زحل بعد از سياره مشتري بزرگترين سياره در منظومه شمسي مي باشد. اين سياره داراي هفت حلقه مسطح به دور خود است. اين هفت حلقه در واقع شامل تعداد زيادي حلقه هاي باريک که با ذرات يخي درست شده اند، مي باشند. اين حلقه ها زحل را به يکي از زيباترين اجرام آسمان در منظومه شمسي تبديل کرده اند. به جز زحل، سيارات مشتري، نپتون و اورانوس نيز داراي حلقه هايي مي باشند که نسبت به حلقه هاي زحل بسيار کم نورترند. قطر زحل در استوا 120.540 کيلومتر، تقريبا 10 برابر قطر زمين است. اين سياره از زمين با چشم غير مسلح قابل رويت است البته حلقه هاي آن ديده نمي شوند. زحل آخرين سياره اي بود که ستاره شناسان باستان موفق به کشف آن شده بودند. اين سياره به مناسبت خداي کشاورزي روميان، ساتورن نام گرفت.
زحل در مداري بيضي شکل به دور خورشيد در حرکت است. بيشترين فاصله آن از خورشيد 1.514.500.000 کيلومتر و کمترين فاصله آن 1.352.550.000 کيلومتر است. يک سال در زحل معادل 10.759 روز و يا 5/29 سال زمينيست.
گردشزحل علاوه بر گردش انتقالي خود به دور خورشيد، حول محور عمودي فرضي خود نيز در گردش است. زاويه اين محور 27 درجه مي باشد. بعد از مشتري، زحل سريعترين گردش وضعي در بين سيارات ديگر منظومه شمسي را دارد. يکبار گردش اين سياره به دور خود تنها 10 ساعت و 39 دقيقه به طول مي انجامد. به دليل اين حرکت گردشي سريع، قطر استوايي اين سياره 13.000 کيلومتر از قطر قطبي آن بيشتر است.
سطح و جوبيشتر دانشمندان معتقدند که اين سياره يک غول گازيست و هيچ سطح جامدي ندارد. به هرحال، به نظر مي رسد که زحل داراي يک هسته داغ و جامد آهنيست. اطراف اين هسته متراکم، هسته خارجي قرار گرفته که احتمالا ترکيبي از آمونيا، متان و آب مي باشد. يک لايه از هيدروژن به شدت فشرده پيرامون هسته خارجي وجود دارد. در بالاي اين لايه، منطقه اي چسبناک (شربت مانند) متشکل از هيدروژن و هليوم جاي گرفته است. هيدروژن و هليوم در نزديک سطح به شکل گاز در مي آيند و با اتمسفر زحل که عمدتا ترکيبي از همين دوعنصر است مخلوط مي شوند. يک لايه فشرده از ابر کل سطح زحل را پوشانده است. در تصاوير به دست آمده از اين سياره مناطق و کمربندهاي رنگي قابل تشخيصند. چنين مناطقي احتمالا به خاطر تفاوت دما و ارتفاع ابرها در قسمتهاي مختلف ظاهر مي گردند. گياهان و حيوانات مقيم زمين نمي توانند در زحل دوام بياورند. دانشمندان شک دارند که گونه زيستي در اين سياره يافت شود.
دماانحراف محور عمودي اين سياره منجر به اختلاف ميزان تابش خورشيد به قسمتهاي مختلف آن و در نهايت ايجاد فصول شده است. هر فصل در اين سياره 5/7 سال طول مي کشد چرا که مدت زمان يکبار گردش زحل به دور خورشيد 29 برابر زمين است. دماي زحل هميشه از دماي زمين سردتر است زيرا اين سياره از خورشيد دورتر است. ميانگين دما در بالاي ابرها 175- درجه سانتيگراد مي باشد. دما در اعماق ابرها بيشتر مي شود. سياره زحل تقريبا 5/2 برابر حرارتي که از خورشيد دريافت مي کند را در فضا متساطع مي نمايد. بسياري از ستاره شناسان معتقدند که اين حرارت در فرايند فرو رفتن هليوم به درون هيدروژن مايع به وجود مي آيد.
چگالي و جرمدر بين همه سيارات منظومه شمسي، زحل کمترين چگالي را دارد. چگالي اين سياره تنها يک دهم چگالي زمين و دو سوم چگالي آب است. به همين دليل يک تکه از اين سياره نسبت به تکه اي برابر از زمين بسيار سبکتر است و در روي آب شناور مي ماند. گرچه چگالي اين سياره بسيار کم است اما وزن آن پس از مشتري، از ديگر سيارات بيشتر است. جرم زحل 95 بار از جرم زمين بيشتر مي باشد. نيروي گرانش اين سياره اندکي از گرانش زمين بيشتر است. يک جسم 100 گرمي در زمين، در زحل 107 گرم مي باشد.
حلقه هاحلقه هاي زحل دور اين سياره و موازي با استوا قرار دارند. آنها هرگز با سياره برخورد نمي کنند. با گردش زحل به دور خورشيد آنها با همان زاويه ثابت و هميشگي در جاي خود برقرار مي مانند. هفت حلقه زحل در حقيقت متشکل از هزاران حلقه باريک مي باشند. اين حلقه هاي باريک از بيليونها تکه يخ ايجاد شده اند. ابعاد اين تکه هاي يخ گاهي به اندازه يک ذره کوچکند و گاهي قطر آنها به بيش از 3 متر مي رسد. حلقه هاي اصلي زحل بسيار عريضند. براي مثال عرض خارجي ترين حلقه 300.000 کيلومتر مي باشد. با اينحال در ابعاد فضا اين حلقه ها بسيار باريک به حساب مي آيند. آنقدر باريک که هنگاميکه اين سياره درست در مقابل و در راستاي زمين قرار مي گيرد نيز اين حلقه ها قابل رويت نيستند.
ضخامت آنها بين 200 تا 3000 متر است. در بين حلقه ها فضاي خالي قرار گرفته و آنها را از هم جدا مي نمايد. عرض هر يک از اين فضاهاي خالي 3200 کيلومتر و يا بيشتر است. البته در برخي از اين فضاهاي خالي حلقه هاي بسيار باريکي قرار دارند.
حلقه هاي زحل در اوايل قرن 16 توسط ستاره شناس ايتاليايي، گاليله، کشف شدند. گاليله نتوانست با تلسکوپ کوچک خود اين حلقه ها را به وضوح و به درستي رصد کند. او فکر مي کرد که حلقه ها، قمر هاي بسيار بزرگ مي باشند.
در سال 1656، پس از به کارگيري يک تلسکوپ قوي تر، کريستيان هايگنس (Christiaan Huygens)، ستاره شناس آلماني، يک حلقه باريک مسطح حول زحل را توصيف کرد. هايگنس فکر مي کرد که اين حلقه يک صفحه جامد از برخي مواد است.
در سال 1675، دومنيکو کاسيني (Domenico Cassini)، يک ستاره شناس آلماني متولد فرانسه، کشف دو حلقه مجزا که با گروه هايي از اقمار کوچک شکل گرفته بودند را اعلام نمود. مشاهدات بعدي از زحل وجود تعداد بيشتر اين حلقه ها را ثابت نمود. حلقه هاي باريکي که هفت حلقه اصلي را شکل مي دهند در سال 1980 کشف شدند.
اقمارعلاوه بر حلقه ها، زحل داراي 25 قمر به قطر تقريبي 10کيلومتر و چندين قمر کوچکتر نيز مي باشد. بزرگترين قمر اين سياره تيتان نام دارد. قطر اين قمر 5150 کيلومتر (بزرگتر از سياره پلوتو) است. تيتان يکي از معدود اقمار موجود در منظومه شمسي است که داراي جو مي باشد. اتمسفر اين قمر حاوي حجم زيادي نيتروژن است. بيشتر اقمار زحل داراي چاله هاي بزرگي هستند. براي مثال قمر ميماس (Mimas) چاله اي دارد که يک سوم قطر اين قمر را پوشانده است. قمر ديگر، لاپتوس (Iapetus)، داراي يک نيمه روشن و يک نيمه تاريک است. نيمه روشن اين قمر 10 برابر بيش از نيمه تاريک آن نور را باز مي تاباند. قمر هايپريون (Hyperion) بيشتر شبيه به يک استوانه چاق است تا يک کره.
پرواز به زحلدر سال 1973، ايالات متحده فضاپيمايي را به منظور بررسي دو سياره مشتري و زحل به فضا فرستاد. نام اين فضاپيما پايونير-ساتورن (Pioneer-Saturn) بود. اين فضاپيما در سال 1974 به زحل رسيد. پايونير-ساتورن اطلاعات علمي و تصاوير خوبي از زحل به زمين ارسال کرد. اين اطلاعات و تصاوير به اکتشافاتي در مورد دو حلقه بيروني زحل کمک کرد. پايونير-ساتورن همچنين توانست ميدان مغناطيسي زحل که 1000 مرتبه از ميدان مغناطيسي زمين قوي تر مي باشد را کشف کند. اين ميدان قوي، مگنتوسفر (منطقه نيروهاي مغناطيسي قوي) بزرگي را اطراف اين سياره به وجود آورده است. به علاوه، اطلاعاتي که اين فضاپيما ارسال کرد نشان داد که درون مگنتوسفر اين سياره کمربندهاي تشعشعي وجود دارند. اين کمربندها متشکل از الکترونها و پروتونهاي پر انرژي قابل مقايسه با کمربندهاي ون آلن زمين مي باشند.
در سال 1977، ايالات متحده دو سفينه ديگر به نامهاي ويجر1 (Voyager) و ويجر2 را براي مطالعه زحل و ديگر سيارات ارسال کرد. در 12 نوامبر 1980، ويجر1 در فاصله 126.000 کيلومتري زحل و در تاريخ 25 آگوست 1981، ويجر2 در فاصله 101.000 کيلومتري اين سياره قرار گرفتند. دو سفينه ويجر وجود هفت حلقه زحل را تائيد کردند. آنها نشان دادند که اين حلقه ها خود از حلقه هاي بسيار باريک تشکيل شده اند. به علاوه اطلاعات و تصاوير تهيه شده توسط آن دو سفينه نه قمر زحل را کشف يا تائيد نمودند. آنها همچنين وجود حجم عمده نيتروژن در اتمسفر قمر تيتان را تشخيص دادند. در سال 1997، ايالات متحده سفينه کاسيني را براي مطالعه اين سياره، حلقه ها و قمرهايش فرستاد. اين سفينه در سال 2004 شروع به گردش دور زحل نمود. اين سفينه، کاوشگري به نام هايگنس (Huygens) را با خود، به منظور فرود آمدن در سطح تيتان، حمل مي کرد. هايگنس توسط آژانس فضايي اروپا ساخته شد.
منبع:
Spinrad, Hyron. "Saturn." World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc.