مقدمة عن كوكب زحل
هو الكوكب السادس من الشمس وثاني أكبر كوكب في النظام الشمسي وأبعد كوكب من الأرض اكتشفته العين البشرية بدون مقارب، وهو معروف منذ العصور القديمة ويتميز بنظام رائع من الحلقات الجليدية وهو فريد بين الكواكب، ويُذكر أن زحل ليس الكوكب الوحيد الذي يمتلك حلقات تحيط به ولكن لا يوجد أي كوب آخر بنفس تعقيد وشكل حلقات زحل.
مثل المشتري العملاق يعد زحل كرة ضخمة مكونة في الغالب من الهيدروجين والهيليوم، وهو محاط بأكثر من 60 قمرًا معروفًا، وزحل موطن لبعض من أروع المناظر الطبيعية في النظام الشمسي ابتداءً من النوافير الضخمة من بخار الماء والغبار والمواد المتطايرة الأخرى التي تطلقها البراكين الجليدية الضخمة في قمر إنسيلادوس سادس أكبر أقمار زحل وصولًا إلى بحيرات الميثان على قمر تيتان أكبر أقمار زحل، ويُشار إلى كوكب زحل بأنه مصدر غني للاكتشافات العلمية ولا يزال يحمل العديد من الألغاز.[1]
استكشاف كوكب زحل
مرّ استكشاف كوكب زحل بالعديد من المراحل، نذكر منها:[2]
- كانت أول مركبة فضائية تصل إلى زحل هي بيونير11 في عام 1979 حيث حلقت في نطاق 22000 كيلو متر (13700 ميل) من الكوكب الحلقي، وسمحت صور المركبة الفضائية لعلماء الفلك باكتشاف اثنين من الحلقات الخارجية للكوكب بالإضافة إلى اكتشاف وجود مجال مغناطيسي قوي.
- ساعدت المركبة الفضائية فوياجر علماء الفلك على اكتشاف أن حلقات الكوكب مفردة وغير متساوية في الكثافة، وأرسلت المركبة أيضًا بيانات أدت إلى اكتشاف ثلاثة من أقمار زحل.
- ساعد كاسيني، وهي مسبار فضائي مكون من طابقين وزنه يصل إلى 6 أطنان (5.4 طن متري)، ساعد في دراسة القمر الجليدي إنسيلادوس، وحمل مسبار هويجنز الذي تمكن من الهبوط بنجاح على سطح القمر تيتان، وبعد عشر سنوات من المراقبة تمكن علماء الفلك من الحصول على بيانات مفيدة جدًا عن الكوكب الحجري وأقماره، واختتمت المهمة في سبتمبر 2017 بتحطيم المركبة كاسيني عن قصد.
- في حين لا توجد خطط مستقبلية محددة لزحل إلا أن العلماء اقترحوا القيام ببعثات لاستكشاف القمر الجليدي إنسيلادوس وتيتان، ويمكن أن تستخدم في الاستكشافات غواصات أو روفرات معدلة.
الغلاف الجوي لكوكب زحل وبناؤه
يتألف كوكب زحل في الغالب من الهيدروجين والهيليوم، وكثافة كوكب زحل هي أدنى من جميع الكواكب في النظام الشمسي، ولديه قلب كثيف في المركز يتألف من الماء والجليد والمواد الصخرية ولكن لا توجد كتلة أرضية فعلية، ويعتقد أن النواة مغلفة بطبقة هيدروجين معدنية سائلة وطبقة هيدروجين جزيئية حيث تتحول طبقة الهيدروجين المعدني السميك السميك متبوعة بطبقة سائلة من الهيدروجين الجزيئي المشبع بالهيليوم تدريجياً إلى غاز بارتفاع متزايد، ويُشار إلى أن قلب الكوكب شديد الحرارة ويبلغ 12.000 كلفن (11،700 درجة مئوية)، وهو يشع 2.5 ضعف كمية الطاقة التي ينتجها في الفضاء مما يستقبله من الشمس.
تشير التقديرات إلى أن كتلة النواة أكبر بحوالي 9-22 مرة من كتلة الأرض، وهذا يعني أن قطر كوب زحل يبلغ 25.000 كيلو متر (15.534 ميل) أو ما يقرب من ضعف حجم الأرض، وتمتد الطبقة الخارجية للكوكب 1000 كيلو متر (621) ميل وتتكون من الغاز.
يتميز الغلاف الجوي العلوي لزحل بالرياح الشديدة التي يمكن أن تصل سرعتها إلى 500 متر في الثانية (1600 قدم في الثانية)، ويكون ضغط الغلاف الجوي قويًا بما يكفي ليضغط الغاز إلى سائل، وتبلغ درجة حرارته الغلاف الجوي العلوي لكوكب زحل في المتوسط حوالي -175 درجة مئوية (-285 درجة فهرنهايت)، وهي باردة جدًا بالنسبة لعملاق الغاز، أما مكونات الغلاف الجوي فتشمل الأمونيا، وهيدروسولفيد الأمونيا، والمياه التي تؤثر على مظهر الكوكب الملون، ويحتوي الغلاف الجوي لكوكب زحل على 96.3% هيدروجين جزيئي و3.25% هيليوم من حيث الحجم.[3]
أقمار كوكب زحل
يشتهر كوكب زحل بلقب "ملك الأقمار" في النظام الشمسي وذلك بفضل اكتشاف 20 قمر جديد يتبعون له، حيث أعلن مركز الكواكب الصغرى التابع للاتحاد الفلكي الدولي في 7 تشرين الأول / أكتوبر أن ذلك يرفع إجمالي الأقمار الصناعية المعروفة للكوكب الحلقي إلى 82 قمر، كي يتفوق على المشتري مع 79 قمرًا.
أوضح سكوت شيبارد، عالم الفلك في معهد كارنيجي للعلوم في واشنطن العاصمة، أنه من المرجح أن يحافظ زحل على لقبه، ويقدر أن لدى زحل حوالي 100 قمر لكن البقية صغيرة جدًا بقطر أقل من كيلو متر واحد حيث يصعب رؤيها، ويُذكر أن شيبارد وفريقه استغرقوا سنوات لتأكيد أن بعض البقع التي ظهرت في الصور الملتقطة من عام 2004 إلى عام 2007 بواسطة تلسكوب سوبارو في هاواي كانت في الواقع أقمارًا تدور حول زحل، ومن خلال مقارنة مواقع الأجسام بمرور الوقت وجد الفريق أن ثلاثة من أقمار المكتشفات الجديدة تدور في نفس الاتجاه الذي يدور فيه زحل، في حين أن 17 تدور في الاتجاه المعاكس، ويتراوح قطر كل منها بين 2 و5 كيلو مترات.
تقع جميع الأقمار المكتشفة حديثًا باستثناء واحدة في ثلاث مجموعات من الأقمار الموجودة، ويعتقد علماء الفلك أن هذه المجموعات القمربة تشكلت عندما انقسمت أقمارٌ أكبر إما بالتصادم مع بعضها البعض أو بسبب مذنب عابر، ويُشار إلى أن زاوية ميل محور أحد الأقمار الثلاثة التي تدور بنفس اتجاه دوران الكوكب تشير إلى أن القمر ينتمي إلى أقمار أخرى مماثلة تقع في مدار مدته سنتان، وعلى الرغم من ذلك أستبعد شيبارد هذه الفكرة حيث إن القمر يدور حول زحل منذ ثلاث سنوات، وقال إن شيئًا ما قد سحب هذا القمر بعيدًا عن مجموعته، أو أنه كان ينتمي إلى مجموعة رابعة تكونت بواسطة حدث غير معروف في سنوات تكوين زحل، وقد يساعد العثور على مزيد من الأقمار في حل هذا اللغز.[4]
مدار كوكب زحل ودورانه
يبلغ متوسط مسافة زحل عن الشمس 1،400،000،000 كيلو متر، ومتوسط السرعة المدارية لزحل هي 9.69 كم / ثانية، وبينما تستغرق الأرض 365 يومًا لتدور حول الشمس يستغرق زحل 10759 يومًا أرضيًا (أو حوالي 29 سنة) ليدور حول الشمس، أي أن عامًا على زحل يعادل 29.5 سنة أرضية، وشكل مدار زحل بيضاويًا ويميل عند 2.48 درجة.
يرجع السبب وراء عدم وجود مسافة ثابتة لزحل هو أن له انحراف يبلغ 0.056 وهذا يتسبب في اختلاف المسافة بين زحل والشمس بمقدار 155،000،000 كم بين الأوج والحضيض، ويعد الأوج الجزء الأكثر بعدًا من الكوكب على طول الكوكب المداري بينما الحضيض هو الأقرب، ويُشار إلى أن القياسات المأخوذة من المركبات الفضائية بيونير وفوياجر وكاسيني أعطت سرعة دوران زحل في 10 ساعات و32 دقيقة و35 ثانية، وهذا هو أحدث قياس لدوران الكوكب حتى الآن، ويستغرق يوم يوم زحل من 10 ساعات و14 دقيقة إلى 10 ساعات و39 دقيقة اعتمادًا على مناطق الدوران.[5]