زحل یکی از بزرگترین و مرموزترین سیارات منظومه شمسی است. حلقه های زحل رازهای زیادی را پنهان می کنند. دویست و پنجاه سال است که بشر تلاش می کند به این سوال پاسخ دهد که چرا صاف و لاغر هستند؟ وقتی به این سوال پاسخ داده شد، ده ها سوال جدید ظاهر شد. و هر پاسخ جدید سؤالات بیشتری را ایجاد می کند که با کاوش در منظومه شمسی به تکثیر ادامه می دهند.
حلقه های باز
گالیله اولین کسی بود که حلقه های زحل را از طریق تلسکوپ در سال 1610 دید. اما او این را به عنوان یک ناهنجاری سیاره در نظر گرفت. او کشف خود را با یک آناگرام لاتین رمزگذاری کرد که در ترجمه به نظر می رسد: "من بالاترین سیاره سه گانه را مشاهده کردم." در سال 1656، هویگنس برای اولین بار حلقه ای را در زحل دید. او نوشت که زحل توسط یک حلقه مسطح نازک احاطه شده است، هیچ جایی با سیاره تماس ندارد و به صفحه دایره البروج متمایل است. جووانی کاسینی در سال 1675 تشخیص داد که این یک حلقه پیوسته نیست. او دو حلقه دید که با فاصله از هم جدا شده اند. این فضا بعدها تقسیم (یا شکاف) کاسینی نامیده شد.
تحقیق 18-19قرن
مطالعات بیشتر روی زحل، دانشمندان را به کشف ساختار حلقه ها و دلایل پیدایش آنها نزدیک نکرد. اسرار به تازگی اضافه شده است. برای مدت طولانی تصور می شد که این سیاره دارای دو حلقه جامد و نازک است. لاپلاس، با انجام محاسبات با در نظر گرفتن تأثیر میدان گرانشی، در سال 1787 به این نتیجه رسید که هزاران یا میلیون ها حلقه وجود دارد. او معتقد بود که حلقه ها محکم هستند و شبیه حلقه های ژیمناستیک هستند.
دانشمند فرانسوی E. Roche حداقل فاصله ای را که اجسام می توانند تحت تأثیر میدان گرانشی زحل قرار بگیرند را تعیین کرد. او تعیین کرد که 2.44 شعاع است. (بعدها آن را حد Roche نامیدند). نزدیکتر از این فاصله، هر ماهواره جامد یا مایع توسط میدان گرانشی نابود خواهد شد. حلقه های زحل در این شعاع قرار دارند. اندازه بیرونی حلقه ها 2.3 شعاع سیاره است. اگر جامد یا مایع بودند، میدان گرانشی آنها را از هم می پاشید.
James Clerk Maxwell در مطالعه ساختار فیزیکی حلقه ها شرکت کرد. یافته های او نشان می دهد که حلقه های زحل ممکن است از ذرات کوچک تشکیل شده باشند. هموطن ما سوفیا کووالوسکایا به این مشکل علاقه مند شد. او ثابت کرد که حلقه ها نه جامد هستند و نه مایع. دانشمندان دی. کیلر و دبلیو کمپبل با مطالعه جابجایی‌های داپلر دریافتند که ذرات در مدارهایی حرکت می‌کنند که با قوانین مکانیک سماوی مغایرتی ندارند.
تحقیق در قرن بیستم
در دهه پنجاه قرن بیستم، با استفاده از تجزیه و تحلیل طیفی، مشخص شد که حلقه‌های زحل حاوی مقدار زیادیآب یخ زده خیلی مهم بود. در نهایت توانستیم بفهمیم که حلقه های زحل از چه چیزی ساخته شده اند. علاوه بر یخ، متان، ترکیبات گوگرد، هیدروژن، آمونیاک و ترکیبات آهن نیز در حلقه ها یافت شد. اطلاعات استثنایی از کاوشگرهای فضایی به دست آمده است. پایونیر (1979) و دو وایجر (1980 و 1981) از کنار زحل عبور کردند. در سال 1997، ماموریت کاسینی-هویگنس آغاز شد. کاوشگر اطلاعات منحصر به فردی را منتقل کرد که هنوز تجزیه و تحلیل نشده است. کاوشگر هویگنس روی تیتان بزرگترین قمر زحل فرود آمد و مردم روی زمین صداهای دنیای دیگری را شنیدند، کوه ها و دشت ها را دیدند.
رازهای حلقه ها
امروزه اطلاعات زیادی در مورد حلقه های زحل جمع آوری شده است. با این حال، یک مدل قطعی و سازگار هنوز وجود ندارد. سوالاتی در انتظار پاسخ هستند. حلقه هایی در اطراف اورانوس و نپتون کشف شده است. چرا چنین تشکیلاتی فقط در خارج از کمربند سیارک ها وجود دارد و در هیچ یک از سیارات زمینی وجود ندارد؟ فرآیندهای فیزیکی که منجر به تشکیل حلقه ها شده است نامشخص است. فشرده سازی چگونه اتفاق افتاد و چرا صدها ساختار منفرد تشکیل شدند؟ چگونه ذرات حلقه ها به هم نمی چسبند و با هم مخلوط نمی شوند؟ حلقه ها خاصیت یک آینه مغناطیسی را دارند. امواج الکترومغناطیسی قطبش دایره ای از آنها منعکس می شود. یک میدان مغناطیسی از حلقه A به بیرون رانده می شود، انعکاس قوی امواج رادیویی مشاهده می شود. پره هایی در حلقه B وجود دارد که منتظر توضیح هستند. حلقه ها روشنایی کمی دارند که با روشنایی محاسبه شده مطابقت ندارد. در نزدیکی حلقه های زحل، جوی کشف شد که منشا آن مشخص نیست. مشاهده گردیدامواج به اصطلاح چگالی و بسیاری از پدیده های دیگر که در انتظار توضیح هستند.
فرضیه
در سال 1986، فرضیه ای در مورد ابررسانایی یخی که حلقه های زحل را تشکیل می دهد، مطرح شد. یخ به طور کلی یک سازند پیچیده است و بسته به شرایط تشکیل، ممکن است خواص متفاوتی داشته باشد. وجود ابررسانایی امکان ایجاد یک مدل فیزیکی ثابت از حلقه‌های زحل را فراهم می‌کند که بسیاری از ناهنجاری‌ها را توضیح می‌دهد.
زحل چند حلقه دارد؟
برای این سوال نیز پاسخ قطعی وجود ندارد. امروزه 13 حلقه اصلی وجود دارد. آنها با حروف الفبای لاتین نامیده می شوند: A، B، C، D، و غیره. فضاهای بین حلقه ها را تقسیم یا شکاف می گویند. تقسیمات کاسینی، شکاف های هویگنس، کویپر، ماکسول و غیره وجود دارد. قطر حلقه های زحل از 146 هزار کیلومتر تا 273 هزار کیلومتر متغیر است. در سال 2009، حلقه فوبوس کشف شد، وجود حلقه رئا فرض شده است. قطر آنها هنوز دقیقاً تعیین نشده است.
رصد از زمین
حلقه های زحل همیشه از زمین قابل مشاهده نیستند. این به این دلیل است که استوای زحل به شدت به صفحه مدار به دور خورشید متمایل است و حلقه ها در صفحه استوا قرار دارند. یک سال در زحل 29.5 سال زمینی طول می کشد و در طول دوره اعتدال در زحل، حلقه های آن برای ناظر زمینی ناپدید می شوند. سپس برای حدود 7 سال آنها در یک طرف قابل مشاهده هستند. در زمان انقلاب در زحل، آنها به حداکثر دید خود می رسند و سپس به تدریج کاهش می یابند تا زمانی که کاملاً نامرئی شوند.
در اخیرسال‌هاست که اخترفیزیک سیاره‌ای به سرعت در حال توسعه بوده است. دانشمندان این فرصت را به دست آوردند تا از داده های کاوشگرهای بین سیاره ای، همانطور که می گویند، برای لمس عملی اشیاء فضایی استفاده کنند. در سال های آینده، حلقه های زحل باید اسرار خود را با بشریت در میان بگذارند.
