Gelang Zuhal

Zuhal kemungkinannya paling dikenali disebabkan cecincin atau gelang planetnya, yang menjadikannya sebagai salah satu objek dapat dilihat yang paling menakjubkan dalam Sistem Suria.

Set penuh gelang utama Zuhal

Imej Teleskop Angkasa Hubble, diambil pada Oktober 1996 menunjukkan gelang Zuhal dari jarak sejajar

Sejarah

Gelang itu pertama sekali dilihat oleh Galileo Galilei pada tahun 1610 dengan teleskopnya, tetapi dia tidak dapat memastikannya. Dia kemudian menulis kepada Grand Duke of Tuscany bahawa "Zuhal tidak bersendirian tetapi terdiri daripada tiga, yang hampir bersentuhan dan tidak bergerak berbanding sesama sendiri. Mereka tersusun dalam garis setentang dengan zodiak, dan yang di tengah [Zuhal] adalah tiga kali saiz yang lurus [penjuru gelang]". Dia juga menggambarkan Zuhal sebagai mempunyai "telinga." Pada tahun 1612 sudut gelang menghadap tepat pada bumi dan gelang kelihatannya hilang, dan kemudian pada 1613 ia muncul kembali, mengelirukan lagi Galileo.

Persoalan gelang itu tidak dapat diselesaikan sehingga 1655 oleh Christian Huygens, yang menggunakan teleskop yang lebih berkuasa berbanding dengan yang ada pada Galileo pada masanya.

Pada tahun 1675 Giovanni Domenico Cassini menentukan bahawa gelang Zuhal sebenarnya terdiri daripada pelbagai gelang lebih kecil dengan ruang antara mereka; ruang terbesar dinamakan Pembahagi Cassini (Cassini Division).

Ciri fizikal

Gelang tersebut boleh dilihat dengan menggunakan teleskop moden berkuasa serdahana atau dengan teropong berkuasa tinggi. Ia menjulur 6,630 km hingga 120,700 km atas khstulistiwa Zuhal, dan terdiri daripada batu silika, oksida besi, dan ketulan air batu bersaiz kumin sehingga kereta kecil. Terdapat dua teori mengenai asal cincin Zuhal. Teori pertama diusulkan oleh Édouard Roche pada abad ke 19, adalah gelang tersebut merupakan bekas bulan Zuhal yang orbitnya reput sehingga ia cukup dekat sehingga berkecai akibat kuasa pasang surut (lihat had Roche). Variasi teori ini adalah bulan tersebut berkecai akibat hentaman komet atau asteroid. Teori kedua adalah cincin tersebut bukanlah dari bulan Zuhal, tetapi bahan lebihan nebula asal yang membentuk Zuhal. Teori ini tidak diterima masa kini disebabkan gelang Zuhal dianggap tidak stabil merentasi jutaan tahun, dan dengan itu dianggap baru terbentuk.

Sementara ruang terluas di gelang, seperti Renggang Cassini (Cassini division) dan Renggang Encke, boleh dilihat dari Bumi, Voyager mendapati gelang tersebut mempunyai struktur seni yang terdiri dari "beribu" renggangan kecil dan gelang (ringlets). Struktur ini dipercayai terbentuk akibat tarikan graviti bulan-bulan Zuhal melalui pelbagai cara. Sesetengah ruang terhasil akibat laluan bulan kecil seperti Pan, dan banyak lagi ruang yang belum dijumpai, sementara sesetengah gelang kecil dikekalkan oleh medan graviti satelit penggembala kecil seperti Prometheus dan Pandora. Ruangan lain terbentuk akibat "getaran" antara tempoh orbit zarah direnggang dengan bulan yang lebih besar yang terletak lebih jauh; Mimas mengekalkan renggangan Cassini melalui cara ini. Malah lebih berstruktur dalam gelang sebenarnya terdiri dari gelombang berputar yang dihasilkan oleh gangguan graviti bulan secara berkala.

Jejari gelang

Jejari dalam gelang B, imej oleh Voyager 2 pada tahun 1981.

Sehingga 1980, struktur gelang dijelaskan sepenuhnya sebagai tindakan kuasa graviti. Kapal angkasa Voyager menjumpai ciri-ciri jejari gelap (dark radial) dalam gelang B, dikenali sebagai paksi, yang tidak dapat dijelaskan melalui cara ini, disebabkan ketegaran mereka dan pusingan mengelilingi gelang yang tidak selari dengan mekanik orbit. Ia dianggap bahawa mereka berkait dengan interaksi eletromagnet, kerana ia berputar hampir sejajar dengan magnetosfera Zuhal. Bagaimanapun, mekanisma sebenar paksi (spokes) tersebut masih belum diketahui.

Pada Februari 2005, kapal angkasa Cassini tidak dapat menjejak sebarang paksi dalam gelang, walaupun mempunyai perkakasan pengimej berkualiti lebih tinggi berbanding Voyager'. Ia berkemungkinan bahawa paksi muncul dan ghaib secara bermusim.

Imej serong (sudut 4 darjah) Cassini daripada gelang Saturnus C, B, dan A (kiri ke kanan; gelang F kelihatan kurang dalam imej atas saiz penuh jika dilihat pada kecerahan yang mencukupi). Imej atas: mozek warna semula jadi dari Cassini kamera foto sudut sempit dari gelang yang diambil pada 12 Disember 2004. Imej bawah: pandangan simulasi yang dibina dari pemerhatian pengerhanaan radio yang dijalankan pada 3 Mei 2005. Warna pada imej yang lebih rendah digunakan untuk mewakili maklumat mengenai saiz zarah gelang.

Gelang Phoebe

Pada 6 Oktober 2009, penemuan cakera halus bahan di satah dan sedikit dalam orbit bulan Phoebe diumumkan. Cakera ini bolehlah disebut sebagai satu lagi gelang Zuhal. Gelang ini condong 27 darjah berbanding satah khatulistiwa Zuhal (dan gelang lain). Ia terbentang antara 128 hingga 207 kali ganda jejari Zuhal; Phoebe mengorbit planet itu pada jarak purata 215 jejari Zuhal. Gelang ini kira-kira 20 kali ganda tebal berbanding diameter planet tersebut. Memandangkan zarah gelang ini dianggap berasal dari hentaman (mikrometeoroid dan lebih besar) ke atas Phoebe, ia harus berkongsi putaran songsangnya, yang berlawanan dengan pusingan orbit bulan Zuhal yang terdekat di sebelah dalam, Iapetus. Bahan gelang bergerak ke dalam disebabkan oleh pemancaran semula sinaran suria, lalu menghentam hemisfera depan Iapetus, boleh jadi menerangkan corak warna dua-tona bulan tersebut. Walaupun amat besar, gelang ini boleh dikatakan limunan—ia dijumpai dengan Teleskop Angkasa Spitzer inframerah NASA. Kewujudan gelang ini pernah dicadangkan pada 1970-an oleh Joseph Burns dari Universiti Cornell. Penemuan ini dibuat oleh Anne J. Verbiscer dan Michael F. Skrutskie (dari University of Virginia) dan Douglas P. Hamilton (dari University of Maryland, College Park) dan diterbitkan dalam Nature.

Ilustrasi takat gelang Phoebe, jauh lebih besar dari gelang-gelang utama