מסלול שבתאי. כמה זמן היא שנה בשבתאי?

כל כוכב לכת במערכת השמש לוקח זמן מסוים להשלים מסלול יחיד סביב השמש. כאן על כדור הארץ, תקופה זו נמשכת 365.25 יום - תקופה שאנו מתייחסים אליה כשנה. כשמדובר בכוכבי הלכת האחרים, אנו משתמשים במדידה זו כדי לאפיין את תקופות המסלול שלהם. ומה שמצאנו הוא שברבים מכוכבי הלכת הללו, תלוי במרחק שלהם מהשמש, שנה יכולה להימשך זמן רב מאוד!

קחו למשל את שבתאי המקיף את השמש במרחק של בערך 9.5 AU - כלומר פי תשע וחצי מהמרחק בין כדור הארץ לשמש. בגלל זה, המהירות שבה היא מקיפה את השמש גם היא איטית משמעותית. כתוצאה מכך, שנה בודדת בסטורן נמשכת בממוצע כעשרים ותשע וחצי שנים. ובזמן הזה, כמה שינויים מעניינים קורים עבור מערכות מזג האוויר של כדור הארץ.

תקופת מסלול:

שבתאי מקיף את השמש במרחק ממוצע (ציר חצי-עיקרי) של 1.429 מיליארד ק"מ (8.879 מיליון ק"מ; 9.5549 AU). מכיוון שהמסלול שלו סגלגל - עם אקסצנטריות של 0.05555 - המרחק שלו מהשמש נע בין 1.35 מיליארד ק"מ (8.388 מיליון מייל; 9.024 AU) הכי קרוב שלו (perihelion) ל 1.509 מיליארד ק"מ (mi; 10.086 AU) הכי רחוק ( אפליון).

עם מהירות מסלול ממוצעת של 9.69 קמ"ש, לוקח שבתאי 29.457 שנות כדור הארץ (או 10,759 ימי כדור הארץ) כדי להשלים מהפכה יחידה סביב השמש. במילים אחרות, שנה על סטורן נמשכת כ- 29.5 שנים כאן על כדור הארץ. עם זאת, לסטורן לוקח קצת יותר מעשר שעות וחצי (10 שעות 33 דקות) להסתובב פעם אחת על צירו. המשמעות היא ששנה בודדת בשבתאי נמשכת כ 24,491 ימי שמש שבתאי.

בגלל זה, מה שאנחנו יכולים לראות מהטבעות של שבתאי מכדור הארץ משתנה עם הזמן. בחלק מהמסלול שלו, הטבעות של סטורן נראות בנקודה הרחבה ביותר. אך כשהוא ממשיך במסלולו סביב השמש, זווית הטבעות של שבתאי פוחתת עד שנעלמת לחלוטין מנקודת מבטנו. הסיבה לכך היא שאנחנו רואים אותם ממש בקצה. אחרי כמה שנים נוספות הזווית שלנו משתפרת ואנחנו יכולים לראות שוב את מערכת הטבעות היפה.

הטיה מסלולית והטיה צירית:

דבר מעניין נוסף בשבתאי הוא העובדה שצירו מוטה מעל מטוס האקליפטיקה. בעיקרו, מסלולו נוטה 2.48 מעלות יחסית למישור האורבלי של כדור הארץ. צירו מוטה גם הוא ב 26.73 ° ביחס לאקליפטיקה של השמש, הדומה לטיית 23.5 ° של כדור הארץ. התוצאה של זה היא שכמו כדור הארץ, סטורן עובר שינויים עונתיים במהלך תקופת מסלולו.

שינויים עונתיים:

במשך מחצית מסלולו, חצי הכדור הצפוני של שבתאי מקבל יותר קרינת השמש מאשר חצי הכדור הדרומי. עבור מחצית אחרת של מסלולו המצב מתהפך, כאשר חצי הכדור הדרומי מקבל יותר אור שמש מחצי הכדור הצפוני. זה יוצר מערכות סערה שמשתנות באופן דרמטי בהתאם לאיזה חלק במסלולו שבתאי נמצא.

עבור סטטרים, רוחות באטמוספירה העליונה יכולות להגיע למהירויות של עד 5 מטר לשנייה (1,600 רגל בשנייה) סביב אזור המשווה. לעיתים, האווירה של שבתאי מציגה אליפסות ארוכות-חיים, בדומה למה שנצפה אצל צדק. בעוד שלצדק יש את הכתם האדום הגדול, שבתאי מעת לעת מה שמכונה הכתם הלבן הגדול (המכונה גם הסגלגל הלבן הגדול).

תופעה ייחודית אך קצרת מועד מתרחשת אחת לשנת שבתאי, בערך בתקופת סופת הקיץ של חצי הכדור הצפוני. נקודות אלה יכולות להיות ברוחב של אלפי קילומטרים, והן נצפו בהזדמנויות רבות במהלך העבר - בשנת 1876, 1903, 1933, 1960, ו- 1990.

מאז שנת 2010 נצפתה להקת עננים לבנים גדולה המכונה "הפרעה אלקטרוסטטית צפונית", שהאתר הבחין בה קאסיני בדיקת חלל. בהתחשב באופי התקופתי של הסערות הללו, צפוי עוד אחד להתרחש בשנת 2020, במקביל לקיץ הבא של שבתאי בחצי הכדור הצפוני.

באופן דומה, שינויים עונתיים משפיעים על דפוסי מזג האוויר הגדולים מאוד שקיימים באזור הקוטב הצפוני והדרומי של שבתאי. בקוטב הצפוני, שבתאי חווה דפוס גל משושה המודד כ -30,000 ק"מ בקוטר, בעוד שכל אחד ממנו שישה צדדים גודלו כ -13,800 ק"מ (8,600 מייל). סערה מתמשכת זו יכולה להגיע למהירויות של כ 322 קמ"ש (200 קמ"ש).

הודות לתמונות שצילם החללית קאסיני בין 2012 ל 2016, נראה כי הסערה עוברת שינויים בצבע (מאובך כחלחל לגוון חום-זהוב) המשתלבים עם גישת סופת הקיץ. זה יוחס לעלייה בייצור ערפול הפוטוכימיים באטמוספרה, הנובע מחשיפה מוגברת לאור שמש.

באופן דומה, בחצי הכדור הדרומי, תמונות שנרכשו על ידי טלסקופ החלל האבל הצביעו על קיומו של זרם סילון גדול. סערה זו מזכירה הוריקן ממסלול, יש גבה מוגדרת בבירור ויכולה להגיע למהירויות של עד 550 קמ"ש (~ 342 קמ"ש). ובדומה לסערה המשושה הצפונית, גם זרם הסילון הדרומי עובר שינויים כתוצאה מחשיפה מוגברת לאור שמש.

קאסיני הצליח לצלם תמונות של אזור הקוטב הדרומי בשנת 2007, אשר חפפו יחד עם נפילה מאוחרת בחצי הכדור הדרומי. באותה תקופה, האזור הקוטבי נעשה "מעושן" יותר ויותר, ואילו אזור הקוטב הצפוני נעשה יותר ויותר ברור. הסיבה לכך, נטען, הייתה כי ירידות באור השמש הביאו להיווצרות אירוסולים מתאן וליצירת כיסוי ענן.

מכאן, ניתן היה להניח כי האזורים הקוטביים הופכים מעורפלים יותר ויותר על ידי ענני מתאן ככל שההמיספרה בהתאמה מתקרבת לסולם הימים החורפי שלהם, ומתבהרת ככל שהם מתקרבים לפיצול הקיץ שלהם. וקווי הרוחב האמצעיים בהחלט מראים את חלקם בשינויים בזכות עלייה / ירידה בחשיפה לקרינת השמש.

כמו שאורכה של שנה בודדת, מה שאנחנו יודעים על סטורן קשור להרחקה הניכר מהשמש. בקיצור, מעט משימות הצליחו ללמוד אותו לעומק, ואורך שנה אחת פירושו שקשה לגשוש לחזות בכל השינויים העונתיים שעוברים על פני כדור הארץ. ובכל זאת, מה שלמדנו היה משמעותי, וגם מרשים למדי!

כתבנו מאמרים רבים על שנים בכוכבי לכת אחרים כאן במגזין החלל. הנה מסלול כוכבי הלכת. כמה זמן היא שנה על כוכבי הלכת האחרים?, מסלול כדור הארץ. כמה זמן היא שנה על כדור הארץ?, מסלול הכספית. כמה זמן היא שנה על מרקורי?, מסלול ונוס. כמה זמן היא שנה בוונוס?, מסלול מאדים. כמה זמן היא שנה במאדים?, מסלולו של צדק. כמה זמן היא על צדק?, מסלול האורנוס. כמה זמן היא שנה באורנוס?, מסלול נפטון. כמה זמן היא שנה בנפטון?, מסלול פלוטו. כמה זמן היא שנה על פלוטו?

אם תרצה לקבל מידע נוסף על סטורן, עיין במהדורות החדשות של Hubblesite אודות סטורן. והנה קישור לדף הבית של חללית קאסיני של נאס"א, המקיפה את סטורן.

הקלטנו גם פרק שלם של אסטרונומיה קאסט שעוסק בערך שבתאי. האזינו כאן, פרק 59: סטורן.

מקורות:

• נאס"א: חקר מערכות שמש - שבתאי
• ויקיפדיה - שבתאי
• עובדות שטח - סטורן