المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 حلقه‌هاي زحل
حلقه‌هاي زحلزنگ تفريح فيزيك
اخترفيزيک
 
حلقه‌هاي زحل از ۱۶۱۰ که براي اولين بار گاليله با تلسکوپش با بزرگنمايي ۲۰ برابر مشاهده کرد، چالش بزرگي بوده‌اند. گاليله ابتدا تشخيص نداد که ممکن است آنها حلقه باشند. تصورش شکل بيضوي زحل بود. دو سال بعد ديگر آن شکل را نديد. تغيير کرده بود. و همچنان بيضوي بودن آن را در رصد خود گزارش کرد. هيچ راهي هم نداشت که متوجه خطاي ديد خودش شود. نوارها باريک بودند و به آن بزرگنمايي قابل تشخيص نبودند. با توجه به موقعيت زحل نسبت به زمين، شکل آن در بزرگنمايي کم گويي کمي جابه‌جايي در بيضي دارد.
 
تصوير۱. آنچه گاليله ديد و ثبت کرد.
 
هويگنس در سال ۱۶۲۵ ديسکي تخت و باريک به نظرش رسيد که شايد حلقه‌اي با تناوب خاصي باشد، که وقتي زمين در موقعيتي ست که نوار باريک کمي از بالا ديده مي‌شود قابل تشخيص خواهد بود. در سال ۱۶۷۵ کاسيني فاصله اي را در حلقه‌ها مشاهده کرد که امروزه به شکاف کاسيني معروف است. او به درستي فرض کرده بود که حلقه‌ها ترکيبي از ذرات کوچک هستند. اين مدل ذره‌اي در سال ۱۸۴۹ تأييد شد. روچ فاصله مذکور را مشاهده کرد که به حد روچ معروف است. حد روچ برآن است که يک قمر با گرانش مي‌تواند از هم بگسلد. به اين نيروها، کشندي مي‌گوييم. مثالي از نيروي کشندي، جذر و مد است.
 
            
تصوير۲. ويجر و تصويري از شکاف ۲۰ کيلومتري (سمت چپ). شمايه‌ي کشند (سمت راست) 
 
 
نيروهاي کشندي از فاصله‌ي عکس مجذوري نشأت گرفته‌اند که خود نشان از نيروي گرانشي دارد. همانطور که در تصوير مي‌بينيد، زحل نوارهاي نزديک‌تر به خودش را بيشتر جذب مي‌کند. و نتيجه را حلقه‌هاي زحل مي‌بينيد. براي قمرهاي زحل حد روچ ۲.۴ برابر شعاع سياره است. محل اين حد نزديک حلقه‌هاست. اجسام جامد هم مي‌توانند در اين حلقه‌ها در حد روچ وجود داشته باشند. ولي نيروي قيد بين مولکولي بيش از گرانش در ابعاد مولکولي مؤثر است. ولي جرم قمرهايي که اطراف زحل تشکيل شده‌اند، بيش از ۱۰ تا ۵۰ کيلومتر نزديک حلقه‌ها نخواند بود و نيست.
البته از قوانين کپلر، تناوب مداري يک قمر، به نسبت مکعب شعاع خواهد بود، پس ذرات حلقه به سياره نزديکتر هستند و تناوب‌هاي مداري کوتاه‌تري دارند. اين حرکت چرخشي اولين بار در سال ۱۸۹۵ مشاهده شد. مشاهده‌ي زحل در سالهاي ۱۹۸۰ تا ۱۹۸۱ در زمان ارسال داده‌هاي ويجر ۱ و ۲ تصاويري را همراه داشت که هم دانشمندان و هم عموم مردم علاقه‌مند به آن شدند. همه‌ي اين اطلاعات منجر به درک بهتر توصيف حلقه‌هاي سياره‌اي شد.اين تصوير از ويجر فاصله‌هاي کوتاهي را نشان مي‌دهد که ۲۰ کيلومتر قطر دارند!
 
پژوهش‌ها
بيست سال گذشت. پروژه کاسيني-هويگنس به زحل، نتيجه اين تيم با ۱۷ مليت مختلف و ۳ آژانس فضايي بوده است. اين مدارگرد پس از ۷ سال پيمايش و مسيرهايي که براي شتاب گرفتن لازم داشت تا به زحل برسد، ۳۰ ژوئن ۲۰۰۴ به زحل رسيد. موتور آن ۹۶ دقيقه کار کرد تا سرعت لازم را بدست آورد. در اين حين، کاسيني به نزديک‌ترين فاصله تا سطح گازي زحل رسيد. ۱۸ هزار کيلومتر تا سطح فاصله داشت. اين فاصله يک ششم قطر سياره و بسيار نزديک‌تر از ويجر به زحل (۴۱هزار کيلومتر) بود. از ۶۱ نقطه عکاسي کرد که همگي جزييات حلقه‌ها را بسيار دقيق نشان مي‌دادند.
 
تصوير ۳. مسير مدارگرد کاسيني
 
 
با مقايسه‌ي تصاوير ويجر و کاسيني، پژوهشگران متوجه شدند که حلقه‌ي معروف به A به سمت بيرون گسترش بيشتري دارد و الگويي شبيه موج در آزمايشگاه اُپتيک دارد. طيف سنج کاسيني در نور مرئي و فروسرخ حلقه‌ها را تحليل کرد. نتايج شگفت آور بودند! نوعي ماده‌ي جامد به‌صورت ناخالصي در حلقه وجود داشت. اين نظريه را تقويت کرد که حلقه‌ها بقاياي شکل‌گيري زحل هستند و جرم کُل آنها برابر يک قمر زحل خواهد شد. تکه‌هاي کوچک يخ با ناخالصي کمتري نسبت به آن زمان تصور مي‌شد، تأييد شد. اين ناخالصي‌هاي جامد بيشتر در شکاف‌ها وجود دارند. رصدهاي فروسرخ نمايش بهتري از اين واقعيت دارد. دقيقاً همين طيف سنج شگفتي اخترشناسان برانگيخت.
 
تصوير۴. سمت چپ تصوير ويجر و سمت راست کاسيني با جزييات بيشتر و نزديکتر 
 
حضور اکسيژن در حلقه‌ي E! ۴ برابر جرم حلقه است و به احتمال قوي از يخ‌هايي نشأت گرفته که اکسيژن را آزاد کرده‌اند. حضور اکسيژن مسئله را رمزآلودتر کرد. اخترشناسان اينطور فرض کردند که ممکن است تکه‌هاي يخ ديگري وجود داشته باشد که يخ‌ها با آنها برخورد مي‌کنند و اکسيژن آزاد مي‌شود. حلقه‌ي نسبت به بقيه‌ي حلقه‌ها کوچکتر است. خبر شگفت آورتر از بخش هويگنس اين مدارگرد ارسال شد: حلقه‌ها حاوي ترکبيات اورگانيک هستند!!
 
 
تصوير ۵. شکاف کاسيني را به‌صورت نوار قابل توحهي به رنگ تيره نزديک لبه بيروني مي‌بينيد.

تصوير اول حلقه‌ي  A را نشان مي‌دهد. با توجه به تصاوير و اطلاعات بسيار زيادي که کاسيني فرستاده مي‌توانيد از طريق سايتهاي آژانس‌هاي فضايي و مطلب بعدي در اين مورد اطلاعات‌تان را به روز کنيد.
1392/5/21لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  825
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  825