دليلك الشامل عن كوكب زحل

كوكب زحل (بالإنجليزيّة: Saturn) من أكبر كواكب النظام الشمسي بالمرتبة الثانيّة بعد كوكب المشتري الذي يكبره بحوالي 20%، والذي يبعد عن الأرض مسافة 1,277,400,000 كم، وعُرف كوكب زحل في الحضارات القديمةا لأنه يُرى بالعين المجرّدة، ويظهر في السماء على شكل نقطة ضوء غير لامعة، لذلك لا يعود اكتشافه إلى فضل شخص معيّن أو حضارة معيّنة. يتميّز زحل عن باقي الكواكب بظروفه البيئيّة المختلفة، فحجمه يساوي تقريباً 763.59 ضعف حجم كوكب الأرض، وكتلته تقارب 95 ضعف من كتلة الأرض، ويمتاز بشكله الكرويّ المفلّطح، وحرارته المتدنّية والتي تصل إلى 140.56 درجة تحت الصفر المئوي، ويمتاز كوكب زحل أيضاً ببمعدّلات الرياح العالية جداً على سطحه والتي تبلغ 1609.34 كم في الساعة الواحدة.

يتكوّن غلاف زحل الجوّي من غاز الهيدروجين بنسبة 96%، وكميات قليلة من غاز الهيليوم بنسبة 4%، ويبلغ عدد الأقمار التي تدور في فلكه 82 قمراً تمّ تأكيد 53 قمراً منهم وتسميتّم، وبانتظار تأكيد الأقمار المتبقيّة وعددهم 29 قمراً، ومن أبرز أقمار كوكب زحل أكبر أقمار زحل حجماً القمر تيتان، ويأتي بعد القمر غانيميد الموجود في المجموعة الشمسيّة من حيث الحجم، وقمر ميماس، وقمر ديون، وقمر إنسيلادوس، وقمر إيابيتوس، وقمر ريا، وقمر هايبريون، وقمر تثيس.

يتميّز كوكب زحل بشهرته الواسعة بسبب نظامه المُكوَّن من سبع حلقات تحيطه، والتي تجعل كوكب زحل أجمل الصور الفلكيّة وأكثرها إبهارً، ويمتلك كوكب زحل سبع حلقات تحيط به وتعطيه شكلاً مبهراً، وقُسِّمَت حلقات كوكب زحل إلى سبع حلقات وهي: “أ”، و”ب”، و “ج”، و”د”، و”ع”، و”ف”، و”ي”، (بالإنجليزيّة: A,B,C,D,E,F,G)، ومن أول الرحّلات الفضائية إلى كوكب زحل على مر التاريخ كانت باستخدام المسبار بيونير 11 في شهر أيلول / سبتمبر من سنة 1979، ثمّ في شهر تشرين الثاني / نوفمبر من عام 1980، تمّ إطلاق المسبار فوياجر 1 إلى كوكب زحل، تبعها في شهر آب / أغسطس من عام 1981 إطلاق مركبة فوياجر 2، ثمّ المركبة الفضائية كاسيني – هويغنز التي غادرت كوكب الأرض في شهر تشرين الأول / أكتوبر من عام 1997، والتي انتهت مهمّتها في آخر الأيام من سنة 2017.

يتحدث المقال عن كوكب زحل، ويشمل:

• نبذه عن كوكب زحل، وتاريخ اكتشاف كوكب زحل، ولماذا سُمي كوكب زحل بهذا الاسم.
• كم عدد ايام السنة في كوكب الزحل، ومكتشف كوكب زحل.
• كوكب زحل عند القدماء، والرصد التاريخي لكوكب زحل، والخصائص الفيزيائية لكوكب زحل وهي: حجمه، شكله، كتلته، كثافته، سرعة دورانه، مجاله المغناطيسي في كوكب زحل، حرارته، التركيب الداخلي له، والجاذبية في كوكب زحل.
• الغلاف الجوي لكوكب زحل، وعدد أقمار كوكب زحل، ولماذا كوكب زحل له حلقات.
• الرحلات الفضائية إلى زحل، وسكان كوكب زحل، واقتران كوكبي المشتري وزحل.

نبذة عن كوكب زحل

كوكب زحل (بالإنجليزيّة: Saturn) ثاني أكبر الكواكب في النظام الشمسي بحجمه وكتلته بعد كوكب المشتري، وهو سادس أقرب كواكب المجموعة الشمسيّة إلى الشمس، واسم زُحَل مُشتق من كلمة “زَحَل”  بمعنى تباعد، واسمه اللاتيني “ساترون” بمعنى الحصاد عند الرومانيين، ويمثل رمزه منجل الإله الروماني. يصّنف زحل ضمن الكواكب الغازيّة ومنها المشتري، وأورانوس، وكوكب نبتون، وتمثّل هذه الكواكب مجموعة تسمى بالكواكب الجوفيانية وتعني أشباه المشتري، وتتميّز هذه الكواكب بنصف قطرها الكبير والذي يساوي تسعة أضعاف نصف قطر كوكب الأرض.

يتميّز كوكب زحل بظروفه البيئية المختلفة، والتي تعود أسبابها لكتلته وقوة جاذبيته، بالإضافة إلى درجات الحرارة العالية، والضغط الفائق على سطحه، لهذا يصعُب على الخبراء إجراء التجارب عليه في المختبرات، ويتكون زحل من غاز الهيدروجين بنسبة كبيرة والقليل من غاز الهيليوم، وتتكون أجزاؤه الداخلية من الصخور والجليد المغطّى بطبقة سميكة من الهيدروجين المعدني بالإضافة إلى طبقة غازية خارجية.

يبعد عن الأرض مسافة 1,277,400,000 كم، ويُمكن رؤيته بالعين المُجرّدة، ويظهر في السماء على شكل نقطة ضوء غير لامعة، ويمكن رؤية حلقاته التي تحيط به باستخدام التلسكوب.

تاريخ اكتشاف كوكب زحل

تعددت مراحل اكتشاف كوكب زحل عبر الزمن، كان أولها في العام 700 ق.م عندما رآه الآشوريون في السماء ليلاً كجرم في السماء وسموه باسم نجمة النينب (بالإنجليزيّة: Star of Ninib)، وفي العام 400 ق.م اعتقد علماء الفلك اليونانيون أنّ كوكب زحل نجم يتحرك تكريماً لإله الزرع، تبعهم الرومان الذين أطلقوا عليه اسم (Saturn) نسبةً إلى إله الزرع عندهم.

وفي عام 1610 رصَدَ العالم غاليليو غاليلي الحلقات التي تحيط كوكب زحل باستخدام التلسكوب، وفي العام 1655 اكتشف العالم كريستيان هوغنس القمر تيتان وهو واحد من أكبر أقمار الكوكب، وبعد أكثر من عقدين على اكتشاف حلقات زحل كشف الإيطالي جان دومينيك كاسيني الفجوة الموجودة ما بين حلقتي “A” و “B” والتي سمّيت حينها باسم حاجز كاسيني نسبةً لاسمه.

في الحادي عشر من شهر أيلول لعام 1979، وصلت أول مركبة فضائية إلى كوكب زحل واسمها بايونير 11 (بالإنجليزية: Pioneer 11)، وهي من اكتشفت حلقة “F” وقمر جديد تابع لزحل، بعدها انطلقت مركبة فوياجر 1 (بالإنجليزية: Voyager 1)، ومركبة فوياجر 2 (بالإنجليزية: Voyager 2) في رحلتها إلى كوكب زحل في بداية الثمانينات من القرن العشرين، حيث كان هدفها الوصول إلى تفاصيل أكثر دقة عن ماهيّة الحلقات المُحيطة بكوكب زحل.

أطلقت وكالة ناسا أول مركبة فضائية تدعى المسبار الفضائي كاسيني في عام 2004، وكانت مهمّتها الدوران حول كوكب زحل لكشف أسراره وعجائبه، واستمرت رحلتها ثلاثة عشر عاماً، وفي عام 2005 تمّ إطلاق مسبار هويجنز (بالإنجليزيّة: Huygens) إلى القمر تيتان التابع لكوكب زحل، وبذلك يعتبر أول مركبة فضائية تصل إلى قمر تابع لكوكب آخر، وكان الهدف من إطلاقه دراسة سطح القمر تيتان بالإضافة إلى التعرّف على غلافه الجوي، وتمّ اكتشاف أحد الحلقات الجديدة وبعض الأقمار التي تخص كوكب زحل في عام 2006، وفي عام 2009 اتمّ اكتشاف حلقة فويب التابعة لزحل والمتميّزة بلونها الباهت، وفي عام 2017 انتهت رحلة المسبار الفضائي كاسيني، واستطاع الخبراء أخذ عينّات من الغلاف الجوّي لكوكب زحل حينها.

لماذا سمي كوكب زحل بهذا الاسم

يعود السبب في تسمية كوكب زحل إلى صفاته وخصائصه المميّزة، فالجذر زَحَل يدل على البطئ والبعد، ويشتهر كوكب زحل بأنه بطيء في دورانه، ويحتاج قرابة ثلاثون عام حتى يُكمِل دورته الكاملة حول الشمس، ويقضي مدة سنتين ونصف تقريباً في كل برج من الأبراج الفلكيّة.

كم عدد ايام السنة في كوكب زحل

تعادل السنة في كوكب زحل 29.456 سنة أرضية، وهذا ما يعادل أي ما يساوي 10751 يوماً أرضيّاً تقريباً. 

من مكتشف كوكب زحل

لا يرجع الفضل إلى أي أحد في اكتشاف كوكب زحل، والسبب في هذا أنَّ كوكب زحل أحد الكواكب الغازيّة والتي تسمى بالكواكب الجوفيانية، والتي يمكن رؤيتها بالعين المجرّدة دون اللجوء إلى استخدام التلسكوب أو المنظار، وقد تمّت مراقبته من قبل العديد من الحضارات قبل الميلاد وبعد الميلاد وإلى يومنا هذا.

كوكب زحل عند القدماء

سهولة رؤية كوكب زحل بالعين المجرّدة كان السبب وراء معرفة القدماء له في العصور القديمة وما قبل التاريخ، وكان يتميّز بصفات رئيسية في الأساطير القديمة المتنوّعة، ومنها علماء الفلك البابليون الذين قاموا بتسجيل حركات كوكب زحل ورصد صور منتظمة له، وفي عهد الرومانيين كان كوكب زحل يمثّل الإله “ساتورن” إله الزراعة والحصاد، الذي كان في نظرهم يقابل الإله اليوناني “كرونوس” لذلك تنوّعت أسماء الكوكب في اللغات المختلفة منها اللاتينية والجرمانية والفارسية. 

كان زحل يعرف باسم “شاني” أحد الأجرام الفضائية التسعة والتي كانت تعرف باسم “نافاجرهاس” بناءً على ما تنصُ عليه الميثولوجيا الهندوسية، و”شاني” كان المسؤول عن محاسبة الناس على أعمالهم في الدنيا الخير منها والشر، أمّا الصينيون واليابانيون اعتبروا أنّ كوكب زحل عبارة عن نجم للأرض، وجاء نص فلكي هندي بعنوان “ثريا سيدهانتا” لِيُحدد قطر كوكب زحل بقيمة 73,882 ميل، وهذا الرقم يساوي أقل من القيمة الحقيقية لكوكب زحل وهي 74,580 ميل.

الرصد التاريخي لكوكب زحل

مرّ رصد كوكب زحل واستكشافه إلى ثلاث مراحل عبر الزمن وهي كالآتي: 

• المرحلة الأولى:

مرحلة الأرصاد القديمة والتي اقتصرت على استخدام أدوات بسيطة وهي العين المجردّة، وكان ذلك قبل اختراع المقاريب.

• المرحلة الثانية:

في اوائل القرن السادس عشر اخترعت المقاريب وبعدها بدأت بالتحسّن والتطّور، وفي عام 1610 رصد الفيزيائي الإيطالي جاليليو جاليلي كوكب زحل باستخدام المقراب، وعبور الأرض من خلال مستوى حلقات زحل كان السبب في صعوبة رصد كوكب زحل في البداية، وفي عام 1659 اكتشف العالم كريستيان هويغنز حلقة من حلقات زحل غير متلاصقة بالكوكب ومائله عن مستوى مدار الكوكب، بينما لاحظ الفلكي الفرنسي جيوفاني كاسيني في عام 1675 أنَّ الحلقة التي اكتشفها العالم كريستيان هويغنز تتجزأ إلى جزئين متساويين بينهما خط معتم اسمه حالياً حاجز كاسيني، وفي سنة 1850 تم التعرّف على حلقة جديدة أقرب إلى زحل من الحلقات التي اكتشفت سابقاً ومعتمة أكثر، وفي الفترة بين عام 1671 و1684 تمّ اكتشاف أربعة أقمار تابعة لكوكب زحل على يد كاسيني، وهي: ريا وتثيس وديون وإيابيتوس.

• المرحلة الأخيرة:

تتضمّن هذه المرحلة زيارة المركبات الفضائية بدخول مدار كوكب زحل أو استخدام المسابير الفضائية للتحليق فوقه، وأول زيارة لكوكب زحل في عام 1979، واستخدمت فيها مركبة ” بايونير  11″، وبعدها استخدمت مركبتي ” فوياجر  1″ و” فوياجر 2 ” بهدف الوصول إلى تفاصيل دقيقة عن الحلقات التي تحيط كوكب زحل، وفي عام 2004 تمّ إطلاق المسبار الفضائي كاسيني والذي انتهت مهمته في عام 2017، وأخيراً في عام 2005 تمّ إطلاق مسبار هويجنز.

الخصائص الفيزيائية لكوكب زحل

يتميّز كوكب زحل بالعديد من الخصائص الفيزيائية وهي كالآتي:

حجم كوكب زحل

يُعتبر كوكب زحل ثاني أكبر كوكب في كواكب النظام الشمسي بعد كوكب المشتري، وهو كوكب غازي مثل كوكب المشتري، وكوكب أورانوس، وكوكب نبتون، ويصل حجمه إلى 8.2713 × 10¹⁴ كم³، هذا ما يقارب 763.59 ضعف حجم كوكب الأرض، ويصل قطره إلى 120,000 كم أي يساوي تسعة أضعاف قطر كوكب الأرض.

شكل كوكب زحل

المسار الذي يدور فيه كوكب زحل حول الشمس بيضوي، وهو سريع الدوران حول نفسه؛ حيث يتطلّب اكمال كوكب زحل للدورة الواحدة حول كوكب الشمس 29 سنة أرضية تقريباً، بالإضافة لحاجته 10 ساعات و39 دقيقة و24 ثانية لإكمال دورة واحدة حول نفسه، وكان هذا السبب في شكله الذي أصبح كرويّاً مفلّطحاً، أي مفلطح عند القطبين، ومنفتح عند خط الاستواء، ويبلغ القطر القطبي لكوكب زحل 108,728 كم، بينما يبلغ القطر الاستوائي له 108,728 كم وباختلاف يقارب 10% بينهم، وتمتاز الكواكب الغازيّة الأخرى بأنّها مفلّطحة لكن بدرجة أقل لكن بدرجة أقل من كوكب زحل، أي أنه مفلطح عند القطبين ومنتفخ عند خط الاستواء. يختلف القطران الاستوائي والقطبي لزحل بنسبة 10% تقريباً، ويبلغان 108,728 كم (القطبي) و120,536 كم (الاستوائي)، ومن الجدير بالذكر أن الكواكب الغازية الأخرى هي مفلطحة أيضاً لكن بدرجة أقل من زحل.

الكتلة

تبلغ كتلة كوكب زحل 5.6846 × 10²⁶ كغ، ما يقارب 95 ضعف كتلة الأرض، أمّا كوكب المشتري فتبلغ كتلته تقريباً 318 ضعف كتلة الأرض، وهو أكبر من كوكب زحل بحوالي 20%.

الكثافة

الكوكب الوحيد في مجموعة النظام الشمسي الذي يملك كثافة أقل من كثافة الماء هو كوكب زحل، ويبلغ متوسط كثافته 0.69 غ /  سم³ ، وغلافه الجوي الغازي سبب في قلة كثافة سطحه، والذي يملك اللون الأصفر والبني الشاحب، ويعود اللون الأصفر إلى الطبقة الخارجية المكوّنة من بلورات أمونيا متجمدة.

سرعة الدوران

الشكل الكروي المفلّطح لكوكب زحل سببه بأنّه سريع الدوران حول نفسه، وتبلغ سرعة دورانه 9.87 كم / ثانية أي 35,500 كم / ساعة.

المجال المغناطيسي في كوكب زحل

أبحاث المركبة الفضائية بايونير 11 والتي أطلقت عام 1979 لكوكب زحل كانت السبب في اكتشاف الغلاف المغناطيسي للكوكب، ويحيط كوكب زحل غلاف واسع وضخم من المجال المغناطيسي، مصدره المُتَوقَّع الغلاف الجوي للقمر التابع له تيتان، أيضاً أسطح الأقمار الجليديّة والإلكترونات المشحونة، وتكون حركة المجالات المغناطيسيّة لكوكب زحل بشكل محاذٍ لمحور دوران الكوكب، وهذا على عكس كوكب الأرض وكوكب المشتري، وكل هذا تمّت معرفته من النظريّات التي كان أساسها دراسة مقدار الإزاحة بين محور دوران الكوكب، ومحور المجال المغناطيسي لإنتاج مجالات مغناطيسيّة  كبيرة تُحيط بالكوكب.

الحرارة على كوكب زحل

يتميّز كوكب زحل بدرجات حرارته العالية، والضغط الفائق على سطحه، لهذا يصعُب على الخبراء إجراء التجارب عليه في المختبرات، و يمتاز ببرودته الشديدة ودرجات حرارته المتدنّية والتي تصل فيه إلى 140.56 درجة تحت الصفر المئوي، وحرارته المتوسطة والمعتدلة قد تصل إلى 84 درجة مئوية أي 134 كلفن ومن غير المعروف كم تبلغ درجة حرارة سطحه القصوى. 

التركيب الداخلي

يتكون كوكب زحل بشكل رئيسي من غازيّ الهيدروجين والهيليوم، و مركزه المُكثّف يتكون من معدنيّ الحديد والنيكل ويحاطون بمواد صخريّة ومواد أخرى تصلّبت بسبب تأثير الحرارة والضغط الشديدين، ويكون ترتيب طبقاته من الخارج إلى الداخل كالآتي:

• غلاف جويّ غازيّ.
• طبقة هيدروجين سائل.
• طبقة هيدروجين سائل معدنية، والضغط الشديد في مركز الكوكب سبب في وجود الهيدروجين في الحالة السائلة، والذي يمكن أن يعمل كالمعادن في توصيل الكهرباء.

وهو يشبه تركيب مركز كوكب المشتري، ولكنّه أصغر حجماً.

كوكب زحل يختلف اختلاف كلّي عن باقي الكواكب الصخريّة في النظام الشمسي، وتتغيّر طبقاته الداخليّة تدريجياً إلى أشكال أخرى، على خلاف كوكب الأرض والذي تتغيّر طبقاته بشكل مُفاجئ من شكل لآخر، وتتغير طبقات كوكب الأرض من الحالة الغازيّة في الجوّ إلى الحالة الصلبة داخل القشرة الأرضيّة، أيضاً إلى الحالة السائلة في البحار والمحيطات.

لا يمكن الوقوف على كوكب زحل بسبب الغازات والسوائل المكوّنة له، ولا يوجد سطح صلب يمكن الهبوط عليه، ولا تستطيع أي مركبة فضائية الوصول إلى مركزه، وذلك لأنها ستكون غير قادرة على تحمل الحرارة والضغط الشديدين في مركزه، أيضاً نسبة الهيدروجين المعدني في كوكب زحل صغيرة مقارنةً بنسبته في كوكب المشتري، هذا السبب في كون الغلاف المغناطيسي لزحل أصغر من الغلاف المغناطيسي في كوكب المشتري، وتُشير الأبحاث إلى أنّ لُبّ كوكب زحل تكوّنَ قبل الطبقات الأخرى، وكتلته الكبيرة جداً والتي تساوي 9-22 ضعف كتلة الأرض تقريباً كافية لِتُشَكّلْ قوة تجذب فيها غاز الهيدروجين والهيليوم بسهولة.

الجاذبية في كوكب زحل

تشير الدراسات إلى أنّ كتلة لُبّ كوكب زحل الكبيرة جداً سبب في تشكُّل قوة جاذبية سطحه الكبيرة والكافية لجذب غاز الهيدروجين والهيليوم بسهولة، والتي تبلغ 10.44 م/ثانية ²، 1.065 غ.

الغلاف الجوي لكوكب زحل

كما ذكرنا سابقاً، فإنّ كوكب زحل كوكب غازي ويشبه كوكب المشتري في تكوينه، ويتكوّن من غاز الهيدروجين بنسبة 96%، وكميات قليلة من غاز الهيليوم بنسبة 4%، في حين تصل نسبة غاز الهيليوم في باقي الكواكب الغازيّة إلى ما يقارب 7%، بالإضافة إلى مستويات قليلة جداً من غازيّ الميثان والأمونيا.

يعود النقص في غاز الهيليوم في الغلاف الجوي لزحل إلى البرودة الشديدة للكوكب نتيجة بعده عن الشمس؛ حيث تبلغ متوسط درجات الحرارة على سطحه ما يُقارب 140.56 درجة تحت الصفر المئوي، وتتشكّل قطرات من الهيليوم عندما تصل درجة الحرارة إلى 258.15 درجة مئوية تحت الصفر، وبعدها يتكاثف غاز الهيليوم حتى يتحوّل إلى سائل يمرّ بسهولة إلى داخل غلاف الهيدروجين المُحيط بالكوكب، ثمّ تتحوّل الطاقة الكامنة لتساقط أمطار من الهيليوم السائل إلى طاقة حركية ينتج عنها نقص غاز الهيليوم في الأجواء العليا من كوكب زحل، بالإضافة إلى جعل نواة الكوكب أكثر دفئاً.

يمتاز كوكب زحل بمعدّلات الرياح العالية جداً على سطحه وتبلغ 1609.34 كم في الساعة الواحدة، ويمتاز أيضاً بالبرودة الشديدة على سطحه بسبب بعده عن الشمس؛ وتتكون الغيوم الموجودة في الغلاف الجوي لكوكب زحل من بلوّرات جليد الأمونيا، ويتسبّب نقص كمية الهيليوم في غلافه الجوي في إصداره كمية من الطاقة تعادل ضعف الطاقة التي يستمدّها من الشمس.

اقمار كوكب زحل

عدد أقمار كوكب زحل

يبلغ عدد أقمار كوكب زحل التي تدور في فلكه 82 قمراً تمّ تأكيد 53 قمراً منهم وتسميتّم، وبانتظار تأكيد الأقمار المتبقيّة وعددهم 29 قمراً، أكبر أقمار زحل حجماً قمر تيتان، ويأتي بعد القمر غانيميد الموجود في المجموعة الشمسيّة من حيث الحجم، ويتميّز القمر تيتان بأنه يملك غلاف جوي مكوّن من النيتروجين والميثان، وهو أكثر الأجرام السماوية شبهاً بكوكب الأرض، وجميع الأقمار المتبقيّة حجمها صغير جداً مقارنةً مع قمر كوكب الأرض.

يُطلق على أقمار كوكب زحل اسم “أقمار الرُعاة”، هذا لأنها تحافظ على ترابط حلقات كوكب زحل مع بعضها البعض باستخدام جاذبيتها التي المواد المكوّنة للحلقات كالغبار، والأحجار الجليديّة من الطفو بعيداً عن الحلقات أو الانفصال عنها.

من أبرز أقمار كوكب زحل ما يلي:

• قمر تيتان (بالإنجليزية: Titan) والذي تمّ اكتشافه في عام 1655، ويقع بعد خط الصقيع (بالإنجليزيّة: Frost Line)، ويبلُغ قطر قمر تيتان 5150 كم تقريباً، ويبعد القمر عن كوكب زحل 1,221,830 كم تقريباً، ويحتاج القمر إلى ما يقارب 15.95 يومًا أرضيًا حتى يُكمل دورته حول كوكب زحل، ويتشكّل الغلاف الجوي فيه بسبب البرودة، حيث تتكاثف مركبات الهيدروجين وهي: غاز الأمونيا، والميثان، والماء، وتتحول إلى الجليديّات، وحبيبات جليديّة التي يتكوّن منها القمر، ثم تصعد بعض الجليديّات والحبيبات الجليديّة لتشكل غلافه الجوي، ونتيجة لتعرّض مركب الأمونيّا للأشعة الشمسيّة فوق البنفسجية لمدة ملايين السنين، فقد تفككت روابط المُركب، ونتج عنه غاز النيتروجين الذي يشكّل 90%، وغاز الهيدروجين، وخليط من الأرجون، و الميثان، والإيثان، أمّا جزيئات النيتروجين الثقيلة استقرت في الغلاف الجوي، وكتلة الهيدروجين الخفيفة أدت إلى انبعاثه من الغلاف الجوي. يتميز قمر تيتان بلونه الأحمر الذي أخذه من مكونّاته، درجة حرارة سطحه أعلى مما يجب أن تكون عليه مقارنةً مع ما بعده بعداً عن الشمس، والسبب وراء ذلك ظاهرة الدفيئة، ويظن العلماء في وجود تشابه بينَ الوضع البيئيّ للقمر تيتان، وبينَ الوضع البيئي لكوكب الأرض، وذلك قبل تشكل الحياة. 

• قمر ميماس (بالإنجليزية: Mimas) والذي رُصِدَ في عام 1789، وهو أصغر جسم فلكيّ بين أقمار كوكب زحل،  ويبلغ قطر قمر ميماس 392 كم تقريباً، والأقرب لكوكب زحل مداريًا بينهم، ويبعد مسافة 185,520 كم تقريباً عن كوكب زحل، ويُكمل دورته حول كوكب زحل كل حوالي 0.9 يومًا أرضيًا، ومكونّه الرئيسي جليد الماء، ولا يتأثر بظاهرة تسخين المد والجزر (بالإنجليزية: Tidal Heating)، بينما تتأثر باقي الأقمار بها، ونتي لوجود محيط سائل أسفل سطحه لم يتم ملاحظة ذوبان الجليد على سطحه، أو أي تغيرّات أخرى، وهو المسؤول عن تكوين الفجوة التي تقع بينَ حلقتي كوكب زحل والتي تدعي حاجز كاسيني (بالإنجليزية: Cassini Division) نسبةً الفلكي الفرنسي جيوفاني كاسيني، ويحتوي القمر ميماس على فوهة ضخمة وواسعة تقع على أحد جانبيه، والتي نتجت بسبب تصادمات كادت تقسم القمر إلى نصفين.

• قمر ديون (بالإنجليزية: Dione) ويدعى باسم زحل الرابع، وتمّ اكتشافه عام 1684، ويبلغ معدل قطر قمر ديون 1120 كم تقريباً، ويبعد القمر عن كوكب زحل 377,400 كم تقريباً، و يُكْمل دورته حولَ كوكب زحل في 2.74 يومًا أرضيًا تقريباً، ويتكون من نواة صخرية كثيفة يحيطها جليد مائيّ، بالإضافة إلى وغلاف جوي قليل الكثافة مُكوَّن من الأكسجين، ولاحظ العلماء تواجد حُفر، ومنحدرات على سطحه من الخلف وليس على سطحه الأماميّ المقابل لكوكب زحل أثناء دورانه. يمتاز القمر بظاهرة التقييد المدّي أو الإنغلاق المداري (بالإنجليزية: Tidal Locking)، ويظن العلماء أنَّ التصادمات التي حدثت للقمر كانت السبب قي جعله يدور حول محوره.

• قمر إنسيلادوس (بالإنجليزية: Enceladus) والذي تمّ اكتشافه في عام 1789، ويبلغ قطره 498 كم تقريباً، ويبعد عن كوكب زحل مسافة 238,200 ألف كم تقريباً، ويحتاج لإكمال دورته حول كوكب زحل 1.37 يوماً أرضيّاً تقريباً، يتميّز بسطوعه العالي بسبب سطحه الجليديّ ، ويقع في قطبه الجنوبي أكثر من 100 نبع ساخن وذلك بسبب ظاهرة التسخين المدّي التي تُسبب صهر بعض أجزاءه الجليديّة، وتسمح بتدفق ومرور المواد الجليديّ إلى الفضاء مروراً بخطوط تدعى “خطوط النمر” (بالإنجليزية: Tiger Stripes)، ويعتقد العلماء وجود حياة في المحيط الواقع أسفل سطح قمر إنسيلادوس.

• قمر إيابيتوس (بالإنجليزية: Iapetus) الذي تمّ اكتشافه في عام 1671، ويبلغ معدّل قطره 1460 كم تقريباً، ويبعد عن كوكب زحل مسافة 3,561,300 كم تقريباً، ويُكمل دورته حول كوكب زحل في 79.33 يوماً أرضياً، ويتميّز بشكله المشابه للجوز بسبب انتفاخ مركزه إلى الخارج، بالإضافة إلى خط استوائه الممّتَد على طوله نتوءات جبليّة الشكل، يمتاز بتفاوت ألوان سطحه، فبعض جوانبه قاتمة اللون، والبعض الآخر مضيء، هذا نتيجة لتساقط الهيدروكربونات قاتمة اللون على سطحه منذ فترة طويلة، بالإضافة إلى امتصاصها الحرارة بشكلٍ كبير، ويرى الخبراء أنَّ مصدر الهيدروكربونات يعود إلى القمر فوبي (بالإنجليزية: Phoebe) والمتواجد بالقرب منه، وتعد بعض جباله من أعلى الجبال في النظام الشمسي، ويحاول العلماء دراسة الحركات الجليديّة التي تحدث على سطح القمر إيابيتوس مثل الانهيارات الأرضية، وذلك لمقارنتها مع الظواهر الشبيهة لها والتي تحدث على كوكب الأرض.

• قمر ريا (بالإنجليزية: Rhea) والذي تمّ اكتشافه في عام 1672، وهو ثاني أكبر أقمار كوكب زحل الرئيسية، ولا يتجاوز حجمه نصف حجم قمر الأرض، ويبلغ طول قطره حوالي 1530 كم، ويبعد عن كوكب زحل مسافة 527,040 كم، ويدور دورة كاملة حول كوكب زحل في 4.52 يوماً أرضياً، وهو يفتقر إلى وجود نواة في مركزه، ويتكون من الجليد المختلط بمقدار ضئيل من الصخور بشكل كامل، وسطحه مليء بالحفر بشكل واسع، وهو الوحيد في مجموعة النظام الشمسي الذي يتكون غلافه الجوي من الأكسجين، وتقل كثافته عن كثافة غلاف الأرض الجوي بما يقارب 5 تريليون مرة، ويتحرر الأكسجين وثاني أكسيد الكربون من سطحه الجليدي بفعل الإشعاعات الصادرة عن غلاف كوكب زحل المغناطيسي.

• قمر هايبريون (بالإنجليزية: Hyperion) وتمّ اكتشافه عام 1848، وهو أحد أكبر أقمار كوكب زحل غير المنتظمة، وغير كروية الشكل، ويبلغ طول نصف قطره 135 كم تقريباً، ويبعد قمر هايبريون عن كوكب زحل مسافة 1,481,100 كم تقريباً، ويحتاج لإكمال دورة واحدة حول كوكب زحل إلى 21.26 يوماً. يتميّز القمر هايبريون بشكله الغريب، وحاول العلماء تفسير شكله قمر بوضع فرضية تقول أنَّ القمر هايبريون ناتج عن بقايا قمر تحطم بشكل عنيف بسبب اصطدامه بشيء ما، وتزيد كثافته عن نصف كثافة الماء بقليل، ويعود ذلك لجليد الماء الذي يتكون منه والتي تصل مساميته إلى أكثر من 40% بقليل، ويوجد في مكوناته أيضاً جليد الميثان وهو أقل كثافة من جليد الماء، بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون، فالقمر هايبريون ما هو إلا عبارة عن كومة كبيرة من التراكمات التي شكلتّها الجليديّات، والصخور الصغيرة من دون وجود جاذبيّة تكفي للضغط على هذه التراكمات معًا.

• قمر تثيس (بالإنجليزية: Teyths) الذي اكتشفه العالم الفلكي جيوفاني دومينيكو كاسيني في عام 1684، ويدعى زحل الثالث، ويصل طول قطره إلى 1066 كم تقريباً. جاء اسم هذا القمر نسبةً إلى الإله تايتان الموجود في الأساطير اليونانية، وهو القمر المنتظم الرئيسي لكوكب زحل، ويتميز محيطه بالتفاف صدعٍ أخدوديّ حول جزئه الأكبر، وكثافته تساوي كثافة الماء، أي 1.0 غم / سم³ ، وذلك لأن مكوّنه الرئيسي هو جليد الماء النقي، وحركته مقيّدة في رنين مداري (بالإنجليزيّة: Orbital Resonance) بحرك القمر الأقرب منه وهو القمر ميماس، فعندما يُكمل القمر تثيس دورة كاملة حول كوكب زحل في 1.9 يوماً أرضياً، يكون القمر ميماس قد أكمل دورتين، فالقمر تثيس يواجه كوكب زحل بوجه، ويقابل القمر ميماس بوجهه الآخر.

حلقات كوكب زحل

يتميّز كوكب زحل بشهرته الواسعة بسبب نظامه المُكوَّن من سبع حلقات تحيطه، والتي تجعل كوكب زحل أجمل الصور الفلكيّة وأكثرها إبهاراً، وربما تكون هذه الحلقات أحدث من الكوكب زحل، وفي عام 1610 عندما راقب الفلكي جاليليو جاليلي المقراب نحوً كوكب زحل اعتقد أنه كوكب ثلاثي النظام، أي جسم مركزي وبجانبه جسمين أصغر منه، والسبب في ذلك انخفاض الدقة في الرؤية حينها، ولونها أبيض، وتبعد هذه الحلقات عن كوكب زحل مسافة 280,000 ألف كم، وهذه الحلقات لها سرعات مختلفة عن بعضها البعض.

قام العالميّن لابلاس وجيمس كلارك ماكسويل ببعض الأبحاث والحسابات التي تخص حلقات كوكب زحل، فوجدوا أنّ الحلقات تتكون من أجسام عديدة أصغر منها، وتمتد مسافة مقدارها ما بين 6,630 كم إلى 120,700 كم فوق خط استواء كوكب زحل، ومتوسط سماكتها 20 كم تقريباً، وتكافئ كتلتّها الكليّة كتلة ميماس، وتتكون بشكل رئيسي من جليد الماء مع القليل من الشوائب، والجزيئات التي تشّكل حلقات حجمها يتراوح بين ذرات الغبار إلى حجم سيارة صغيرة، وبنسبة 93%، وأيضاً الكربون غير المتبلّوِر ونسبته 7%. 

لماذا كوكب زحل له حلقات

كان سبب تكوّن حلقات كوكب زحل قوّة الجاذبية الهائلة التي يمتاز بها كوكب زحل، وكانت هذه القوّة سبب في تحطيم الكثير من الأجرام السماوية المُختلفة مثل: المُذنبّات، والكويكبات، والأقمار قبل أن تصل الكوكب، ويوجد اختلاف في المواد المكوّنة لحلقات كوكب زحل في طبيعتها، فيوجد منها حبوب جليديّة، ويوجد حبوب صخرية صغيرة الحجم تتغطى بذرّات الغُبار، بالإضافة إلى اختلافها في حجمها، ويوجد جسيمات كبيرة منها، وجسيمات أكبر، ويمكن أن يصل حجم البعض منها إلى حجم الجبال.

اكتشفت المركبة الفضائية فوياجر أنَّ بُنية الحلقات معقدة؛ حيث تتألف من الآلاف من الثغّرات الرقيقة، والجدائل، واكتشف دور الأقمار التابعة الرعاة في الحفاظ على حافة الحلقة وشكلها، وتؤثر حلقات كوكب زحل في مجاله المغناطيسي، وقد يكون لهذا التأثير دور في تكوين الحلقات؛ حيث تخرج من غلافه الجوّي الكثيف كميّات من الهيدروجين، وبعض العناصر الخفيفة، نتيجة لدوران القمر تيتان ضمن الغلاف المغناطيسي، ويقوم الحقل المغناطيسي بعدها بتشكيل هذه العناصر على شكل كعكة صغيرة لتشكّل حلقة حولَ كوكب زحل.

تمتلك حلقات زحل غلافها الجوّي الخاص والمنّفصّل عن غلاف كوكب زحل، هذا ممّا أشارت إليه بيانات المسبار الفضائي كاسيني، ويعتبر كل من غاز الأكسجين (O2) وغاز (H2) مكوّنات غلاف الحلقات بشكل رئيسي،  والذي ينتُج عن تفاعل الأشعّة فوق البنفسجيّة القادمة من الشمس مع جليد الماء الموجود الحلقات، بالإضافة إلى كميّات قليلة من الهيدروكسيد.

في يوم 6 من شهر تشرين الأول / أكتوبر عام 2009، تمّ الإعلان عن اكتشاف قرص رقيق ضمن مدار حلقة فويب، وهو آخر حلقة للكوكب، والتي تمّ اكتشافها عن طريق مقراب سبيتزر الفضائي العائد لوكالة ناسا باستخدام الأشعة تحت الحمراء، وقد يصل امتداد هذه الحلقة للخارج حتى 300 ضعف نصف قطر كوكب زحل.

تقع حلقة فويب على بعد 12 مليون كم عن كوكب زحل، وتميل بزاوية 27 درجة عن باقي الحلقات، وقُسِّمَت حلقات كوكب زحل إلى سبع حلقات وهي: “أ”، و”ب”، و “ج”، و”د”، و”ع”، و”ف”، و”ي”، (بالإنجليزيّة: A,B,C,D,E,F,G)، والفجوات المهمّة والتي تقع بين الحلقات حاجز كاسيني، وفجوة ماكسويل، وفجوة إنكي، وفجوة كيلر.

ويوضّح الجدول التالي حلقات كوكب زحل، وعرضها (كم)، وبُعدها عن كوكب زحل (كم) :

اسم الحلقة	العرض (كم)	المسافة بين مركزها ومركز كوكب زحل (كم)
الحلقة د	7,500	66,900  –  74,510
الحلقة ج	17,500	74,658  –  92,000
الحلقة ب	25,500	92,000  –  117,580
الحلقة أ	14,600	122,170 – 136,775
الحلقة ف	30  –  500	140,180
الحلقة ي	9,000	166,000  –  175,000
الحلقة ع	300,000	180,000  –  480,000
حلقة فويب	غير متوفّر	4,000,000 – 13,000,000

الرحلات الفضائية إلى زحل

ذكرنا في السابق الرحلات الفضائية إلى كوكب زحل، ولكن دون ذكر تفاصيل عن كل زيارة، وتفاصيل كل رحلة فضائية كانت إلى كوكب زحل كما يلي:

• بيونير 11:

• أول زيارة لكوكب زحل كانت باستخدام المسبار بيونير 11 في شهر أيلول / سبتمبر من سنة 1979، وحلّق على ارتفاع 20000 كم عن السحب العليا للكوكب، والتقط صور قليلة الدقة لكوكب زحل وبعض أقماره، ولم تكن هذه الصور قادرة على تحديد معالم السطح بشكل جيد. كذلك قام المسبار بدراسة الحلقات، وساعد هذا في بضعة اكتشافات منها وجود حلقة رقيقة تمّت تسميتها بالحلقة “ف”، كما وساعد في معرفة وجود فجوات مظلمة بين الحلقات، وتضيء عندما تظهر باتجاه الشمس، وهذه الفجوات ليست فارغة بشكل كامل بل تحتوي على بعض المواد، وقام المسبار أيضاً بقياس درجة حرارة القمر تيتان أكبر أقمار كوكب زحل.

• فوياجر:

• في شهر تشرين الثاني / نوفمبر من عام 1980م، تمّ إطلاق المسبار فوياجر 1 إلى كوكب زحل، ونجح في إرسال أول صورة عالية الدقة للكوكب، والحلقات، وبعض الأقمار التابعة لكوكب زحل، أيضاً قام بالتقاط صور لتضاريس أسطح العديد من الأقمار لأول مرة، وحلّق بالقرب من قمر تيتان مما ساعد العلماء في معرفة الغلاف الجوي لهذا القمر بشكل أفضل، وتمّ إثبات نفاذ أمواج الطيف المرئي عبر الغلاف الجوي لقمر تيتان، ولم يستطيع بعدها العلماء من رؤية أي تضاريس على سطح القمر تيتان أو التعرّف عليها.

• تمّ في شهر آب / أغسطس من عام 1981، إطلاق مركبة فوياجر 2 وهدفها دراسة نظام كوكب زحل، واستطاعت الحصول على المزيد من الصور عن قرب الأقمار لكوكب زحل، أيضاً عثر على دلائل لوجود تغيّرات في غلاف كوكب زحل الجوي وحلقاته، واستطاع هذا المسبار تأكيد وجود العديد من الأقمار الجديدة بجانب الحلقات أو داخلها، كما اكتشف فجوة ماكسويل، وفجوة كيلر، ولسوء الحظ تعطّل محول الكاميرا في المسبار أثناء التحليق مما سبب توقّفه لبضعة أيام، وكانت النتيجة فُقدان بعض الصور التي كان العلماء يخططون للحصول عليها، لاحقاً تمّ استخدام جاذبية زحل في توجيه مسار المركبة الفضائية فوياجر 2 نحو كوكب أورانوس.

• المركبة الفضائية كاسيني – هويغنز:

• كان النجاح في مهمة المركبة الفضائية فوياجر سبباً في التشجّع على إطلاق المسبار كاسيني – هويغنز، وهي أكبر مركبة فضائية صُنعت حتى ذلك التاريخ، وكان على متن مسبار كاسيني 12 جهاز علمي، وكان هذه المركبة تزن 5500 كغ وهي ممتلئة بالوقود، ووصل ارتفاعها إلى 6.8 متر.

• غادرت سفينة الفضاء كاسيني كوكب الأرض في شهر تشرين الأول / أكتوبر من عام 1997، ونجحت في الدخول في مدار حول كوكب زحل في شهر تموز / يوليو عام 2004 وذلك بعد استخدامها محركها الرئيسي لمدة 95 دقيقة للوقاية من خطر الانجذاب إلى سطح الكوكب.

• درست المركبة الفضائية كاسيني – هويغنز نظام زحل بشكل موسع وحلّقت على مسافة قريبة من قمره فويب، وأرسلت صوراً وبياناتٍ عالية الدقة عنه، وكشف العلماء المسؤولين عن الرحلة خريطة مبدئية للمجال المغناطيسي لكوكب زحل، وذلك عن طريق آلة تصوير المجال المغناطيسي التي قامت بأخذ القياسات والأرصاد خلال رحلة اقترابها من الكوكب، ويمتَّد المجال المغناطيسي لكوكب زحل لمسافة بعيدة عنه قد تتراوح بين سبعمئة ألف ومليون ميل تقريباً.

• حلقت المركبة فوق القمر تيتان، وقامت برصده بالرادار، وحصلت على صور رادارية لشواطئ وجزر وجبال وبحيّرات عليه، وفي 25 كانون الأول / ديسمبر 2004، انفصل مسبار هويجنز، وهبط على سطح القمر تيتان في 14 كانون الثاني / يناير 2005م، وأرسل كمية ضخمة من البيانات أثناء هبوطه عن الغلاف الجوي للقمر تيتان سطحه. 

• وفي عام 2005 قام كاسيني بعدة تحليقات فوق القمر تيتان وبعضٍ من الأقمار الثلجيّة الأخرى التابعة لكوكب زحل، وكانت آخر رحلة فوق القمر تيتان في 23 آذار / مارس من عام 2008، والتي أظهرت صورها بشكل واضح وجود قنوات متعرّجة لممرات لسوائل متجه إلى وديان، ويظن العلماء بأنَّ هذا السائل هو الميثان، ويظهر أيضاً بالصور بعض الصخور المصقولة، والتي تشبه الصخور في مياه الأنهار، كما تظهر في بعض الصور وجود ضباب بسبب غاز الميثان أو غاز الإيثان.

• يتبع العلماء منذ أوائل عام 2005 برقاً على كوكب زحل رُصِدَ من قِبَلْ كاسيني، وقدّر العلماء قوة البرق فيه بأنّها تفوق قوة البرق الموجودة على سطح الأرض بما يقارب 1000 ضعف، وفي 10 آذار / مارس من عام 2006 ذكرت وكالة ناسا أنّها وجدت دليل يؤكد وجود كميّات من الماء السائل تنفثها سخّانات على القمر إنقليدس في الصور التي التقطها كاسيني. 

• في شهر تموز / يوليو عام 2006، أُرسلت أول صور تفيد بوجود بحيرات هيدروكربونية بالقرب من القطب الشمالي للقمر تيتان بواسطة كاسيني، كما وتمّ التقاط صور إضافيّة لمناطق تقع بالقرب من القطب الشمالي للقمر تيتان، والتي أدّت إلى اكتشاف بحار هيدروكربونية، وأكبر هذه البحار تقريباً بحجم بحر قزوين.

• في شهر نيسان / أبريل من عام 2013، أرسل كاسيني صوراً لإعصار في القطب الشمالي لكوكب زحل، ويقدّر بأنّه أكبر 20 مرّة من الأعاصير الموجودة على سطح الأرض، وقد وصلت سرعة الرياح حينها إلى أكثر من 530 كم/س.

• تم تسمية 19 يوليو 2013 اليوم الذي ابتسمت فيه الأرض، لأنه ولأول مرة قامت وكالة ناسا بإخبار الناس بأنّه سيتم أخذ صورة لهم من مسافة بعيدة، وكان كاسيني موجهاً نحو الأرض ليلتقط صورة للأرض والقمر، والزهرة والمريخ أيضاً كجزء من الضوء الطبيعي، والتقط صوراً متعدّدة لنظام زحل كله. 

• خلال الفترة الممتدة بين عام 2004 حتى 2009، اكتشف فيها المسبار وأكد وجود 8 أقمار طبيعية تابعة لكوكب زحل، وانتهت مهمَّته الأساسيّة في عام 2008م عندما أكمل 74 دورة حول الكوكب، ثم تمّ تمديد مهمته مرة أخرى حتى عام 2017، وذلك من أجل دراسة مواسم كوكب زحل بشكل كامل.

• في 15 سبتمبر عام 2017 نفّذ المسبار الفضائي كاسيني النهاية الكبرى (بالإنجليزيّة: Grand Finale) لمهمته، وهي عبور للفجوات بين زحل وحلقاته الداخلية، وكان دخول كاسيني لغلاف زحل الجوي نهاية فعّالة للمهمة.

سكان كوكب زحل

وجود سكان في كوكب زحل يعني وجود حياة هناك، لكن هذا لم يثّبت حتى الآن، وربما سيصل العلماء إلى إثبات هذا الأمر في المستقبل القريب.

اقتران كوكبي المشتري وزحل

يسمى اقتران كوكب زحل مع كوكب المشتري بالاقتران العظيم أو الاقتران الكبير (بالإنجليزية: Great conjunction)‏، ويحدث هذا الاقتران عندما يظهر الكوكبان قريبان من بعضهما في السماء، ويمكن أن يتسبب حجم مدار الأرض في حدوث هذه الاقترانات العظيمة، ويحدث في كل 19.859 عام تقريباً عندما يتجاوز كوكب المشتري كوكب زحل في مداره، ويُسمى أيضاً بالاقتران العظيم، وذلك لكونه وأكثر ندرة وأقرب في المتوسط من باقي الاقترانات الأخرى بين الكواكب التي تُرى بالعين المجردة، هذا يعني أنّ حالات الاقترانات النادرة بين عمالقة الجليد لا تحسب، ذلك لأنها كانت قاتمة للغاية، ولا يمكن اكتشافها أو رؤيتها حتى بعد اختراع التلسكوب.

يختلف التباعد بين الكواكب أثناء اقترانها بمقدار 0.5 – 1.3 درجة، ويساوي 30 – 78 دقيقة قوسية، أو بمقدار مرة إلى 2.5 ضِعف عرض القمر المكتمل، بينما تحدث عمليات الاقتران القريبة جدًا بشكل أقل تكراراً، ويبلغ الحد الأقصى لها 1.3 درجة، ومنذ عام 1200 م حدثت عمليات الفصل التي تقل عن 10 دقائق قوسية 4 مرات فقط، وكان آخرها في عام 2020.

أحيانًا يكون هناك أكثر من اقتران عظيم واحد في الموسم، وهذا يُدعى بالاقتران الثلاثي، وهو لا يقتصر على عمليات الاقتران العظيمة، حدث الاقتران العظيم لعام في 21 ديسمبر، والذي خلاله تمّ فصل كوكب زحل وكوكب المشتري في السماء بمقدار ست دقائق قوسية في أقرب نقطة لهم، والتي تعد أقرب فصل بين الكوكبين منذ عام 1623، وسيحدث الاقتران التالي في 4 نوفمبر من العام 2040.

تعرف على دليل الكواكب

كوكب الارض	اهمية طبقة الاوزون
دليل الكواكب	كوكب المريخ
كواكب المجموعة الشمسية	حركة الارض
اقرب كوكب الى الارض	اختلاف الوان النجوم
كوكب المشتري	كوكب اورانوس

حقائق كوكب زحل فيديو