زحل

زحل





زحل saturn هو ثاني أكبر الكواكب حجماً في النظام الشمسي، وثاني أكبر كتلة
أيضاً، إذ إن كتلته أكبر من كتلة الأرض بنحو 95مرة. إنه كوكب غازي عملاق، يتم
دورة كاملة حول نفسه في 10ـ11ساعة (بحسب درجة العرض عليه)، ويتم دورة كاملة حول
الشمس في 29.5 سنة. بُعده الوسطي عن الشمس 9.54 وحدة فلكية (1.429.400.000كيلو
متر).

زحل

كان أول من رصد زحل غاليليو Galileo عام 1610 بوساطة مقرابه
البدائي الصغير. وقد لاحظ مظهره الشاذ، الذي أربكه وحيّره. كانت الأرصاد المبكرة
التي أجريت له معقدة لكون الأرض تمر عبر مستوي حلقات زحل كل بضع سنوات، لذا كانت
تطرأ على صورته، ذات قوة الفصل (الميز) resolution الضعيفة، تغيرات شديدة. لم تكتشف حلقاته إلاّ عام 1659 من قبل هويغنز
Huygens،
وبقيت الحلقات الوحيدة المعروفة في النظام الشمسي حتى عام 1977 حين اكتُشفت حلقات
باهتة اللون حول أورانوس، وبعد ذلك، بمدة قصيرة، حول المشتري ونبتون.


كان أول من زار زحل السفينة الفضائية بيُونير Pioneer 11
عام 1979، وفيما بعد السفينتان الفضائيتان فويجر Voyager1، وفويجر 2. وقد وصلت إليه السفينة كاسيني Cassini في شهر تموز عام 2004.


لدى النظر إلى زحل بمقراب، يبدو مفلطحاً. وقد
تبيّن أن قطره الاستوائي يكبر قطره القطبي بنسبة 10% (القطر الاستوائي: 120536
كيلومتراً، والقطبي: 108728 كيلومتراً)، ومن ثم فهو الأكثر تفلطحاً بين كواكب
النظام الشمسي.


زحل أقل الكواكب كثافة، إذ إن كثافته المتوسطة
0.69 غرام/سم3، ومن ثم فهو أقل كثافة من الماء. وكما هي الحال في المشتري، فإن 75%
منه هدروجين، 25% هيليوم ومقادير ضئيلة من الماء والميثان والأمونيا والصخور.
تركيز الهيليوم في الجو الخارجي لزحل أعلى قليلاً من تركيز الهدروجين. القسم
الداخلي فيه مكوّن من قلب صخري تعلوه طبقة من الهدروجين المعدني السائل والجزيئي. هذا
القسم حار (12000 درجة مئوية)، وزحل يشع طاقة في الفضاء أكثر مما يتلقى من الشمس.


اكتشفت بعثة بيونير أن الحقل المغنطيسي لزحل
أقوى بزهاء ألف مرة مما هو على الأرض، لكنه أضعف بنحو عشرين مرة مما هو على
المشتري. ومثلما هي الحال في حقلي الأرض والمشتري، فمن المعتقد أن حقل زحل مولّد
من الدوران البطيء للمادة الموصلة كهربائياً الموجودة داخل زحل. في زحل والمشتري،
هذه المادة هي الهدروجين المعدني السائل؛ أما في الأرض فهي الحديد المصهور. هذا
وإن قوة حقل زحل في أعالي غيوم الكوكب قريبة من قوة حقل الأرض على سطحها. ويتفرد
حقل زحل المغنطيسي بأن محوره الشمالي-الجنوبي يمتد موازياً لمحور دوران الكوكب،
خلافاً لجميع الحقول المعروفة للكواكب الأخرى. وربما تستدعي هذه الحقيقة إيجاد
تفاسير جديدة لتكوّن الحقول. هذا وإن مركز حقل زحل يبعد قرابة 2400
كيلومتر
باتجاه الشمال عن مركز الكوكب، ثم إن الحقل على أعالي غيومه يتجه جنوباً، خلافاً
لما عليه الحال في الأرض.


بين سطحي زحل والمشتري الكثير من التشابهات، لكن
لونيهما متباينان عموماً، ويُعتقد بأن السبب هو كون زحل أبرد من المشتري (لأنه
أبعد منه عن الشمس)، ومن ثم فإن التفاعلات الكيميائية مختلفة فيهما، وهذا يؤدي إلى
لونين مختلفين.


ويُرى على السطح خلايا إعصارية مضادة anticyclonic
كبيرة الحجم، يبدو أن مصدرها المنبع الحراري الداخلي للكوكب، لكن كبرها لا يضاهي
كبر البقعة الحمراء الضخمة Great Red Spot الموجودة على المشتري.


في عام 1990 أخذ مقراب هابل الفضائي Hubble Space Telescope
صوراً لبقعة تمتد حول الكوكب كله، وقد أطلق عليها اسم البقعة البيضاء الضخمة Great White Spot.



ثمة رياح في جو الكوكب تهب بسرعات عالية جداً.
وقد قيست سرعات هذه الرياح ووجد أنها تبلغ 1800كم/ساعة. وهذا يتجاوز أعلى سرعات
الرياح في جو المشتري بأربع مرات.


في السماء الليلية، يمكن رؤية زحل بالعين
المجردة. ومع أن سطوعه أضعف من سطوع المشتري، فمن السهل الحكم بأنه كوكب، لأنه لا
«يتلألأ» كما تفعل النجوم. أما حلقاته وأقماره الكبيرة، فتُرى بوساطة مقراب فلكي
صغير. وثمة مواقع عنكبوتية Web sites كثيرة تبين المكان الحالي لزحل (وكواكب أخرى) في السماء.


حلقات زحــل


يقسم نظام حلقات زحل إلى خمسة مركِّبات رئيسية،
هي حلقات G
و F
و A
و B
وC،
المرتبة من الخارج إلى الداخل. الحلقتان G و F رقيقتان ويصعب رؤيتهما، في حين يسهل رؤية الحلقات A و B و C لكونها عريضة. وتسمى الفجوة الواسعة الفاصلة بين الحلقتين A و B فاصل كاسيني Cassini
division.


وقد بينت الصور ذات قوة الفصل العالية، التي
أخذتها بعثات فويجر Voyager الفضائية، أن كلاً من حلقات زحل مكوّن من آلاف من «الحليقات»، وأن
الفجوات الكبيرة بينها، مثل فاصل كاسيني، تحوي أيضاً حلقات باهتة. وثمة أدلة على
أن الحلقات مكونة من جسيمات معظمها بلورات جليدية، ولكل منها مداره الخاص به. أقطار
هذه الجسيمات تبدأ من سنتيمتر واحد وتنتهي بعدة أمتار، ومن المحتمل أن يكون أقطار
بعضها بضعة كيلومترات. الحلقات رقيقة جداً، فمع أن القطر الوسطي لأصغرها نحو
250000 كيلومتر، فإن ثخاناتها أقل من كيلومتر واحد.


كان من المتوقع أن تسعى التصادمات بين جسيمات
الحلقات لجعل الحلقات متجانسة البنية، لكن بعثة فويجر 1 وجدت أن بنى الحلقات تتغير
في الاتجاهات القطرية. ويُظن أن القوى التثاقلية وحدها لا تكفي لتفسير هذا التغير
في البنى، لذا تقدم بعض الفلكيين بفرضية مفادها أن الدفع الكهراكدي electrostatic repulsion
ربما كان له دور في ذلك.


اكتَشفت بعثات فويجر أن الحلقات ليست دائرية
بالضرورة، ووجدت أيضاً أن الحلقة الخارجية بقيت في مكانها بفضل التفاعل التثاقلي
بين قمرين صغيرين من «أقمار الرعاة» shepherd moons يقع أحدهما داخل الحلقة والآخر خارجها. وقد يولِّد هذا النوع من
الأقمار فجوات داخل الحلقات بالطريقة الآتية: إذا تحرك قمران صغيران منها على
مدارين متقاربين جداً، فإن قوتهما الثقالية المشتركة قد تحرف جسيمات الحلقة إلى مجرى
ضيق بينهما. ولا يقتصر وجود مثل أقمار الرعاة هذه على حلقات زحل فحسب، بل أيضاً
على حلقات أورانوس. ويمكن القول إنه مع الزيادة الكبيرة التي أضيفت إلى معرفتنا
لِحلقات زحل طوال العقدين الأخيرين، ما زال يوجد الكثير من الأسئلة المتعلقة ببيئة
زحل وديناميته، وأصله، التي لم تتوافر الإجابة عنها بعد.



أقمار زحل


عُرِفَ لزحل حتى اليوم 18 قمراً (تابعاً) لها
أسماء، و12قمراً لم تُسَمّ بعد. أكبرها حجماً هو تيتان Titan، وهو ثاني أكبر قمر في النظام الشمسي (أكبرها هو قمر المشتري كانيميد
Ganeymede).
يوجد حول تيتان جوّ مؤلف من عدة طبقات من الضباب، وضغطه على سطح القمر أكبر من ضغط
جو الأرض بـ 1.6مرة. الجو مكوّن، في معظمه، من النتروجين، ويوجد فيه الميتان
بتركيز قدره نحو 1%. درجة الحرارة على سطح تيتان منخفضة جداً، إذ إنها قريبة من
-180
ْمئوية. الجو هناك غير شفاف بسبب الضباب الكثيف الذي يعتقد أنه نتيجة لضوء
الشمس الذي يتفاعل مع الهيدروكربون.


قد يكون تيتان مغطى ببحيرات أو محيطات من الهدروكربون
(وخاصة، الميتان والإيتان). ومع أن كثيراً من المواد الكيميائية العضوية، التي
يُظن أنها كانت أصل الحياة على الأرض، موجودة على تيتان، فإن برودته الشديدة لا
تسمح للحياة بالترعرع عليه.


لأقمار زحل الأخرى سطوح جليدية باردة جداً إلى
درجة تجعل الجليد هناك بقساوة الصخور، وتشاهد عليها فوهات ناتجة من تصادمها
بالنيازك. الكثافات الوسطى لهذه الأقمار تقع بين 1 وَ 1.5 غرام/سم3، وهذا يعني
احتمال أنها في معظمها مكونة من الجليد، مع أنها قد تحوي بعض الصخور. معظم أقمار
زحل (مثل أقمار المشتري) تُبقي الوجه نفسه مقابلاً لزحل طوال سيرها في مداراتها.


ويبين الجدول (1) أسماء الأقمار الثمانية عشر
التي سُميت، وبعض المعلومات المتعلقة بها.