یک ادعای عجیب اما علمی؟
شاید بارها شنیده باشید که «اگر وان آبی به بزرگی کافی وجود داشته باشد، سیاره زحل میتواند روی آن شناور بماند!» این جمله سالهاست که در کتابهای علمی، شبکههای اجتماعی و وبسایتهای سرگرمی دستبهدست میشود. اما آیا این ادعا واقعاً از نظر فیزیکی ممکن است یا فقط یک مثال برای نشان دادن چگالی پایین زحل است؟ بیایید با هم بررسی کنیم.
اصل ارشمیدس و مفهوم شناوری
برای درک شناوری، باید ابتدا با یک قانون ساده اما کلیدی فیزیک آشنا شویم: اصل ارشمیدس. این قانون میگوید که هر جسمی که در سیال (مایع یا گاز) قرار گیرد، نیرویی به سمت بالا تجربه میکند که برابر با وزن سیال جابهجا شده توسط آن جسم است. اگر این نیروی بالا بیشتر از وزن جسم باشد، آن جسم روی سطح سیال شناور میماند.
بنابراین، اگر چگالی یک جسم کمتر از چگالی سیال اطرافش باشد، شناور میماند؛ اگر بیشتر باشد، فرو میرود.
چگالی سیارات منظومه شمسی در مقایسه با آب
در منظومه شمسی، بیشتر سیارات چگالتر از آب هستند. برای مثال:
- زمین: چگالی میانگین حدود ۵٫۵ گرم بر سانتیمتر مکعب
- مشتری: حدود ۱٫۳۳ گرم بر سانتیمتر مکعب
- زحل: فقط حدود ۰٫۶۸۷ گرم بر سانتیمتر مکعب
- چگالی آب: حدود ۱ گرم بر سانتیمتر مکعب (در دمای اتاق)
این بدان معناست که زحل تنها سیارهای در منظومه شمسی است که چگالی میانگینش از آب کمتر است. به همین دلیل است که گفته میشود میتواند روی آب شناور بماند.
ترکیب درونی زحل: از چه ساخته شده است؟
زحل عمدتاً از دو عنصر بسیار سبک تشکیل شده: هیدروژن و هلیوم. این دو عنصر، همان ترکیباتی هستند که در بادکنکهای شناور نیز استفاده میشوند!
اما درون زحل فقط گاز نیست. طبق اطلاعات ناسا، این سیاره دارای:
- هستهای فلزی و سنگی (شامل آهن، نیکل و مواد معدنی)
- لایهای از هیدروژن فلزی مایع که اطراف هسته را گرفته
- پوستهای از گازهای سبک در بیرونیترین لایه
این ساختار باعث شده که اگرچه هسته چگال است، اما کل حجم زحل به دلیل لایههای گسترده گازی، چگالی متوسطی کمتر از آب داشته باشد.
آیا میتوان زحل را در آب انداخت؟
اگر بخواهیم واقعبین باشیم، نه. این سناریو بیشتر یک استعاره علمی است تا واقعیت فیزیکی. چرا؟
۱. ساختن وان به اندازه زحل ممکن نیست!
زحل حدود ۱۲۰ هزار کیلومتر قطر دارد. برای اینکه بتوانیم وان آبی بسازیم که این غول گازی در آن جا بگیرد، به حجمی از آب نیاز داریم که حتی در تخیلات علمی نیز به سختی گنجانده میشود.
۲. فشار در اعماق آب بسیار زیاد خواهد بود
اگر چنان وان عظیمی وجود داشته باشد، فشار در اعماق آنقدر بالا خواهد بود که آب دیگر به شکل مایع باقی نمیماند. در واقع، فشار میتواند به حدی برسد که باعث شروع واکنشهای همجوشی هستهای شود.
۳. ساختار زحل صلب نیست
برخلاف یک قایق چوبی یا حتی یک توپ پلاستیکی، زحل بدنهی صلب ندارد. لایههای گازی آن بهراحتی در محیط مایع پخش میشوند و هستهی چگال آن به عمق آب فرو خواهد رفت. در نهایت، گازها بخار میشوند و خود سیاره از هم میپاشد.
حقیقت پشت ادعای “شناور بودن زحل”
اگرچه از نظر تئوری و با نگاه به چگالی میانگین زحل میتوان گفت این سیاره «سبکتر از آب» است و میتوانست شناور بماند، اما در عمل:
- چنین وان آبی وجود ندارد.
- شرایط فیزیکی لازم برای این شناوری غیرقابل دستیابی است.
- ساختار غیرجامد زحل باعث میشود در تماس با آب فرو بپاشد.
بنابراین، این جمله که «زحل روی آب شناور میماند» را باید به عنوان یک تصویرسازی جالب علمی برای درک بهتر چگالی زحل در نظر گرفت، نه یک واقعیت عملی.
منابع مورد استفاده
- NASA: Saturn Facts & Structure
- LiveScience: Could Saturn float in water?
- University of Southeastern Louisiana: Fluid Physics (Prof. Rhett Allain)
- Scientific American, Astronomy Now
