البيانات الفلكية الأساسية لكوكب زحل

ما هي أهم المعلومات عن كوكب زحل؟

كوكب زحل هو ثاني أكبر كوكب في المجموعة الشمسية من ناحية الكتلة والحجم وسادس كوكب قرباً من الشمس من حيث الحجم، في سماء الليل يمكن رؤية زحل بسهولة بالعين المجردة كنقطة ضوء غير متلألئة، وعند النظر إليه من خلال تلسكوب صغير، يمكن القول إن الكوكب المُحاط بحلقاته الرائعة هو أكثر الأشياء فخامة في النظام الشمسي، يُشار إلى زحل بالرمز (♄)، ومن أهم معلوماته الفلكية:

• يأتي اسم زحل من إله الزراعة الروماني الذي يعادل الإله اليوناني كرونوس أحد الجبابرة ووالد زيوس (الإله الروماني جوبيتر)، باعتباره أبعد الكواكب المعروفة للمراقبين القدماء لوحظ أيضاً أن زحل هو الأبطأ حركة.

• على مسافة 9.5 مرة من الشمس عن الأرض يستغرق زحل حوالي 29.5 سنة أرضية لإحداث ثورة شمسية واحدة، كان عالم الفلك الإيطالي جاليليو في عام 1610 أول من رصد زحل بواسطة تلسكوب.

على الرغم من أنه رأى غرابة في مظهر زحل إلا أن الدقة المنخفضة لأداته لم تسمح له بتمييز الطبيعة الحقيقية لحلقات الكوكب.

• يحتل زحل ما يقرب من 60 في المائة من حجم كوكب المشتري، ولكنه يمتلك فقط حوالي ثلث كتلته وأقل متوسط ​​كثافة (حوالي 70 في المائة من كثافة الماء) لأي جسم معروف في النظام الشمسي، افتراضياً سيطفو زحل في محيط كبير بما يكفي لحمله، يشبه كل من زحل والمشتري النجوم من حيث أن تركيبتهما الكيميائية الضخمة يهيمن عليه الهيدروجين.

• كما هو الحال بالنسبة للمشتري فإن الضغط الهائل في عمق باطن زحل يحافظ على الهيدروجين في حالة فلزية سائلة، ومع ذلك فإن بنية زحل والتاريخ التطوري يختلفان اختلافاً كبيراً عن نظيره الأكبر، مثل الكواكب العملاقة الأخرى أو كوكب المشتري وأورانوس ونبتون، يمتلك زحل أنظمة واسعة من الأقمار (الأقمار الصناعية الطبيعية) والحلقات، والتي قد توفر أدلة على أصل وتطور النظام الشمسي.

• يتميز قمر زحل تيتان عن جميع الأقمار الأخرى في النظام الشمسي بوجود غلاف جوي مهم، وهو الغلاف الجوي الأكثر كثافة من أي من الكواكب الأرضية باستثناء كوكب الزهرة.

• جاءت أعظم التطورات في معرفة كوكب زحل وكذلك معظم الكواكب الأخرى من مسابير الفضاء السحيق، زارت أربع مركبات فضائية نظام ساتورنيان وهي: (بايونير 11 في عام 1979 وفوييجر 1 و2 في العامين التاليين، وبعد ما يقرب من ربع قرن كانت كاسيني هيغنز التي وصلت في عام 2004).

كانت المهام الثلاث الأولى عبارة عن رحلات طيران قصيرة المدى، لكن كاسيني ذهبت إلى مدار حول زحل لسنوات من التحقيقات، في حين أن مسبارها (Huygens) هبط بالمظلة عبر الغلاف الجوي لتيتان ووصل إلى سطحه ليصبح أول مركبة فضائية تهبط على قمر غير الأرض.

البيانات الفلكية الأساسية لكوكب زحل:

يدور زحل حول الشمس على مسافة متوسطة تبلغ 1.427.000.000 كم (887 مليون ميل)، أقرب مسافة له من الأرض حوالي 1.2 مليار كيلومتر (746 مليون ميل) وزاوية طوره (الزاوية التي يصنعها مع الشمس والأرض) لا تتجاوز أبداً حوالي 6 درجات، وهكذا يظهر زحل الذي يُرى من جوار الأرض دائماً مضاءً بالكامل تقريباً، ويمكن فقط لمجسات الفضاء السحيق توفير مناظر جانبية وإضاءة خلفية.

مثل كوكب المشتري ومعظم الكواكب الأخرى يمتلك زحل مداراً منتظماً، أي أن حركته حول الشمس تتقدم في نفس الاتجاه الذي تدور فيه الشمس وله انحراف صغير (غير دائري) وميل إلى مسير الشمس مستوى مدار الأرض، على عكس المشتري فإن محور دوران زحل يميل بشكل كبير (بمقدار 26.7 درجة) إلى مستواه المداري، يعطي الميل زحل مواسم كما هو الحال على الأرض، لكن كل موسم يستمر أكثر من سبع سنوات.

والنتيجة الأخرى هي أن حلقات زحل التي تقع في مستوى خط الاستواء يتم تقديمها للمراقبين على الأرض بزوايا فتح تتراوح من 0 درجة (حافة على) إلى ما يقرب من 30 درجة، دورات عرض حلقات زحل على مدى 30 عام، يمكن للمراقبين المتمركزين في الأرض أن يروا الجانب الشمالي للحلقات المضاءة بنور الشمس لمدة 15 عام تقريباً، وبعد ذلك في عرض مماثل الجانب الجنوبي المضاء بنور الشمس على مدار الخمسة عشر عاماً القادمة، وفي الفترات القصيرة عندما تعبر الأرض المستوى الحلقي تكون الحلقات كلها غير مرئية.

آلية تحديد فترة دوران كوكب زحل:

كان من الصعب للغاية تحديد فترة دوران زحل، تتبع حركات السحب في الغلاف الجوي العلوي الهائل مجموعة متنوعة من الفترات، والتي تكون قصيرة مثل حوالي 10 ساعات و10 دقائق بالقرب من خط الاستواء وتزداد مع بعض التذبذب إلى حوالي 30 دقيقة أطول عند خطوط عرض أعلى من 40 درجة، حاول العلماء تحديد فترة دوران عمق باطن كوكب زحل من فترة دوران مجاله المغناطيسي، والذي يُفترض أنه متجذر في اللب الخارجي للهيدروجين المعدني للكوكب.

ومع ذلك كان القياس المباشر لدوران المجال صعباً؛ لأن المجال متماثل للغاية حول محور الدوران، في وقت لقاءات فوييجر أظهرت الانفجارات الراديوية من زحل المرتبطة على ما يبدو بمخالفات صغيرة في المجال المغناطيسي فترة 10 ساعات و39.4 دقيقة؛ لذلك تم أخذ هذه القيمة لتكون فترة دوران المجال المغناطيسي، أشارت القياسات التي تم إجراؤها بعد 25 عام بواسطة المركبة الفضائية كاسيني إلى أن المجال كان يدور لمدة 6 إلى 7 دقائق أطول.

كان يعتقد أن الرياح الشمسية هي المسؤولة عن بعض الاختلاف بين هذين القياسين لفترة الدوران، وتم قياس فترة الدوران بدقة حتى طارت كاسيني داخل حلقات زحل في مداراتها النهائية، من خلال ربط الموجات التي لوحظت في الحلقات باختلافات طفيفة في مجال جاذبية زحل، تم تحديد فترة دوران الكوكب لتكون 10 ساعات و33 دقيقة و38 ثانية، تم استخدام الفروق الزمنية بين فترات دوران سحب زحل وداخلها لتقدير سرعات الرياح.

ما هي سمات كوكب زحل؟

• نظراً لأن الكواكب الأربعة العملاقة لا تحتوي على سطح صلب في طبقاتها الخارجية، فإن قيم نصف القطر والجاذبية لهذه الكواكب تُحسب على المستوى الذي يمارس عنده شريط واحد من الضغط الجوي، بهذا المقياس يبلغ قطر خط الاستواء لزحل 120.536 كم (74898 ميلاً).

• بالمقارنة يبلغ قطره القطبي 108.728 كيلومتر فقط أو أصغر بنسبة 10 في المائة، مما يجعل زحل أكثر كواكب النظام الشمسي انحرافاً (مفلطحاً عند القطبين)، شكله المفلطح واضح حتى في التلسكوب الصغير.

• على الرغم من أن زحل يدور بشكل أبطأ قليلاً من كوكب المشتري، إلا أنه أكثر انحرافاً لأن تسارع دورانه يلغي جزءاً أكبر من جاذبية الكوكب عند خط الاستواء، تمثل الجاذبية الاستوائية للكوكب 896 سم (29.4 قدماً) في الثانية في الثانية، أي 74 بالمائة فقط من جاذبيته القطبية.

• تبلغ كتلة زحل 95 مرة كتلة الأرض، ولكنها تشغل حجماً أكبر بمقدار 766 مرة، وبالتالي فإن متوسط ​​كثافته البالغة 0.69 جرام لكل سم مكعب لا يمثل سوى 12 بالمائة من كثافة الأرض.

إن سرعة إفلات زحل الاستوائية (السرعة اللازمة لجسم ما بما في ذلك الذرات الفردية والجزيئات للهروب من جاذبية الكوكب عند خط الاستواء دون الحاجة إلى مزيد من التسارع) تبلغ تقريباً 36 كم في الثانية (80000 ميل في الساعة) في الواحد مستوى بار مقارنة بـ 11.2 كم في الثانية (25000 ميل في الساعة) للأرض، تشير هذه القيمة العالية إلى عدم وجود خسارة كبيرة للغلاف الجوي من زحل منذ تكوينه.