آشنایی با سیاره زحل، ششمین سیاره منظومه شمسی

مجله خبری-سبک زندگی نگار: کیوان نام دیگر سیاره زحل، ششمین سیاره از خورشید و دومین سیاره‌ی بزرگ در منظومه شمسی، پس از مشتری است. این غول گازی است که شعاع متوسط ​​آن تقریباً ۹ برابر زمین است. فقط یک هشتم چگالی متوسط ​​زمین را دارد. با این حال، با حجم بیشتر، سیاره زحل بیش از ۹۵ برابر گسترده‌تر است. زحل به نام خدای ثروت و کشاورزی رومی نامگذاری شده است. نماد نجومی آن (♄) است.

فضای داخلی سیاره زحل به احتمال زیاد از هسته‌ای از آهن و نیکل و سنگ (ترکیبات سیلیکون و اکسیژن) تشکیل شده است. این هسته توسط یک لایه عمیق از هیدروژن فلزی، یک لایه میانی از هیدروژن مایع و هلیوم مایع و در آخر یک لایه بیرونی گازی احاطه شده است. سیاره زحل به دلیل کریستال‌های آمونیاک در فضای بالای خود دارای رنگ زرد کمرنگ است.

تصور می‌شود جریان الکتریکی درون لایه هیدروژن فلزی باعث ایجاد میدان مغناطیسی سیاره‌ای زحل می‌شود که ضعیف‌تر از جریان زمین است، اما به دلیل بزرگتر بودن زحل دارای یک لحظه مغناطیسی ۵۸۰ برابر بیشتر از زمین است. قدرت میدان مغناطیسی زحل حدود یک بیستم از مشتری است.

سرعت باد در سیاره زحل می‌تواند به ۱۸۰۰ کیلومتر در ساعت برسد (۱۱۰۰ مایل در ساعت؛ ۵۰۰ متر بر ساعت)، بالاتر از مشتری، اما به اندازه آن‌هایی که در نپتون وجود دارد، نیست.

مشهورترین ویژگی سیاره زحل حلقه آن است که بیشتر از ذرات یخ تشکیل شده و مقادیر کمتری از زباله‌های سنگی و گرد و غبار دارد. حداقل ۸۲ قمر در مدار زحل شناخته شده اند که ۵۳ مورد از آن‌ها به طور رسمی نامگذاری شده است. این شامل صد‌ها قمر در حلقه‌ها نمی‌شود. تایتان، بزرگترین ماه زحل و دومین در منظومه شمسی، بزرگتر از سیاره عطارد است، اگرچه انبوه‌تر باشد، و تنها ماه در منظومه شمسی است که دارای جو قابل توجهی است.

خصوصیات فیزیکی سیاره زحل

سیاره زحل یک غول گاز است، زیرا به طور عمده از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. این فاقد یک سطح مشخص است، اگرچه ممکن است یک هسته جامد داشته باشد. چرخش زحل باعث می‌شود تا شکل یک کروی تخریب شده وجود داشته باشد. یعنی در قطب‌ها و برآمدگی در استوا آن مسطح می‌شود. شعاع استوایی و قطبی آن تقریباً ۱۰ ٪ متفاوت است: ۶۰۲۶۸ کیلومتر در مقابل ۵۴۳۶۴ کیلومتر. مشتری، اورانوس و نپتون، دیگر سیارات غول پیکر در منظومه شمسی، نیز از بین رفته اند، اما به میزان کمتری هستند. ترکیبی از برآمدگی و چرخش به این معنی است که گرانش سطح مؤثر در طول استوا، ۸.۹۶ متر بر ثانیه ۲، ۷۴ ٪ از قطب‌ها و از وزن سطح زمین کمتر است. با این حال، سرعت فرار استوایی تقریبا ۳۶ کیلومتر در ثانیه از سطح زمین بسیار بیشتر است.

سیاره زحل تنها سیاره منظومه شمسی است که از آب متراکم‌تر است - حدود ۳۰ ٪ کمتر. اگرچه هسته زحل به طور قابل توجهی متراکم‌تر از آب است، اما متوسط چگالی خاص این سیاره ۰.۶۹ گرم در سانتی متر ۳ به دلیل جو است. مشتری ۳۱۸ برابر جرم زمین، و زحل ۹۵ برابر جرم زمین است. با هم، مشتری و زحل ۹۲ ٪ از کل جرم سیاره در منظومه شمسی را در اختیار دارند.

سیاره زحل، ششمین سیاره از خورشید است

ساختار داخلی سیاره زحل

علیرغم اینکه بیشتر از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است، بیشتر جرم کیوان در مرحله گاز نیست، زیرا هیدروژن وقتی چگالی بالا است به یک مایع غیر ایده آل تبدیل می‌شود. ۰.۰۱ گرم در ۳ سانتی متر، که در شعاع حاوی ۹۹.۹ درصد از جرم زحل رسیده است. دما، فشار و تراکم درون زحل همه به طور مداوم به سمت هسته افزایش می‌یابد و این باعث می‌شود هیدروژن فلزی در لایه‌های عمیق‌تر شود.

مدل‌های استاندارد سیاره‌ای نشان می‌دهند که فضای داخلی زحل شبیه به مشتری است، با داشتن یک هسته سنگی کوچک با محاصره هیدروژن و هلیوم با مقدار کمی از فرار‌های مختلف احاطه شده است. این هسته از نظر ترکیب با زمین مشابه است، اما متراکم‌تر است. بررسی لحظه گرانشی زحل، در ترکیب با مدل‌های فیزیکی فضای داخلی، باعث شده محدودیت‌هایی بر روی توده هسته کیوان قرار بگیرد.

در سال ۲۰۰۴، دانشمندان تخمین زدند که هسته باید ۹ تا ۲۲ برابر جرم زمین باشد، که به قطر حدود ۲۵۰۰۰ کیلومتر مربوط می‌شود. این توسط یک لایه هیدروژن فلزی مایع ضخیم‌تر احاطه شده است، به دنبال آن یک لایه مایع هیدروژن مولکولی اشباع شده با هلیوم است که به تدریج با افزایش ارتفاع به یک گاز منتقل می‌شود. بیرونی‌ترین لایه ۱۰۰۰ کیلومتر طول دارد و از گاز تشکیل شده است.

سیاره زحل دارای فضای داخلی گرم است و در هسته خود به ۱۱۷۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسد و نسبت به دریافت خورشید ۲.۵ برابر انرژی بیشتری در فضا تابش می‌کند. انرژی حرارتی مشتری توسط مکانیسم Kelvin-Helmholtz از فشرده سازی گرانشی آهسته تولید می‌شود، اما چنین فرآیندی به تنهایی ممکن است برای توضیح تولید گرما برای زحل کافی نباشد، زیرا انبوه‌تر است.

یک مکانیسم جایگزین یا اضافی ممکن است تولید گرما از طریق "باریدن قطرات" هلیوم در اعماق داخلی زحل باشد. با فرو رفتن قطرات از هیدروژن با چگالی کمتر، این فرایند گرما را با اصطکاک آزاد می‌کند و لایه‌های بیرونی زحل را هلیوم تخلیه می‌کند. این قطرات نزولی ممکن است در یک پوسته هلیوم اطراف هسته جمع شده باشد. باران الماس پیشنهاد شده است که در زحل، و همچنین در مشتری و غول‌های یخی Uranus و Neptun رخ دهد.

اتمسفر

نوار‌های متان کیوان را می‌چرخند. ماه دیون زیر حلقه‌ها به سمت راست آویزان است.

جو بیرونی زحل شامل ۳/۹۶ درصد هیدروژن مولکولی و ۳.۲۵ درصد هلیوم از نظر حجم است. نسبت هلیوم در مقایسه با فراوانی این عنصر در خورشید به طور قابل توجهی کمبود است. مقدار عناصر سنگین‌تر از هلیوم (فلزی) دقیقاً مشخص نیست، اما فرض می‌شود که نسبت‌ها با مقادیر ابتدایی از شکل گیری منظومه شمسی مطابقت داشته باشد. کل این عناصر سنگین‌تر ۱۹-۳۱ برابر جرم زمین تخمین زده می‌شود، با کسر قابل توجهی در منطقه هسته زحل قرار دارد.

مقدار کمی از آمونیاک، استیلن، اتان، پروپان، فسفین و متان در جو زحل کشف شده است. ابر‌های فوقانی از بلور‌های آمونیاک تشکیل شده اند، در حالی که ابر‌های سطح پایین‌تر از هیدروسولفید آمونیوم تشکیل شده اند (NH ۴ SH) یا آب. تابش اشعه ماوراء بنفش از خورشید باعث تابش متان در جو فوقانی می‌شود و منجر به یک سری از واکنش‌های شیمیایی هیدروکربن می‌شود که محصولات حاصل از آن توسط لبه‌ها و انتشار به سمت پایین منتقل می‌شوند. این چرخه فتوشیمیایی با چرخه فصلی سالانه زحل تعدیل می‌شود.

باد‌های روی زحل دومین سرعتی است که در بین سیارات منظومه شمسی، پس از نپتون وجود دارد. داده‌های Voyager حاکی از وزش باد شدید قله ۵۰۰ متر بر ثانیه (۱۸۰۰ کیلومتر در ساعت) است. در تصاویر از فضاپیمای کاسینی در طول سال ۲۰۰۷، نیمکره شمالی زحل یک رنگ آبی روشن، شبیه به اورانوس نشان داد. رنگ به احتمال زیاد در اثر پراکندگی ریلی ایجاد شده است. گرماگرافی نشان داده است که قطب جنوبی زحل دارای گرداب قطبی گرم است، تنها نمونه شناخته شده چنین پدیده‌ای در منظومه شمسی است. در حالی که درجه حرارت در زحل به طور معمول ۱۸۵ درجه سانتیگراد است، درجه حرارت در گرداب اغلب به ۱۲۲ درجه سانتیگراد می‌رسد، که گمان می‌رود گرمترین نقطه در زحل است.

سیاره زحل، دومین سیاره‌ی بزرگ در منظومه شمسی، پس از مشتری است

مگنتوسفر

سیاره‌ی زحل یک میدان مغناطیسی ذاتی دارد که یک شکل ساده و متقارن دارد - قطبی مغناطیسی. استحکام آن در استوا - ۰.۲ گاو (۲۰ میکروتولار) - تقریباً بیستم میدان اطراف مشتری و کمی ضعیف‌تر از میدان مغناطیسی زمین است. در نتیجه، مغناطیس کره زحل بسیار کوچکتر از مشتری است.

وقتی وویجر ۲ وارد مغناطیس کره شد، فشار باد خورشیدی زیاد بود و مغناطیس تنها ۱۹ شعاع کیوان را گسترش می‌داد، یا ۱.۱ میلیون کیلومتر (۷۱۲، ۰۰۰ مایل)، اگرچه طی چند ساعت بزرگ شد و حدوداً در حدود سه باقی ماند.

روزها. به احتمال زیاد، میدان مغناطیسی به طور مشابه با مشتری ایجاد می‌شود - توسط جریاناتی در لایه فلزی - هیدروژن مایع به نام دینام فلزی-هیدروژن. این مغناطیس در دفع ذرات باد خورشیدی از خورشید کارآمد است. ماه تایتان در قسمت بیرونی مغناطیس کره زحل گردش می‌کند و در جو بیرونی تایتان پلاسما از ذرات یونیزه شده را کمک می‌کند. مغناطیس کره زحل، مانند کره زمین، شفق‌های هسته‌ای تولید می‌کند.

مدار و چرخش

متوسط ​​فاصله بین زحل و خورشید بیش از ۱.۴ میلیارد کیلومتر (۹ AU) است. با سرعت متوسط ​​مداری ۹.۶۸ کیلومتر بر ثانیه، طول می‌کشد کیوان ۱۰، ۷۵۹ روز زمین (یا حدود ۲۹، ۱⁄۲ سال) برای به پایان رساندن یک انقلاب در اطراف خورشید. به عنوان یک نتیجه، تقریباً ۵:۲ تشدید حرکت با مشتری را تشکیل می‌دهد. مدار بیضوی کیوان نسبت به هواپیمای مداری زمین ۲.۴۸ درجه تمایل دارد. فاصله پریلئون و آپلیون، به ترتیب، ۹.۱۹۵ و ۹.۹۵۷ AU است. ویژگی‌های قابل مشاهده در زحل با توجه به طول و عرض جغرافیایی با سرعت‌های مختلف می‌چرخند و به دوره‌های مختلف چرخش به مناطق مختلفی اختصاص داده شده است (مانند مورد مشتری).

ستاره شناسان برای مشخص کردن میزان چرخش زحل از سه سیستم مختلف استفاده می‌کنند. سیستم I دارای مدت زمان ۱۰ ساعت ۱۴ دقیقه ۰۰ ثانیه (۸۴۴.۳ درجه در روز) است و شامل منطقه استوایی، کمربند استوایی جنوبی و کمربند استوایی شمالی می‌شود. در نظر گرفته می‌شود که مناطق قطبی نرخ چرخش مشابه سیستم I دارند.

تمام عرض‌های جغرافیایی زحل دیگر، به استثنای نواحی قطبی شمال و جنوب، به عنوان سیستم II نشان داده شده اند و به مدت چرخش ۱۰ ساعت ۳۸ دقیقه ۲۵ دقیقه ۲۵.۴ ثانیه (۸۱۰.۷۶ درجه در روز) اختصاص داده شده است. سیستم III به میزان چرخش داخلی زحل اشاره دارد.

براساس انتشار رادیو از سیاره کشف شده توسط Voyager ۱ و Voyager ۲، سیستم III دارای دوره چرخش ۱۰ ساعت ۳۹ دقیقه ۲۲ دقیقه ۲۲.۴ ثانیه (۸۱۰.۸ درجه در روز) است. سیستم III تا حد زیادی از سیستم II متوقف شده است.

مقدار دقیق برای دوره چرخش داخلی گریزان است. کاسینی در حالی که در سال ۲۰۰۴ به زحل نزدیک شد، دریافت که دوره چرخش رادیویی زحل به طرز قابل توجهی افزایش یافته است، تا حدود ۱۰ ساعت ۴۵ دقیقه ۴۵ ثانیه (۳۶ ± ثانیه). آخرین تخمین چرخش زحل (به عنوان یک نرخ چرخش مشخص شده برای زحل به عنوان یک کل) بر اساس مجموعه‌ای از اندازه گیری‌های مختلف از کاوشگر‌های Cassini، Voyager و Pioneer در سپتامبر ۲۰۰۷، ۱۰ ساعت ۳۲ دقیقه ۳۵ ثانیه گزارش شده است.

در مارس ۲۰۰۷ مشخص شد که تغییرات انتشار رادیو از سیاره با میزان چرخش زحل مطابقت ندارد. این واریانس ممکن است در اثر فعالیت جیزر در انسلادوس ماه زحل ایجاد شود. بخار آب ساطع شده در مدار زحل با این فعالیت شارژ می‌شود و به سمت میدان مغناطیسی زحل می‌چرخد ​​و چرخش آن را کمی نسبت به چرخش کره زمین کاهش می‌دهد.

یک نکته عجیب و غریب برای زحل این است که هیچ سیارک تروایی شناخته شده‌ای ندارد. این سیارات جزئی هستند که خورشید را در نقاط پایدار لاگرانژی، تحت عنوان L ۴ و L ۵، که در زاویه ۶۰ درجه به سیاره در امتداد مدار خود قرار دارند، در مدار گردش می‌کنند. سیارک‌های تروجان برای مریخ، مشتری، اورانوس و نپتون کشف شده اند. به نظر می‌رسد مکانیسم‌های تشدید مداری، از جمله تشدید سکولار، علت تروجان‌های مفقود شده زحل است.

قمر‌های زحل

زحل دارای ۸۲ قمر شناخته شده است، ۵۳ قمر از آن‌ها اسامی رسمی دارند. علاوه بر این، شواهدی از ده‌ها تا صد‌ها قمر با قطر ۴۰-۵۰۰ متر در حلقه‌های زحل وجود دارد، که ماه‌های واقعی محسوب نمی‌شوند؛ و تیتان با قطر ۵۱۵۰ کیلومتر بزرگترین آنهاست. چهار قمر رئا، دیونه، تتیس و یاپتوس نیز قطر‌هایی بین ۱۰۵۰ کیلومتر و ۱۵۳۰ کیلومتر را دارا می‌باشند. قمر رئا دارای یک سیستم حلقه مجزا و اتمسفر خاص است. بیشتر قمر‌های دیگر بسیار کوچک هستند و ۳۴ عدد از آن‌ها دارای قطر کمتر از ۱۰ کیلومتر می‌باشند. ۱۴ قمر دیگر دارای قطر بین ۱۰ تا ۵۰ کیلومتر هستند. بیشتر نام‌های قمر‌های زحل از نام‌های تیتان‌ها در اسطوره‌های یونان باستان اقتباس شده‌است. تیتان تنها قمر در تمامی منظومه شمسی است که دارای اتمسفر کافی برای وجود واکنش‌های شیمیایی می‌باشد. همچنین تیتان تنها قمر دارای دریاچه هیدروکربن است.

در ۶ ژوئن ۲۰۱۳ دانشمندان موفق به کشف هیدروکربن‌هایی در قسمت بالای اتمسفر تیتان شدند که پیش زمینه حیات هستند. در ماه آوریل سال ۲۰۱۴ محققان ناسا اعلام کردند که یک قمر جدید در حال شکل‌گیری در حلقه آ زحل است.

یکی از پدیده‌های خاص در قمر‌های زحل، میان دو قمر جانوس و اپیمتئوس اتفاق می‌افتد این دو قمر در مداری تقریباً یکسان دور سیارهٔ زحل چرخش می‌کنند و هر چهار سال یکبار به یکدیگر بسیار نزدیک می‌شوند. در زمان نزدیک شدن، نیروی جاذبهٔ متقابل آن‌ها باعث می‌شود که مدار چرخش آن‌ها با یکدیگر جابه‌جا شود.

میماس جزء کوچکترین اقمار زحل است که در سال ۱۷۸۹ میلادی توسط ویلیام هرشل کشف شد. این قمر کوچک و آبله گون که به ستاره مرگ معروف است، یکی از بزرگ‌ترین دهانه‌های برخوردی را با پهنایی حدود ۱۳۰ کیلومتر بر روی خود دارد، دلایل شکل‌گیری چنین عوارض سطحی به این دلیل است که جرم میماس آنقدر قوی است که با ایجاد کردن گرانش سطحی، ظاهر آن را کروی نگه می‌دارد و آنقدر ضعیف است که اجازهٔ شکل گرفتن چنین دهانه‌های بزرگی را می‌دهد.

سیاره‌ی زحل یک میدان مغناطیسی ذاتی دارد

حلقه‌های زحل

سیاره زحل بیشتر برای حلقه‌های سیاره‌ای شناخته شده است که آن را از نظر بصری منحصر به فرد می‌کند. این حلقه‌ها از ۶۳۰۳۰ تا ۱۲۰۷۰۰ کیلومتر (۴، ۱۲۰ تا ۷۵، ۰۰۰ مایل) از پیرامون کیوان و به طور متوسط ​​تقریباً ۲۰ متر (۶۶ فوت) ضخامت دارد.

ذراتی که حلقه‌ها را تشکیل می‌دهند از اندازه ذرات گرد و غبار تا ۱۰ متر متغیر هستند. در حالی که سایر غول‌های گازی سیستم حلقه‌ای نیز دارند، کیوان بزرگترین و مشهورترین است.

حلقه‌های زحل از تکه‌های یخ و همچنین تکه‌های سنگ و غبار تشکیل شده‌اند برخی به اندازه یک غبار ریز و برخی به اندازه یک خانه. حلقه‌های زحل پهن هستند، ولی بسیار تخت و نازک. پهنای آن‌ها ۲۸۰ هزار کیلومتر است، اما کلفتی آن‌ها تنها یک کیلومتر است؛ بنابراین هنگامیکه از پهلو به زحل بنگریم حلقه‌ها تیغه باریکی می‌شوند و دیده نمی‌شوند. پهنای برخی از حلقه‌های زحل به اندازه فاصله زمین تا ماه می‌باشد. مشتری و نپتون و اورانوس هم حلقه دارند، اما حلقه زحل از همه بهتر دیده می‌شود. به باور دانشمندان دلیل درخشانتر بودن حلقه‌های زحل تازه‌تر بودن و جوان‌تر بودن آن هاست. آن‌ها می‌انگارند که این حلقه‌ها در پی نزدیک شدن یک ماهک (قمر) به زحل و فروپاشی آن ماهک در اثر گرانش زحل پدید آمده‌اند.

برخی از قمر‌های زحل، از جمله پاندورا و پرومتئوس، به عنوان قمر‌های چوپان برای محصور کردن حلقه‌ها و جلوگیری از گسترش آن‌ها عمل می‌کنند. پان و اطلس باعث ایجاد امواج ضعیف و چگالی خطی در حلقه‌های زحل می‌شوند که محاسبات قابل اطمینان تری از توده هایشان به دست آورده اند.

گالیله برای اولین بار حلقه‌های زحل را در سال ۱۶۱۰ مشاهده کرد و در آغاز بر این باور بود که این حلقه از جنس جامد می‌باشد. اما امروزه ثابت شده است که این حلقه از قطعات سنگ و آب یخ زده تشکیل شده‌است که برخی از آن‌ها در اندازه‌های یک خودروی معمولی می‌باشند. مجموع گرانش (جاذبه) زحل و گرانش ماهک‌های آن حالتی را پدیدمی‌آورند که این قطعات همواره به صورت حلقه‌های نازک به دور این سیاره به نظر ثابت ایستاده‌اند.

تاریخ مشاهده و اکتشاف

مشاهده و اکتشاف کیوان را می‌توان به سه مرحله اصلی تقسیم کرد. دوره اول مشاهدات باستان (مانند با چشم غیر مسلح)، قبل از اختراع تلسکوپ‌های مدرن بود. با شروع از قرن ۱۷، مشاهدات تلسکوپی به تدریج پیشرفته‌تر از زمین ساخته شده اند. مرحله سوم، بازدید از پروب‌های فضایی، توسط مدار یا پرواز است. در قرن بیست و یکم، مشاهدات از زمین (از جمله رصدخانه‌های مدار زمین مانند تلسکوپ فضایی هابل) و تا زمان بازنشستگی آن در سال ۲۰۱۷، از مدار کاسینی در اطراف زحل ادامه دارد.

سیاره زحل دارای ۸۲ قمر شناخته شده است، ۵۳ قمر از آن‌ها اسامی رسمی دارند

مشاهدات باستانی

سیاره زحل از زمان پیش از تاریخ شناخته شده است و در اوایل تاریخ ثبت شده از شخصیت‌های مهم در اساطیر مختلف بوده است. منجمان بابل بطور منظم حرکات زحل را مشاهده و ضبط کردند. در یونان باستان، این سیاره با نام Phainon شناخته می‌شد و در زمان روم به عنوان "ستاره کیوان" شناخته می‌شد. در اساطیر رومی باستان، سیاره فاینون برای این خدای کشاورزی مقدس بود، که از آن سیاره نام مدرن خود را می‌گیرد. رومی‌ها خدای کیوان را معادل خدای یونانی کرونوس می‌دانستند. در یونان مدرن، سیاره نام Cronus —Κρόνος: Kronos را نگه می‌دارد.)

دانشمند یونانی بطلمیوس محاسبات خود را از مدار کیوان بر اساس مشاهداتی که وی در حالی که مخالف بود انجام داد. در طالع بینی هندو، نه جسم اخترشناسی وجود دارد که به نام ناگراگاس معروف هستند. کیوان به " شانی " معروف است و بر اساس اعمال خوب و بد انجام شده در زندگی، همه را قضاوت می‌کند. فرهنگ چینی و ژاپنی باستان سیاره زحل را به عنوان "ستاره زمین" تعیین کردند. این مبتنی بر پنج عنصر است که به طور سنتی برای طبقه بندی عناصر طبیعی استفاده می‌شدند.

مشاهدات اروپایی (قرن هفدهم و نوزدهم)

حلقه‌های زحل حداقل به یک تلسکوپ به قطر ۱۵ میلی متر احتیاج دارند و از این رو تا زمانی که کریستیان هویگنز آن‌ها را در سال ۱۶۵۹ ندید، وجود نداشت. به نظر می‌رسد که زحل به اندازه دو قمر در طرفین زحل قرار نگرفته است. نگذشت که هویگنس از بزرگنمایی بیشتر تلسکوپی استفاده کرد که این مفهوم رد شد، و این حلقه‌ها برای اولین بار واقعاً دیده می‌شدند. هویگنس همچنین تایتان ماه زحل را کشف کرد. جیووانی دومینیکو کاسینی بعدا چهار قمر دیگر کشف کرد: ایپتوس، رئا، تتیس و دیون. در سال ۱۶۷۵، کاسینی شکافی را یافت که اکنون به عنوان بخش کاسینی شناخته می‌شود.

هیچ کشف دیگری در مورد اهمیت تا سال ۱۷۸۹ صورت نگرفت که ویلیام هرشل دو قمر دیگر، میماس و انسلادوس را کشف کرد. ماهواره‌ای به شکل نامنظم Hyperion، که تشدید آن با تایتان است، در سال ۱۸۴۸ توسط یک تیم انگلیسی کشف شد.

در سال ۱۸۹۹ ویلیام هنری پیکرینگ فبی را کشف کرد، ماهواره‌ای بسیار نامنظم که همزمان با ماه‌های بزرگتر با زحل نمی‌چرخد. فبی اولین ماهواره‌ای بود که بیش از یک سال پیدا شد و بیش از یک سال طول می‌کشد تا زحل را در یک مدار گذشته بچرخاند. در اوایل قرن بیستم، تحقیقات در مورد تایتان منجر به تأیید در سال ۱۹۴۴ مبنی بر وجود فضایی ضخیم - ویژگی منحصر به فرد در قمر‌های منظومه شمسی.

اکتشاف کیوان

پایونیر ۱۱ اولین پرواز کیوان را در سپتامبر ۱۹۷۹ انجام داد، هنگامی که در فاصله ۲۰، ۰۰۰ کیلومتری از ابر‌های سیاره قرار گرفت. از این سیاره و چند قمر آن عکس گرفته شده است، اگرچه وضوح تصویر آن‌ها برای تشخیص جزئیات سطح بسیار کم بود. این فضاپیما همچنین حلقه‌های زحل را مورد مطالعه قرار داده و حلقه نازک F و این واقعیت را نشان می‌دهد که شکاف‌های تیره در حلقه‌ها هنگام زاویه فاز بالا (به سمت خورشید) روشن است، به این معنی که آن‌ها حاوی ماده پراکندگی نوری هستند. علاوه بر این، پایونیر ۱۱ دمای تایتان را اندازه گیری کرد.

پرواز ویجر

در نوامبر ۱۹۸۰، کاوشگر Voyager ۱ از سیستم زحل بازدید کرد. این اولین تصاویر با وضوح بالا از کره زمین، حلقه‌ها و ماهواره‌های آن را به عقب برگرداند. ویژگی‌های سطح ماه‌های مختلف برای اولین بار مشاهده شد. Voyager ۱ پرواز تایتان را با استفاده از دانش و هوای ماه افزایش داد. ثابت کرد که جو تایتان در طول موج‌های قابل مشاهده غیرقابل نفوذ است؛ بنابراین هیچ جزئیات سطحی مشاهده نشد. پرواز پرواز مسیر فضاپیما را از هواپیمای منظومه شمسی تغییر داد.

تقریباً یک سال بعد، در اوت ۱۹۸۱، وویجر ۲ به مطالعه سیستم زحل پرداخت. تصاویر نزدیک تری از قمر‌های زحل به دست آمد، همچنین شواهدی از تغییر جو و حلقه‌ها وجود دارد. متأسفانه، در طول پرواز، سکوی دوربین قابل تغییر کاوشگر برای چند روز گیر افتاد و برخی از تصویربرداری برنامه ریزی شده گم شد. از گرانش زحل برای هدایت مسیر فضاپیما به سمت اورانوس استفاده شده است.

این کاوشگر چندین ماهواره جدید را که در نزدیکی یا در حلقه‌های سیاره در گردش هستند و همچنین ماکسول شکاف کوچک (شکاف در حلقه C) و شکاف Keeler (فاصله ۴۲ کیلومتری در حلقه A) را کشف و تأیید کرد.

سیاره زحل دورترین سیاره از پنج سیاره‌ای است

کاسینی - هویگنس فضاپیما

کاسینی-هویگنس کاوشگر فضایی مدار زحل در ۱ ژوئیه ۲۰۰۴. در وارد ژوئن سال ۲۰۰۴، آن را انجام یک پرواز نزدیک قمر، ارسال تصاویر با وضوح بالا و داده ها. کاسینی را پرواز از بزرگترین قمر زحل، تیتان، تصاویر رادار ضبط شده از دریاچه‌های بزرگ و خطوط ساحلی خود را با جزایر و کوه‌های متعدد است. مدارگرد قبل از انتشار کاوشگر Huygens در ۲۵ دسامبر ۲۰۰۴، دو پرواز مگس تایتان را به اتمام رساند. هویگنس در ۱۴ ژانویه ۲۰۰۵ روی سطح تایتان فرود آمد.

از اوایل سال ۲۰۰۵، دانشمندان از کاسینی برای ردیابی صاعقه روی زحل استفاده کردند. قدرت رعد و برق تقریباً هزار برابر قدرت رعد و برق در زمین است.

در سال ۲۰۰۶، ناسا گزارش داد که کاسینی شواهدی از مخازن آب مایع را بیش از ده‌ها متر از سطح زیرین فوران کرده در گوسفند‌های موجود در ماه کوسن ماه Enceladus پیدا کرده است. این جت‌های ذرات یخی از دریچه‌های موجود در ناحیه قطبی جنوب کره ماه در مدار اطراف زحل منتشر می‌شوند. بیش از ۱۰۰ جواهر در Enceladus شناسایی شده اند. در ماه مه ۲۰۱۱، دانشمندان ناسا گزارش دادند که انسلادوس "به عنوان زیستگاه‌ترین نقطه فراتر از زمین در منظومه شمسی برای زندگی است همانطور که ​​ما می‌دانیم در حال ظهور است".

عکس‌های کاسینی یک حلقه سیاره‌ای را که قبلاً کشف نشده بود، بیرون از حلقه‌های روشن‌تر اصلی زحل و درون حلقه‌های G و E نشان داده است. منبع این حلقه فرض می‌شود که سقوط یک شهاب سنگ از جانوس و اپیمتیوس است. در ژوئیه ۲۰۰۶، تصاویری از دریاچه‌های هیدروکربنی در نزدیکی قطب شمال تایتان بازگردانده شد، که وجود آن‌ها در ژانویه ۲۰۰۷ تأیید شد. در مارس ۲۰۰۷، دریا‌های هیدروکربنی در نزدیکی قطب شمال یافت شد، بزرگترین آن‌ها تقریباً به اندازه دریای خزر. در اکتبر ۲۰۰۶، این کاوشگر طوفان سیکلون قطر ۸۰۰۰ کیلومتری را با یک خط چشم در قطب جنوب زحل کشف کرد.

از سال ۲۰۰۴ تا ۲ نوامبر ۲۰۰۹، این کاوشگر ۸ ماهواره جدید را کشف و تأیید کرد. در آوریل ۲۰۱۳، کاسینی تصاویری از طوفان قطب شمال سیاره را ۲۰ برابر بزرگتر از آنچه در زمین یافت می‌شود، با وزش باد سریعتر از ۵۳۰ کیلومتر در ساعت (۳۳۰ مایل در ساعت) نشان می‌دهد. در ۱۵ سپتامبر ۲۰۱۷، فضاپیمای Cassini-Huygens "فینال بزرگ" از ماموریت خود را انجام داد: تعدادی از عبور از شکاف بین حلقه‌های داخلی زحل و زحل. ورود به جو از کاسینی ماموریت به پایان رسید.

ماموریت‌های آینده ممکن است

ادامه اکتشاف در مورد زحل هنوز هم به عنوان بخشی از برنامه‌های در حال انجام ماموریت‌های New Frontiers در نظر گرفته شده است. ناسا پیشتر درخواست کرده بود برنامه‌هایی برای ماموریت به زحل ارائه شود که شامل یک کاوشگر ورودی جو و تحقیقات احتمالی در مورد سکونت و کشف احتمالی زندگی در قمر‌های زحل Titan و Enceladus است.

مشاهده

سیاره زحل دورترین سیاره از پنج سیاره‌ای است که به راحتی با چشم غیر مسلح از روی زمین قابل مشاهده است، چهار مورد دیگر عطارد، زهره، مریخ و مشتری. (اورانوس و گاهی اوقات ۴ وستا در آسمان تاریک با چشم غیر مسلح قابل مشاهده هستند.) زحل در آسمان شب با چشم غیر مسلح به عنوان نقطه روشن و زرد مایل به نظر می‌رسد. میانگین بزرگی ظاهری کیوان ۴۶/۰ با انحراف استاندارد ۳۴/۰ است. بیشترین تغییر اندازه به دلیل تمایل سیستم حلقه نسبت به خورشید و زمین است. درخشان‌ترین بزرگی، ۰.۵۵، در نزدیکی زمانی اتفاق می‌افتد که هواپیمای حلقه‌ها به شدت متمایل شوند، و کمترین میزان بزرگی ۱.۱۷، در حدود زمانی که حداقل متمایل هستند رخ می‌دهد. تقریباً ۲۹.۵ سال طول می‌کشد تا این سیاره یک مدار کامل از ماه گرفتگی را در برابر صورت‌های فلکی پس زمینه زودیاک کامل کند.

بیشتر افراد برای دستیابی به تصویری از حلقه‌های زحل به یک کمک نوری (دوربین شکاری بسیار بزرگ یا یک تلسکوپ کوچک) نیاز دارند که حداقل ۳۰ برابر بزرگنمایی می‌کند. دو بار در هر سال کیوان (تقریباً در هر ۱۵ سال زمین)، حلقه‌ها به طور خلاصه از منظره ناپدید می‌شوند، به دلیل شیوه‌ای که زاویه دارند و به دلیل نازک بودن آنها. چنین "ناپدید شدن" بعدی در سال ۲۰۲۵ اتفاق می‌افتد، اما زحل نزدیک به خورشید خواهد بود تا هرگونه مشاهده در عبور از حلقه امکان پذیر باشد.

زحل و حلقه‌های آن به بهترین وجه دیده می‌شود وقتی این سیاره است، و یا نزدیک، مخالفان، پیکربندی یک سیاره هنگامی که آن را در یک است ازدیاد طول ۱۸۰ درجه، و در نتیجه به نظر می‌رسد در مقابل خورشید در آسمان است.

تقابل کیوان هر ساله - تقریباً هر ۳۷۸ روز - رخ می‌دهد و نتیجه می‌دهد که سیاره درخشان‌ترین حالت خود را نشان می‌دهد. زمین و زحل هر دو خورشید را در مدار‌های خارج از مرکز قرار می‌گیرند، این بدان معناست که فاصله آن‌ها از خورشید با گذشت زمان تغییر می‌کند، بنابراین به همین ترتیب فاصله آن‌ها از یکدیگر انجام می‌شود، از این رو درخشندگی کیوان را از یک مخالفت با دیگری تغییر می‌دهد. زحل همچنین زاویه دار روشن‌تر به نظر می‌رسد که قابل مشاهده‌تر باشد. به عنوان مثال، در زمان مخالفت ۱۷ دسامبر ۲۰۰۲، زحل به دلیل جهت گیری مطلوب از حلقه‌های خود درخشان‌ترین ظاهر شدنسبت به زمین حتی اگر زحل در اواخر سال ۲۰۰۳ به زمین و خورشید نزدیکتر باشد.

هر از چند گاهی سیاره زحل توسط ماه پوشانده می‌شود. مانند تمام سیارات منظومه شمسی، انفجار‌های زحل در "فصول" رخ می‌دهد. انفجار‌های زحل در طی یک دوره ۱۲ ماهه ۱۲ بار یا بیشتر اتفاق می‌افتد و به دنبال آن حدود یک دوره ۵ ساله خواهد بود که در آن هیچ گونه فعالیتی ثبت نشده است. کارشناسان نجوم استرالیا، هیل و هورنر، ماهیت فصلی از غیبت‌های زحل را توضیح می‌دهند:

این نتیجه‌ای از این واقعیت است که مدار ماه در اطراف زمین به مدار زمین در اطراف خورشید کج شده است - و به همین ترتیب بیشتر اوقات، ماه در بالای آسمان یا زیر زحل در آسمان می‌گذرد و هیچ غشایی رخ نمی‌دهد. فقط وقتی کیوان در نزدیکی نقطه قرار دارد که مدار ماه از "هواپیمای ماه گرفتگی" عبور می‌کند که ممکن است وقوع انفجار رخ دهد - و سپس هر بار که ماه می‌چرخد ​​، رخ می‌دهد تا زمانی که زحل از نقطه عبور عبور کند.