آشنایی با سیاره زحل

[کــــــــــⓐرمَن]

کیوان کمی از مشتری کوچک‌تر است و جرم آن کمتر از جرم مشتری و در حدود ۹۵ برابر جرم زمین است.
کیوان نام دیگر سیاره زحل، ششمین سیاره از خورشید و دومین سیاره ی بزرگ در منظومه شمسی، پس از مشتری است. این غول گازی است که شعاع متوسط ​​آن تقریباً 9 برابر زمین است. فقط یک هشتم چگالی متوسط ​​زمین را دارد. با این حال، با حجم بیشتر، سیاره زحل بیش از 95 برابر گسترده تر است. زحل به نام خدای ثروت و کشاورزی رومی نامگذاری شده است. نماد نجومی آن (♄) است.



فضای داخلی سیاره زحل به احتمال زیاد از هسته ای 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 کریستال های آمونیاک در فضای بالای خود دارای رنگ زرد کمرنگ است.



تصور می شود جریان الکتریکی درون لایه هیدروژن فلزی باعث ایجاد میدان مغناطیسی سیاره ای زحل می شود که ضعیف تر از جریان زمین است اما به دلیل بزرگتر بودن زحل دارای یک لحظه مغناطیسی 580 برابر بیشتر از زمین است. قدرت میدان مغناطیسی زحل حدود یک بیستم از مشتری است.



سرعت باد در سیاره زحل می تواند به 1800 کیلومتر در ساعت برسد (1100 مایل در ساعت ؛ 500 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 زباله های سنگی و گرد و غبار دارد. حداقل 82 قمر در مدار زحل شناخته شده اند که 53 مورد از آنها به طور رسمی نامگذاری شده است. این شامل صدها قمر در حلقه ها نمی شود. تایتان، بزرگترین ماه زحل و دومین در منظومه شمسی ، بزرگتر از سیاره عطارد است، اگرچه انبوه تر 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 می شود تا شکل یک کروی تخریب شده وجود داشته باشد. یعنی در قطبها و برآمدگی در استوا آن مسطح می شود. شعاع استوایی و قطبی آن تقریباً 10٪ متفاوت است: 60268 کیلومتر در مقابل 54364 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 ، 8.96 متر بر ثانیه 2 ، 74٪ از قطب ها و از وزن سطح زمین كمتر است. با این حال، سرعت فرار استوایی تقریبا 36 کیلومتر در ثانیه از سطح زمین بسیار بیشتر است.



سیاره زحل تنها سیاره منظومه شمسی است که از آب متراکم تر است - حدود 30٪ کمتر. اگرچه هسته زحل به طور قابل توجهی متراکم تر از آب است، اما متوسط چگالی خاص این سیاره 0.69 گرم در سانتی متر 3 به دلیل جو است. مشتری 318 برابر جرم زمین، و زحل 95 برابر جرم زمین است. با هم، مشتری و زحل 92٪ از کل جرم سیاره در منظومه شمسی را در اختیار دارند

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 می شود. 0.01 گرم در 3 سانتی متر، که در شعاع حاوی 99.9 درصد از جرم زحل رسیده است. دما، فشار و تراکم درون زحل همه به طور مداوم به سمت هسته افزایش می یابد و این باعث می شود هیدروژن فلزی در لایه های عمیق تر شود.



مدل های استاندارد سیاره ای نشان می دهند 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 متراکم تر است. بررسی لحظه گرانشی زحل، در ترکیب با مدل های فیزیکی فضای داخلی، باعث شده محدودیت هایی بر روی توده هسته کیوان قرار بگیرد.



در سال 2004، دانشمندان تخمین زدند كه هسته باید 9 تا 22 برابر جرم زمین باشد، كه به قطر حدود 25000 كیلومتر مربوط می شود. این توسط یک لایه هیدروژن فلزی مایع ضخیم تر 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 می شود. بیرونی ترین لایه 1000 کیلومتر طول دارد و از گاز تشکیل شده است.



سیاره زحل دارای فضای داخلی گرم است و در هسته خود به 11700 درجه سانتیگراد می رسد و نسبت به دریافت خورشید 2.5 برابر انرژی بیشتری در فضا تابش می کند. انرژی حرارتی مشتری توسط مکانیسم Kelvin-Helmholtz از فشرده سازی گرانشی آهسته تولید می شود، اما چنین فرآیندی به تنهایی ممکن است برای توضیح تولید گرما برای زحل کافی نباشد، زیرا انبوه تر 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 می کند و لایه های بیرونی زحل را هلیوم تخلیه می کند. 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 غول های یخی Uranus و Neptun رخ دهد.



اتمسفر

نوارهای متان کیوان را می چرخند. ماه دیون زیر حلقه ها به سمت راست آویزان است.

جو بیرونی زحل شامل 3/96 درصد هیدروژن مولکولی و 3.25 درصد هلیوم از نظر حجم است. نسبت هلیوم در مقایسه با فراوانی این عنصر در خورشید به طور قابل توجهی کمبود است. مقدار عناصر سنگین تر از هلیوم ( فلزی ) دقیقاً مشخص نیست ، اما فرض می شود که نسبت ها با مقادیر ابتدایی از شکل گیری منظومه شمسی مطابقت داشته باشد. کل این عناصر سنگین تر 19-31 برابر جرم زمین تخمین زده می شود ، 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 پایین تر از هیدروسولفید آمونیوم تشکیل شده اند ( NH 4 SH ) یا آب. تابش اشعه ماوراء بنفش از خورشید باعث تابش متان در جو فوقانی می شود و منجر به یک سری از واکنش های شیمیایی هیدروکربن می شود که محصولات حاصل از آن توسط لبه ها و انتشار به سمت پایین منتقل می شوند. این چرخه فتوشیمیایی با چرخه فصلی سالانه زحل تعدیل می شود.



بادهای روی زحل دومین سرعتی است که در بین سیارات منظومه شمسی، پس از نپتون وجود دارد. داده های Voyager حاکی از وزش باد شدید قله 500 متر بر ثانیه (1800 کیلومتر در ساعت) است. در تصاویر از فضاپیمای کاسینی در طول سال 2007، 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 پدیده ای در منظومه شمسی است. در حالی که درجه حرارت در زحل به طور معمول 185 درجه سانتیگراد است ، درجه حرارت در گرداب اغلب به 122 درجه سانتیگراد می رسد ، که گمان می رود گرمترین نقطه در زحل است.

مگنتوسفر

سیاره ی زحل یک میدان مغناطیسی ذاتی دارد که یک شکل ساده و متقارن دارد - قطبی مغناطیسی. استحکام آن در استوا - 0.2 گاو (20 میکروتولار ) - تقریباً بیستم میدان اطراف مشتری و کمی ضعیف تر از میدان مغناطیسی زمین است. در نتیجه، مغناطیس کره زحل بسیار کوچکتر از مشتری است.



وقتی وویجر 2 وارد مغناطیس کره شد، فشار باد خورشیدی زیاد بود و مغناطیس تنها 19 شعاع کیوان را گسترش می داد، یا 1.1 میلیون کیلومتر (712،000 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 می شود - 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 می کند و در جو بیرونی تایتان پلاسما از ذرات یونیزه شده را کمک می کند. مغناطیس کره زحل ، مانند کره زمین، شفق های هسته ای تولید می کند.



مدار و چرخش

متوسط ​​فاصله بین زحل و خورشید بیش از 1.4 میلیارد کیلومتر (9 AU ) است. با سرعت متوسط ​​مداری 9.68 کیلومتر بر ثانیه، طول می کشد کیوان 10،759 روز زمین (یا حدود 29 1⁄2 سال) برای به پایان رساندن یک انقلاب در اطراف خورشید. به عنوان یک نتیجه ، تقریباً 5:2 تشدید حرکت با مشتری را تشکیل می دهد. مدار بیضوی کیوان نسبت به هواپیمای مداری زمین 2.48 درجه تمایل دارد. فاصله پریلئون و آپلیون، به ترتیب، 9.195 و 9.957 AU است. ویژگی های قابل مشاهده در زحل با توجه به طول و عرض جغرافیایی با سرعت های مختلف می چرخند و به دوره های 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 می کنند. سیستم I دارای مدت زمان 10 ساعت 14 دقیقه 00 ثانیه (844.3 درجه در روز) است و شامل منطقه استوایی، کمربند استوایی جنوبی و کمربند استوایی شمالی می شود. در نظر گرفته می شود که مناطق قطبی نرخ چرخش مشابه سیستم I دارند.



تمام عرض های جغرافیایی زحل دیگر، به استثنای نواحی قطبی شمال و جنوب، به عنوان سیستم II نشان داده شده اند و به مدت چرخش 10 ساعت 38 دقیقه 25 دقیقه 25.4 ثانیه (810.76 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 1 و Voyager 2، سیستم III دارای دوره چرخش 10 ساعت 39 دقیقه 22 دقیقه 22.4 ثانیه (810.8 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 2004 به زحل نزدیک شد، دریافت که دوره چرخش رادیویی زحل به طرز قابل توجهی افزایش یافته است، تا حدود 10 ساعت 45 دقیقه 45 ثانیه (36 ± ثانیه). آخرین تخمین چرخش زحل (به عنوان یک نرخ چرخش مشخص شده برای زحل به عنوان یک کل) بر اساس مجموعه ای از اندازه گیری های مختلف از کاوشگرهای Cassini ، Voyager و Pioneer در سپتامبر 2007 10 ساعت 32 دقیقه 35 ثانیه گزارش شده است.



در مارس 2007 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 می شود و به سمت میدان مغناطیسی زحل می چرخد ​​و چرخش آن را کمی نسبت به چرخش کره زمین کاهش می دهد.



یک نکته عجیب و غریب برای زحل این است که هیچ سیارک تروایی شناخته شده ای ندارد. این سیارات جزئی هستند که خورشید را در نقاط پایدار لاگرانژی، تحت عنوان L 4 و L 5 ، که در زاویه 60 درجه به سیاره در امتداد مدار خود قرار دارند، در مدار گردش می کنند. سیارک های تروجان برای مریخ، مشتری، اورانوس و نپتون کشف شده اند. به نظر می رسد مکانیسم های تشدید مداری، از جمله تشدید سکولار، علت تروجان های مفقود شده زحل است.



قمرهای زحل

زحل دارای 82 قمر شناخته شده است، 53 قمر از آنها اسامی رسمی دارند. علاوه بر این، شواهدی از ده ها تا صدها قمر با قطر 40-500 متر در حلقه های زحل وجود دارد، که ماه های واقعی محسوب نمی شوند. 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.

حلقه های زحل

سیاره زحل بیشتر برای حلقه های سیاره ای شناخته شده است که آن را از نظر بصری منحصر به فرد می کند. این حلقه ها از 63030 تا 120700 کیلومتر (4،120 تا 75،000 مایل) از پیرامون کیوان و به طور متوسط ​​تقریباً 20 متر (66 فوت) ضخامت دارد.

ذراتی که حلقه ها را تشکیل می دهند از اندازه ذرات گرد و غبار تا 10 متر متغیر هستند. در حالی که سایر غول های گازی سیستم حلقه ای نیز دارند ، کیوان بزرگترین و مشهورترین است.



حلقه های 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 حلقه ها و جلوگیری از گسترش آنها عمل می کنند. پان و اطلس باعث ایجاد امواج ضعیف و چگالی خطی در حلقه های زحل می شوند که محاسبات قابل اطمینان تری از توده هایشان به دست آورده اند.



گالیله برای اولین بار حلقه های زحل را در سال 1610 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 می توان به سه مرحله اصلی تقسیم کرد. دوره اول مشاهدات باستان (مانند با چشم غیر مسلح)، قبل از اختراع تلسکوپ های مدرن بود. با شروع از قرن 17، مشاهدات تلسکوپی به تدریج پیشرفته تر از زمین ساخته شده اند. مرحله سوم، بازدید از پروب های فضایی، توسط مدار یا پرواز است. در قرن بیست و یکم، مشاهدات از زمین (از جمله رصدخانه های مدار زمین مانند تلسکوپ فضایی هابل ) و تا زمان بازنشستگی آن در سال 2017 ، از مدار کاسینی در اطراف زحل ادامه دارد.

مشاهدات باستانی

سیاره زحل از زمان پیش از تاریخ شناخته شده است و در اوایل تاریخ ثبت شده از شخصیت های 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 می شد و در زمان روم به عنوان "ستاره کیوان" شناخته می شد. در اساطیر رومی باستان، سیاره فاینون برای این خدای کشاورزی مقدس بود، که از آن سیاره نام مدرن خود را می گیرد. رومی ها خدای کیوان را معادل خدای یونانی کرونوس می دانستند. در یونان مدرن، سیاره نام Cronus —Κρόνος: Kronos را نگه می دارد.)



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 می کند. 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 می شدند.



مشاهدات اروپایی (قرن هفدهم و نوزدهم)

حلقه های زحل حداقل به یک تلسکوپ به قطر 15 میلی متر احتیاج دارند و از این رو تا زمانی که کریستیان هویگنز آنها را در سال 1659 ندید، وجود نداشت. به نظر می رسد که زحل به اندازه دو قمر در طرفین زحل قرار نگرفته است. نگذشت كه هویگنس از بزرگنمایی بیشتر تلسكوپی استفاده كرد كه این مفهوم رد شد، و این حلقه ها برای اولین بار واقعاً دیده می شدند. هویگنس همچنین تایتان ماه زحل را کشف کرد. جیووانی دومینیکو کاسینی بعدا چهار قمر دیگر کشف کرد: ایپتوس، رئا، تتیس و دیون. در سال 1675 ، کاسینی شکافی را یافت که اکنون به عنوان بخش کاسینی شناخته می شود.



هیچ کشف دیگری در مورد اهمیت تا سال 1789 صورت نگرفت که ویلیام هرشل دو قمر دیگر ، میماس و انسلادوس را کشف کرد . ماهواره ای به شکل نامنظم Hyperion ، که تشدید آن با تایتان است ، در سال 1848 توسط یک تیم انگلیسی کشف شد.



در سال 1899 ویلیام هنری پیکرینگ فبی را کشف کرد، ماهواره ای بسیار نامنظم که همزمان با ماه های بزرگتر با زحل نمی چرخد. فبی اولین ماهواره ای بود که بیش از یک سال پیدا شد و بیش از یک سال طول می کشد تا زحل را در یک مدار گذشته بچرخاند. در اوایل قرن بیستم، تحقیقات در مورد تایتان منجر به تأیید در سال 1944 مبنی بر وجود فضایی ضخیم - ویژگی منحصر به فرد در قمرهای منظومه شمسی.



اکتشاف کیوان

پایونیر 11 اولین پرواز کیوان را در سپتامبر 1979 انجام داد، هنگامی که در فاصله 20،000 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 حلقه های زحل را مورد مطالعه قرار داده و حلقه نازک F و این واقعیت را نشان می دهد که شکاف های تیره در حلقه ها هنگام زاویه فاز بالا (به سمت خورشید) روشن است، به این معنی که آنها حاوی ماده پراکندگی نوری هستند. علاوه بر این، پایونیر 11 دمای تایتان را اندازه گیری کرد.



پرواز ویجر

در نوامبر 1980 ، کاوشگر Voyager 1 از سیستم زحل بازدید کرد. این اولین تصاویر با وضوح بالا از کره زمین، حلقه ها و ماهواره های آن را به عقب برگرداند. ویژگی های سطح ماه های مختلف برای اولین بار مشاهده شد. Voyager 1 پرواز تایتان را با استفاده از دانش و هوای ماه افزایش داد. ثابت كرد كه 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 1981 ، وویجر 2 به مطالعه سیستم زحل پرداخت. تصاویر نزدیک تری از قمرهای زحل به دست آمد ، همچنین شواهدی از تغییر جو و حلقه ها 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 حلقه های سیاره در گردش هستند و همچنین ماکسول شکاف کوچک (شکاف در حلقه C ) و شکاف Keeler ( فاصله 42 کیلومتری در حلقه A ) را کشف و تأیید کرد.
کاسینی - هویگنس فضاپیما

کاسینی-هویگنس کاوشگر فضایی مدار زحل در 1 ژوئیه 2004. در وارد ژوئن سال 2004، 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 دریاچه های بزرگ و خطوط ساحلی خود را با جزایر و کوه های متعدد است. مدارگرد قبل از انتشار کاوشگر Huygens در 25 دسامبر 2004، دو پرواز مگس تایتان را به اتمام رساند . هویگنس در 14 ژانویه 2005 روی سطح تایتان فرود آمد.



از اوایل سال 2005 ، 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 2006 ، ناسا گزارش داد كه كاسینی شواهدی از مخازن آب مایع را بیش از ده ها متر از سطح زیرین فوران كرده در گوسفندهای موجود در ماه كوسن ماه Enceladus پیدا كرده است . این جت های ذرات یخی از دریچه های موجود در ناحیه قطبی جنوب کره ماه در مدار اطراف زحل منتشر می شوند. بیش از 100 جواهر در Enceladus شناسایی شده اند. در ماه مه 2011 ، دانشمندان ناسا گزارش دادند كه انسلادوس "به عنوان زیستگاه ترین نقطه فراتر از زمین در منظومه شمسی برای زندگی است همانطور كه ​​ما می دانیم در حال ظهور است".



عکس های کاسینی یک حلقه سیاره ای را که قبلاً کشف نشده بود ، بیرون از حلقه های روشن تر اصلی زحل و درون حلقه های G و E نشان داده است. منبع این حلقه فرض می شود که سقوط یک شهاب سنگ از جانوس و اپیمتیوس است. در ژوئیه 2006 ، تصاویری از دریاچه های هیدروکربنی در نزدیکی قطب شمال تایتان بازگردانده شد، که وجود آنها در ژانویه 2007 تأیید شد. در مارس 2007 ، دریاهای هیدروکربنی در نزدیکی قطب شمال یافت شد، بزرگترین آنها تقریباً به اندازه دریای خزر. در اکتبر 2006 ، این کاوشگر طوفان سیکلون قطر 8000 کیلومتری را با یک خط چشم در قطب جنوب زحل کشف کرد.



از سال 2004 تا 2 نوامبر 2009 ، این کاوشگر 8 ماهواره جدید را کشف و تأیید کرد. در آوریل 2013 ، کاسینی تصاویری از طوفان قطب شمال سیاره را 20 برابر بزرگتر از آنچه در زمین یافت می شود ، با وزش باد سریعتر از 530 کیلومتر در ساعت (330 مایل در ساعت) نشان می دهد. در 15 سپتامبر 2017 ، فضاپیمای Cassini-Huygens "فینال بزرگ" از ماموریت خود را انجام داد: تعدادی از عبور از شکاف بین حلقه های داخلی زحل و زحل. ورود به جو از کاسینی ماموریت به پایان رسید.



ماموریت های آینده ممکن است

ادامه اکتشاف در مورد زحل هنوز هم به عنوان بخشی از برنامه های در حال انجام ماموریت های New Frontiers در نظر گرفته شده است. ناسا پیشتر درخواست کرده بود برنامه هایی 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 سیاره ای 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 4 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 می رسد. میانگین بزرگی ظاهری کیوان 46/0 با انحراف استاندارد 34/0 است. بیشترین تغییر اندازه به دلیل تمایل سیستم حلقه نسبت به خورشید و زمین است. درخشان ترین بزرگی، 0.55، در نزدیکی زمانی اتفاق می افتد که هواپیمای حلقه ها به شدت متمایل شوند، و کمترین میزان بزرگی 1.17، در حدود زمانی که حداقل متمایل هستند رخ می دهد. تقریباً 29.5 سال طول می کشد تا این سیاره یک مدار کامل از ماه گرفتگی را در برابر صورت های فلکی پس زمینه زودیاک کامل کند.



بیشتر افراد برای دستیابی به تصویری از حلقه های زحل به یک کمک نوری (دوربین شکاری بسیار بزرگ یا یک تلسکوپ کوچک) نیاز دارند که حداقل 30 برابر بزرگنمایی می کند. دو بار در هر سال کیوان (تقریباً در هر 15 سال زمین) ، حلقه ها به طور خلاصه از منظره ناپدید می شوند ، به دلیل شیوه ای که زاویه دارند و به دلیل نازک بودن آنها. چنین "ناپدید شدن" بعدی در سال 2025 اتفاق می افتد ، اما زحل نزدیک به خورشید خواهد بود تا هرگونه مشاهده در عبور از حلقه امکان پذیر باشد.



زحل و حلقه های آن به بهترین وجه دیده می شود وقتی این سیاره است، و یا نزدیک، مخالفان ، پیکربندی یک سیاره هنگامی که آن را در یک است ازدیاد طول 180 درجه، و در نتیجه به نظر می رسد در مقابل خورشید در آسمان است.



تقابل کیوان هر ساله - تقریباً هر 378 روز - رخ می دهد و نتیجه می دهد که سیاره درخشان ترین حالت خود را نشان می دهد. زمین و زحل هر دو خورشید را در مدارهای خارج از مرکز قرار می گیرند ، این بدان معناست که فاصله آنها از خورشید با گذشت زمان تغییر می کند ، بنابراین به همین ترتیب فاصله آنها از یکدیگر انجام می شود ، از این رو درخشندگی کیوان را از یک مخالفت با دیگری تغییر می دهد. زحل همچنین زاویه دار روشن تر به نظر می رسد که قابل مشاهده تر باشد. به عنوان مثال ، در زمان مخالفت 17 دسامبر 2002 ، زحل به دلیل جهت گیری مطلوب از حلقه های خود درخشان ترین ظاهر شدنسبت به زمین حتی اگر زحل در اواخر سال 2003 به زمین و خورشید نزدیکتر باشد.



هر از چند گاهی سیاره زحل توسط ماه پوشانده می شود. مانند تمام سیارات منظومه شمسی، انفجارهای زحل در "فصول" رخ می دهد. انفجارهای زحل در طی یک دوره 12 ماهه 12 بار یا بیشتر اتفاق می افتد و به دنبال آن حدود یک دوره 5 ساله خواهد بود که در آن هیچ گونه فعالیتی ثبت نشده است. کارشناسان نجوم استرالیا ، هیل و هورنر ، ماهیت فصلی از غیبت های زحل را توضیح می دهند:



این نتیجه ای 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 می گذرد و هیچ غشایی رخ نمی دهد. فقط وقتی کیوان در نزدیکی نقطه قرار دارد که مدار ماه از "هواپیمای ماه گرفتگی" عبور می کند که ممکن است وقوع انفجار رخ دهد - و سپس هر بار که ماه می چرخد ​​، رخ می دهد تا زمانی که زحل از نقطه عبور عبور کند.