليها اسم رائد زحل، حول المشتري في سنة 1974م، ثم حلقت على بعد 20,900كم من زحل في أول سبتمبر سنة 1979م. وقد أرسلت هذه المركبة بيانات علمية وصوراً فوتوغرافية لكوكب زحل أسفرت عن اكتشاف الحلقتين الخارجيتين للكوكب.اكتشفت المركبة رائد زحل أيضاً أن لهذا الكوكب مجالاً مغنطيسياً أقوى ألف مرة من المجال المغنطيسي للأرض. وينشأ عن هذا المجال وجود قوى مغنطيسية شديدة تنتشر في منطقة كبيرة حول زحل تعرف بطبقة الغلاف المغنطيسي. وكذلك دلت البيانات العلمية المرسلة من نفس المركبة على وجود أحزمة إشعاعية داخل طبقة الغلاف المغنطيسي لكوكب زحل. وتتكون هذه الأحزمة الإشعاعية من إلكترونات وبروتونات ذات طاقات عالية جداً محبوسة داخل الغلاف المغنطيسي لزحل، على غرار أحزمة فان ألن الإشعاعية التي تحيط بالأرض.
وفي عام 1977م، أطلقت الولايات المتحدة الأمريكية المركبتين الفضائيتين فويجر 1 وفويجر 2. حلقت المركبة فويجر 1 على ارتفاع 126,000كم فوق زحل. وفي أغسطس عام 1981م، حلقت المركبة فويجر 2 على ارتفاع 101,000كم فوق زحل أيضًا.
وقد أكدت هاتان الرحلتان وجود الحلقة السابعة حول زحل. كما اكتشفتا أن الحلقات الرئيسية مكونة من حليقات رفيعة. وبالإضافة إلى ذلك أرسلت، المركبتان بيانات وصوراً ضوئية أدت إلى اكتشاف تسعة من توابع زحل. كما كان لهاتين المركبتين الفضل في معرفة أن النيتروجين هو العنصر الأساسي الذي يتكون منه الغلاف الجوي للتابع تيتان (أكبر توابع زحل).
وفي 1988م، أعلنت وكالة الفضاء الأوروبية (وهي مؤسسة علمية تابعة لدول أوروبا)، أن لديها خططاً لإطلاق مركبة فضائية غير مأهولة تتجه نحو تيتان، أكبر توابع زحل، على أن تبدأ هذه الرحلة في أواخر التسعينيات من القرن العشرين الميلادي.
وفي عام 1997م، أطلقت الولايات المتحدة الأمريكية المجس كاسيني لدراسة كوكب زحل وحلقاته وتوابعه. وقد تم جدولة رحلة المجس ليصل إلى زحل عام 2004م. ويحمل المجس كاسيني المجس الأوروبي هيجنز الذي سينفصل عن كاسيني ويهبط في تيتان.
★ تَصَفح أيضًا: الكوكب ؛ النظام الشمسي.