وقت ملاقات با ارباب حلقه‌ها

زحل اکنون تقریبا از ابتدای شب تا سحرگاه مهمان آسمان شب است؛ همزمان با غروب خورشید طلوع می‌کند، تا نیمه‌شب بر فراز افق جنوبی ارتفاع زیادی از افق دارد و همین که خورشید می‌خواهد طلوع کند زمان غروب زحل فرا می‌رسد. دلیلش این است که زحل روز به روز در حال نزدیک‌شدن به وضع مقابله است.

ساعت 00:01 بامداد 21 اردیبهشت زمانی است که زحل به مقابله می‌رسد. در آن هنگام زمین درست بین زحل و خورشید واقع شده است. به همین دلیل طلوع یکی با غروب دیگری همزمان می‌شود. اتفاق مهم دیگر برای سیارات وقتی در مقابله هستند، این است که از دیگر مواقع به زمین نزدیک‌ترند. در نتیجه با تلسکوپ اندکی بزرگ‌تر و با چشم غیرمسلح نیز تا حدودی درخشان‌تر از مواقع دیگر سال دیده می‌شوند.

حلقه‌های رازآمیز زحل

اولین سوالی که هر بیننده‌ای با دیدن سیاره زحل می‌پرسد درباره ماجرای حلقه‌های زحل است. این که چرا زحل چنین حلقه‌هایی دارد و بقیه سیاره‌ها اینچنین نیستند؟ و این که جنس و ماهیت این حلقه‌ها از چیست و چطور به وجود آمده‌ است؟

داستان از این قرار است که اولا این فقط زحل نیست که سیاره‌ای حلقه‌دار است! مشتری و اورانوس و نپتون هم حلقه‌هایی به دورشان دارند که در راستای استوای سیاره به دورشان می‌چرخد. ولی جنس و تراکم ذرات موجود در حلقه‌های آنها آنقدر زیاد نیست که از فواصل دور قابل مشاهده باشد. فقط تلسکوپ‌های فضایی با قدرت تفکیک‌پذیری بالا در تصاویرشان و همین‌طور فضاپیماهایی که از نزدیکی مشتری و اورانوس و نپتون گذر کرده‌اند، توانسته‌اند تصاویری از این حلقه‌ها را ثبت کنند. به این وسیله شواهد لازم مبنی بر حلقه‌دار بودن این سیاره‌ها در اختیار دانشمندان قرار گرفته است.

موضوع دوم درباره جنس حلقه‌هاست. داده‌های به دست آمده از تصاویر فضاپیماهای وویجر و کاسینی نشان داده است حلقه‌ها از بی‌شمار قطعه سنگ کوچک و بزرگ تشکیل شده‌ که با لایه‌هایی از یخ پوشیده‌ شده است. اندازه این سنگ‌ها از چند میلی‌متر و چند سانتی‌متر است تا چند متر یا حتی چند ده متر! بدیهی است تعداد قطعه‌سنگ‌های کوچک‌تر به مراتب از تعداد قطعه‌ سنگ‌های بزرگ چند متری بیشتر است. پوشیده‌شدن این قطعه‌سنگ‌ها با یخ موجب شده خیلی خوب نور خورشید را بازتاب کنند و به همین دلیل نیز می‌درخشند.

اما اخترشناسان در پاسخ به ماجرای چگونگی به وجود آمدن حلقه‌های زحل سناریوهای مختلفی ارائه کرده‌اند. قوی‌ترین فرضیه محتمل برای شکل‌گیری این حلقه‌ها که بر اساس داده‌های فضاپیمای کاسینی ارائه شده، از این قرار است که قطعات موجود در حلقه‌ها را ناشی از متلاشی شدن قمری می‌دانند که میلیون‌ها سال پیش به زحل بسیار نزدیک شد و از «حد رُش» این سیاره عبور کرد. عبور از این حد موجب شد تا نیروهای کشندی وارده از نواحی مختلف زحل بر آن قمر، از نیرویی که اجزای قمر را سرپا نگه می‌داشته تجاوز کند و به این ترتیب موجبات خرد شدن آن قمر را فراهم آورد. سپس این ذرات خرد شده در اطراف زحل شروع به چرخیدن به دور سیاره کردند. به مرور زمان با توجه به قوانین فیزیک، بقایای خرد شده آن قمر به سمت استوای سیاره منحرف شدند و حالا می‌بینیم همه در کنار هم و در فواصل گوناگون، در حالی که تحت اثر گرانشی قمرهای کوچک زحل نیز هستند به دور این سیاره می‌چرخند. نکته جذابی که در تصاویر فضاپیمای کاسینی از حلقه‌های زحل می‌بینیم نیز همین است: ضخامت حلقه‌ها بسیار نازک و کمتر از یک کیلومتر است؛ در حالی که پهنای حلقه‌ها به صد هزار کیلومتر می‌رسد. از این رو این حلقه‌ها از نظر ضخامت مثل کاغذی به نظر می‌رسند که دورادور زحل را گرفته‌اند.

در مقابل، ماجرای به وجودآمدن حلقه‌های سیاره مشتری به کلی متفاوت است؛ حلقه‌های این سیاره در نتیجه برخورد شهابسنگ‌ها به قمرهای این سیاره و پرتاب شدن تکه سنگ‌های ناشی از این برخوردهای مرگبار به فضا به وجود آمده است. این قطعه ‌سنگ‌های کوچک و بزرگ لزوما با یخ پوشیده‌ نشده‌اند و یخ موجود در ساختار آنها به اندازه حلقه‌های یخ نیست. چون تراکم کمتری هم در واحد فضا نسبت به حلقه‌های زحل دارند، از این رو نور خورشید را خیلی کمتر بازتاب می‌کنند و در کل کم‌نورتر دیده می‌شوند. نخستین نشانه‌ها از این حلقه‌ها در تصاویر دریافت شده از فضاپیمای وویجر2 مشاهده شده بود.

حلقه‌های زحل آنقدر پر نور هست که با هر تلسکوپ کوچکی که بزرگنمایی بیشتر از 30 برابر داشته باشد هم دیده شود. البته مسلما هر چه قطر شیء و فاصله کانونی تلسکوپ بیشتر باشد و از بزرگنمایی نیز استفاده شود، جزئیات بیشتری از توفان‌های موجود در جو زحل و حلقه‌های این سیاره زیبا را خواهیم دید.

از طرف دیگر جالب است بدانید به دلیل تغییر زاویه دید ناظر زمینی از حلقه‌های زحل، حلقه‌ها هر 15 سال در وضع کاملا از لبه تا از پهلو دیده‌‌شدن تغییر حالت می‌دهند. به این ترتیب حدود 5/7سال طول می‌کشد حلقه‌ها از وضعی که کاملا از لبه دیده می‌شدند تا وضعی که با حداکثر زاویه ممکن از زمین دیده شوند تغییر حالت دهند. گاهی اصلا ممکن است حلقه‌ها دیده نشوند! این حالت زمانی رخ می‌دهد که حلقه‌ها کاملا از لبه دیده بشوند. در این حالت است که ضخامت بسیار کم حلقه‌ها از فاصله حدود 1.5 میلیارد کیلومتری به چشم ناظر زمینی نمی‌آید و در تلسکوپ‌های معمولی قابل مشاهده نیست. این اتفاق آخرین بار چهاردهم شهریور 88 افتاد و حلقه‌ها کاملا از لبه دیده می‌شدند. حالا که پنج سال گذشته می‌توانیم حلقه‌ها را با زاویه مناسبی رصد کنیم. اگر تلسکوپ خوب تنظیم شده باشد، می‌توانیم شکاف کاسینی در بین حلقه‌های زحل را رصد کنیم. نکته مهم دیگری که باید در رصد حلقه‌های زحل به آن توجه کنیم، تفاوت در شدت رنگ بخش‌های مختلف حلقه‌های زحل است.

62 قمر برای زحل

قمر یعنی جرم طبیعی بزرگی در فضا که به دور یک سیاره می‌چرخد و معمولا قطرش از حدود چند ده متر بیشتر است. بعضی از این قمرها مثل ماه چند هزار کیلومتر قطر دارد، بعضی‌ها هم مثل قمرهای مریخ فقط چند کیلومتر! زمین ما یک قمر طبیعی دارد و آن هم ماه است؛ مریخ دو قمر دارد به نام‌های فوبوس و دیموس. ولی زحل 62 قمر دارد! تازه اینها فقط تعداد قمرهایی است که تا الان شناخته شده است و به احتمال زیاد در آینده تعداد قمرهای بیشتری برای این سیاره کشف خواهد شد. از این 62 قمر حداکثر هشت قمر را می‌توان با تلسکوپ‌های معمولی مشاهده کرد. اینها عبارت هستند از: تیتان، رئا، دیون، تتیس، یاپتوس، هیپریون، انسلادوس و میماس. در حال حاضر به دلیل وضع زاویه قرارگیری حلقه‌های زحل و نزدیک‌بودن بسیار انسلادوس و میماس به حلقه‌ها، می‌شود گفت شانس زیادی برای دیدن این دو قمر وجود ندارد. برای مطمئن‌شدن از موقعیت قمرها باید از نرم‌افزارهای نجومی استفاده کنید تا آنها را با ستاره‌ها در آسمان اشتباه نگیرید.

خود زحل را می‌بینیم یا جو زحل را؟

واقعیت این است که چون سیاره زحل یک سیاره گازی است، عملا سطحی وجود ندارد که بتوانیم آن را از زمین با تلسکوپ ببینیم. همین‌طور می‌شود گفت امکان ندارد زمانی بتوانیم فضاپیمایی را به سوی زحل بفرستیم و آن فضاپیما روی زحل فرود بیاید. ولی فضاپیمای کنجکاوی توانست روی مریخ فرود بیاید، چون مریخ یک سیاره خاکی است. از این رو هر چه در تصاویر فضاپیماها یا از پشت چشمی تلسکوپ‌ها از زحل می‌بینیم، در حقیقت بخش‌های بیرونی‌تر جو زحل است. در این تصاویر اختلاف در شدت تیرگی کمربندها و نواحی موجود در قرص سیاره زحل اولین چیزی است که برایمان جلب توجه می‌کند.

گاهی مشاهده می‌کنیم لکه‌هایی نیز روی زحل ظاهر می‌شود که بیشترشان اغلب تاریک و کم نور است. با مشاهده و ثبت رصد همین لکه‌ها می‌توانیم بررسی کنیم چقدر طول می‌کشد لکه‌ها روی قرص زحل جابه جا شود. با این کار می‌توانیم به مدت زمان حرکت وضعی زحل پی ببریم.

حالا که زحل در نزدیک‌ترین فاصله از زمین تا پایان سال 93 قرار دارد، بهترین زمان برای چنین اکتشافات خانگی با تلسکوپ‌های کوچک فراهم شده است./ ضمیمه سیب

کاظم کوکرم/ مدرس نجوم رصدی