فاصله زمین تا زحل چقدر است؟ برای یک سفر طولانی به سیاره زحل آماده شوید

زحل ششمین سیاره منظومه شمسی و دورترین سیاره‌ای است که با چشم غیرمسلح قابل‌مشاهده است. از آنجا که زحل مانند سایر سیاره‌ها در مسیری بیضوی به‌دور خورشید می‌گردد، همیشه در یک فاصله ثابت از خورشید قرار ندارد و در طول حرکت خود در آسمان، فاصله‌اش از خورشید تغییر می‌کند. در ادامه این مقاله به این موضوع خواهیم پرداخت که از زمین تا زحل چند کیلومتر فاصله است، چرا این فاصله همیشه ثابت نیست، و اگر بخواهیم به زحل سفر کنیم، چقدر زمان لازم است.

فاصله‌ زمین تا زحل چقدر است؟

فاصله زحل از سیاره‌ ما به‌طور مداوم درحال تغییر است؛ زیرا هر دو سیاره در فضا درحال حرکت هستند. زمانی که زحل و زمین در نزدیک‌ترین فاصله نسبت به یکدیگر قرار دارند، چیزی در حدود ۱.۲ میلیارد کیلومتر و هنگامی که در دورترین فاصله از هم قرار می‌گیرند – یعنی زمانی که هر کدام در طرف مقابل خورشید نسبت به هم هستند – بیشتر از ۱.۶ میلیارد کیلومتر از هم فاصله دارند.

فاصله زحل تا خورشید

مانند تمامی سیاره‌ها، این غول گازی نیز در مداری بیضوی به‌دور خورشید می‌گردد، نه دایره‌ای، و به همین دلیل فاصله آن از خورشید در طول سال اندکی تغییر می‌کند.

فاصله میانگین زحل از خورشید ۱.۴ میلیارد کیلومتر است، یعنی حدود ۹.۵ برابر فاصله میانگین زمین تا خورشید که به آن واحد نجومی (AU) می‌گویند.

در دورترین نقطه از خورشید (نقطه اوج) زحل چیزی در حدود ۱.۵ میلیارد کیلومتر با خورشید فاصله دارد و در نزدیک‌ترین نقطه (نقطه حضیض) این فاصله به حدود ۱.۴ میلیارد کیلومتر می‌رسد. نور خورشید به حدود ۸۰ دقیقه زمان نیاز دارد تا به زحل برسد (در مقایسه با زمان حدودی ۸ دقیقه برای رسیدن به زمین). وجود چنین فاصله‌ای سبب می‌شود که دما در زحل و ۲۷۴ قمر آن بسیار پایین باشد.

چرا فاصله زمین و زحل تغییر می‌کند؟

فاصله میان زمین و زحل همواره درحال تغییر است و این تغییرات نتیجه مستقیم تفاوت‌های مداری این دو سیاره در منظومه شمسی است. برخلاف آنچه ممکن است در نگاه اول به نظر برسد، مدار سیارات کاملاً دایره‌ای نیست، بلکه بیضی‌شکل‌اند. همین ویژگی باعث می‌شود فاصله هر سیاره تا خورشید - و در نتیجه تا سایر سیارات - در طول حرکت مداری‌اش تغییر کند.

ولی آنچه بیش از همه در نوسان فاصله زمین و زحل نقش دارد، تفاوت چشمگیر در سرعت گردش مداری آن‌هاست. زمین هر ۳۶۵ روز یک‌بار به‌دور خورشید می‌گردد، درحالی‌که زحل برای پیمودن این مسیر به نزدیک ۳۰ سال زمینی زمان نیاز دارد.

همین تفاوت، باعث می‌شود که موقعیت نسبی آن‌ها به‌طور پیوسته تغییر کند؛ گاهی زمین از زحل جلو می‌زند و گاهی از دید ناظر زمینی، زحل در نقطه‌ای بسیار دورتر از زمین قرار می‌گیرد، پدیده‌ای که به آن حرکت بازگشتی می‌گویند.

در برخی مواقع، زمین و زحل در یک راستا و در دو سوی خورشید قرار می‌گیرند. وقتی زمین بین خورشید و زحل قرار بگیرد (وضعیت «مقابله»)، فاصله آن‌ها به کمترین مقدار خود می‌رسد. در مقابل، زمانی که خورشید بین زمین و زحل باشد (وضعیت «مقارنه»)، بیشترین فاصله میان این دو سیاره ثبت می‌شود.

ترکیب این موقعیت‌ها با مدارهای بیضوی و تفاوت در سرعت‌های مداری، باعث می‌شود هیچ‌گاه فاصله‌ای ثابت میان زمین و زحل وجود نداشته باشد. در واقع، نوسان دائمی این فاصله، بازتابی از نظمی پیچیده و زیبا در ساختار پویای منظومه شمسی است.

نحوه اندازه‌گیری فاصله زمین تا زحل

اندازه‌گیری فاصله بین زمین و زحل یکی از پایه‌ای‌ترین مفاهیم در اخترشناسی است و درک این فاصله نقش مهمی در شناخت ساختار منظومه شمسی دارد.

از آنجا که هر دو سیاره زمین و زحل در مدارهایی بیضوی به‌دور خورشید می‌چرخند، فاصله میان آن‌ها ثابت نیست و به‌طور مداوم درحال تغییر است. در برخی زمان‌ها این دو سیاره به یکدیگر نزدیک‌ترند و در زمان‌هایی دیگر در طرف مقابل منظومه شمسی نسبت به هم قرار دارند.

یکی از روش‌های اصلی برای اندازه‌گیری فاصله تا اجرام دوردست، مانند سیاره‌ها یا ستارگان، استفاده از سرعت نور است. در این روش، مدت‌زمانی که طول می‌کشد تا نور یا یک سیگنال رادیویی از یک جرم آسمانی به زمین برسد، اندازه‌گیری می‌شود.

به‌عنوان نمونه، در پایان مأموریت کاوشگر کاسینی که به مدت ۱۳ سال به‌دور زحل می‌چرخید، نور یا سیگنال ارسالی از زحل حدود ۸۳ دقیقه زمان نیاز داشت تا به زمین برسد. این روش که در «نردبان فاصله کیهانی» نیز به‌کار می‌رود، به‌ویژه برای اجرام داخل منظومه شمسی، ازجمله زحل، بسیار دقیق و کارآمد است.

در این حالت، معمولاً سیگنالی مانند امواج رادار به سیاره ارسال شده و مدت‌زمان رفت‌وبرگشت آن اندازه‌گیری می‌شود؛ این تکنیک با عنوان «Radar Ranging» شناخته می‌شود.

در مقابل، روش‌هایی مانند اختلاف منظر (Parallax) که بر پایه مشاهده جابه‌جایی ظاهری یک جرم آسمانی نسبت به پس‌زمینه به‌دلیل تغییر موقعیت ناظر در مدار زمین عمل می‌کنند، بیشتر برای اندازه‌گیری فاصله ستارگان نسبتاً نزدیک کاربرد دارند.

این روش به‌دلیل زاویه‌های بسیار کوچکی که ایجاد می‌کند، به‌ندرت برای اجرام منظومه شمسی به کار می‌رود؛ زیرا به‌دقت بالا و ابزارهای بسیار حساس‌تری نیاز دارد. به همین دلیل، اختلاف منظر بیشتر برای فواصل بین چند ده تا چند صدسال نوری مناسب است و در مقایسه با روش‌های سیگنال‌محور (رادار)، در مقیاس‌های کوتاه‌تر داخل منظومه شمسی کارآمد نیست.

در کنار روش‌های غیرمستقیم اندازه‌گیری فاصله، داده‌هایی که توسط مأموریت‌هایی مانند کاوشگر کاسینی گردآوری می‌شوند، نقش مهمی در افزایش دقت این محاسبات دارند. این مأموریت‌ها با رصد مداوم موقعیت زحل نسبت به زمین، اطلاعات بسیار دقیقی از مدار و حرکت این سیاره فراهم می‌کنند که امکان محاسبه‌ دقیق فاصله‌ بین زمین و زحل را در زمان‌های مختلف فراهم می‌سازد.

برای نمونه، میانگین فاصله‌ زحل از خورشید حدود ۱.۴۲۹ میلیارد کیلومتر است و با درنظرگرفتن فاصله‌ زمین از خورشید، می‌توان بادقت خوبی فاصله‌ نسبی زمین تا زحل را در هر لحظه مشخص محاسبه کرد.

سفر به زحل چقدر طول می‌کشد؟

سفر فضایی به‌ندرت حرکت در یک مسیر مستقیم است. فضاپیماها معمولاً از سیاره‌ها، قمرها و حتی خورشید برای افزایش سرعت خود استفاده می‌کنند.

«پایونیر ۱۱» نخستین فضاپیمایی بود که نگاهی نزدیک به زحل انداخت. این فضاپیما در آوریل ۱۹۷۳ پرتاب شد و بیش از شش سال بعد، در سپتامبر ۱۹۷۹، از کنار زحل عبور کرد.

فضاپیماهای وویجر از یک چینش ایده‌آل سیارات بهره بردند تا بتوانند سیارات بیرونی منظومه شمسی را کاوش کنند. «وویجر ۱» که در سپتامبر ۱۹۷۷ پرتاب شد، با کمک گرانشی سیاره مشتری توانست در نوامبر ۱۹۸۰، تنها سه سال پس از ترک زمین، به زحل برسد.

اگرچه «وویجر ۲» یک ماه زودتر از همتای خود پرتاب شده بود، اما مسیر طولانی‌تر و مدورتری را پیمود و درنهایت در اوت ۱۹۸۱، یعنی چهار سال پس از آغاز مأموریتش به زحل رسید.

فضاپیمای «کاسینی» که در اکتبر ۱۹۹۷ زمین را ترک کرد، با بهره‌گیری از کمک گرانشی دو بار از سیاره زهره، یک‌بار از زمین و یک‌بار از مشتری عبور کرد تا سرعت لازم برای رسیدن به زحل را به دست آورد.

این کاوشگر در مسیر خود تصاویری دقیق از سیاره مشتری و پدیده‌های جوی آن ثبت کرد. پس از حدود هفت سال سفر، کاسینی در ژوئیه ۲۰۰۴ وارد مدار زحل شد و به مدت بیش از ۱۳ سال به مطالعه دقیق این سیاره، حلقه‌ها و قمرهای آن پرداخت.

مأموریت کاسینی سرانجام در سپتامبر ۲۰۱۷ با شیرجه‌ کنترل‌شده به درون جو زحل پایان یافت تا از آلوده‌شدن احتمالی قمرهای قابل‌سکونت آن جلوگیری شود. ازجمله دستاوردهای مهم این مأموریت می‌توان به کشف فعالیت‌های هیدروترمال در قمر انسلادوس، بررسی ویژگی‌های متغیر حلقه‌ها، ثبت صاعقه‌ها و طوفان‌های عظیم در جو زحل اشاره کرد.

فضاپیمای «New Horizons» که با هدف رسیدن به سیاره کوتوله پلوتون طراحی شده بود، در ژانویه ۲۰۰۶ پرتاب شد. این فضاپیما با بالاترین سرعت پرتاب در تاریخ تا آن زمان، از کنار مریخ و مشتری عبور کرد و سپس در ژوئن ۲۰۰۸ از نزدیکی زحل گذشت. این مأموریت تنها یک سال و نیم پس از پرتاب، به غول حلقه‌دار منظومه شمسی رسید.

همان‌طور که مشاهده می‌کنید، مدت‌زمان لازم برای رسیدن به زحل تا حد زیادی به مسیر انتخاب‌شده برای مأموریت بستگی دارد؛ گاهی حتی بیش از آنکه به سرعت خود فضاپیما وابسته باشد، این مسیر و نحوه‌ استفاده از کمک‌های گرانشی است که تعیین‌کننده‌ است.

جمع‌بندی

فاصله میان زمین و زحل به‌دلیل حرکت مداری هر دو سیاره به دور خورشید، همواره درحال تغییر است. این فاصله در زمان «مقابله» که زمین بین خورشید و زحل قرار می‌گیرد، به کم‌ترین مقدار خود — حدود ۱.۲ میلیارد کیلومتر — می‌رسد و در حالت «مقارنه» که خورشید میان آن‌ها قرار دارد، به بیشترین مقدار — حدود ۱.۶ میلیارد کیلومتر — افزایش می‌یابد. درک این تغییرات نه‌تنها برای محاسبات نجومی و مأموریت‌های فضایی اهمیت دارد، بلکه نقش مهمی در برنامه‌ریزی برای رصد این سیاره شگفت‌انگیز ایفا می‌کند.

پرسش‌های پرتکرار