Hebrew English

מצפה הכוכבים ברקת - קוד מצפה רשמי Bareket observatory IAU B35


שתי חלליות הוויג'ר אשר בטיסתן סקרו את כל כוכבי הלכת הגזיים, צדק, שבתאי אורנוס ונפטון סיפקו מידע חדש לגבי גופים אלו, מידע שלא ניתן היה להשיגו באמצעות תצפיות ארציות. אומנם חלו שיפורים משמעותיים בציוד הטלסקופי לרבות ה-adaptive optics, אך המבט מקרוב מטבע הדברים מספק מידע שאין אפשרות להשיגו בתצפיות הנעשות ממרחק של מאות ומיליארדי קילומטרים, מה עוד שמדובר בתצלומים הנעשים ברזולוציות גבוהות. המידע החדש שחלליות אלה סיפקו נתן תאבון גדול לקהילה האסטרונומית. יותר ויותר תקציבי מחקר הופנו לעבר צדק. שעות תצפית רבות נעשו באמצעות טלסקופ החלל האבל והלווין CHANDRA x-ray. גולת הכותרת במחקרו של כוכב הלכת הענק נעשתה באמצעות חללית הגלילאו אשר הוכנסה למסלול סביבו ובכל שנות פעילותה צילמה ומדדה אותו ללא הפסק. בנוסף לכך היא צוידה בחללית בת, חללית זו, כמוסה PROBE, נכנסה לתוך האטמוספרה ומדדה אותו עד להמעכותה (בשל הלחצים הגבוהים במעמקי האטמוספרה). חלליות אחרות הן הקסיני, ה-New horizon והיוליסס. אלה חלליות אשר שוגרו, הראשונה לפלוטון והשניה לשמש. בכדי לקצר את זמן טיסתן ליעדיהן הן חלפו ליד צדק מתוך מטרה לנצל את כוח המשיכה שלו שיאיץ את מהירות טיסתן.

מאת : מזר חיים | ראה מאמר בגרסה מלאה ב"הידען"
תמונה - כוכב הלכת צדק NASA/JPL

jupiter
אטמוספרה

בדיווח שנמסר במרס 1996 דווח כי המידע ששודר ארצה על ידי הכמוסה שחדרה לאטמוספרה מורה כי היחס בין המרכיבים העיקריים – מימן הליום – קרוב לזה שבשמש. בשמש היחס הוא 95% ובצדק 24%. על פי נתון זה המסה העיקרית של צדק לא השתנתה מאז היווצרותו. על פי ניתוח הממצאים הכמויות של יסודות כבדים יותר כמו פחמן, חנקן וגופרית גבוהות יותר מאשר בשמש. המשמעות היא ששטף המטאוריטים וגופים קטנים זוהרים שפגעו בצדק מילא תפקיד חשוב יותר בהיווצרותו של צדק. בבדיקת הדיאטריום (איזוטופ של מימן) התברר כי הריכוז שלו דומה לזה שנמצא בשמש ושונה מהותית מריכוזו בשביטים ובאוקיינוסים על כדור הארץ. על פי ממצא זה לשביטים לא הייתה שום השפעה מהותית על הרכב האטמוספרה. על פי הממצאים חייב להיות איזה שהוא מנגנון המרחיק את ההליום מצדק מכיוון שהשכבות החיצוניות של השמש איבדו יסוד זה. תהליך זה בהתפתחותו של צדק החל מאוחר יותר ממה שחשבו. כן נמצאו כמויות מינימליות של חומרים אורגנים, מה שמעיד על כך שתרכובות מורכבות של פחמן ומימן הן נדירות ולכן קטנים הסיכויים למצוא פעילות ביולוגית דומה למה שמוכר על כדור הארץ.

 

אקלים

השילוב בין אוויר קר ליבש לבין אוויר חם ולח הופך את האטמוספרה למקום אידיאלי עבור דפוסים של מזג אוויר פרוע. במספר מקומות האוויר עולה כלפי מעלה, מתעבה (condense) ויוצר עננים אדירי מימדים ורצועות בעלות צבעים בהירים. במקומות אחרים האוויר שוקע ויוצר רצועות כהות וגם hot spots כהים. בהסתמך על תצפיות מהטלסקופ האבל וממצפה הכוכבים ב-keck הועלתה ב-2004 האפשרות שצדק נמצא בעיצומו של שינוי אקלימי גלובלי. על פי דיווח שנמסר ב-2008 צדק נהיה חם יותר סמוך לקו המשווה וקר יותר סמוך לקוטב הדרומי. ב-2000-1998, 3 סערות גדולות התמזגו והיתה להם כנראה השפעה על אקלים הכוכב כולו. הקוטב הדרומי מתקרר וקו המשווה מתחמם. התרוממות האוויר האחרונה היא כנראה הדרך בה צדק מתאים את עצמו לשינוי אקלימי.

 

עננים

מבנה העננים של צדק הוא מורכב.

כבר בהקפה הראשונה סביב צדק, חללית הגלילאו באמצעות ספקטרומטר המיפוי באינפרה אדום גילתה ענן צעיר עם קרח אמוניה טהור. זאת הייתה הפעם הראשונה שנצפה ענן אמוניה על צדק.

 

 

רוחות

מהירות וכיוון הרוחות על צדק נקבעים על ידי מדידת שינוי מיקומם של העננים באטמוספירה. בינואר 1998 הכמוסה של הגלילאו מדדה רוחות במהירות של 530 קמ"ש ולאחר מספר חודשים היא עלתה ל-640 קמ"ש. זיהוי הרוחות המתמידות מתחת לענן שהתגלה, העלה את האפשרות שחום הבורח ממעמקי כוכב הלכת מניע אותן ולא חום השמש.

לרצועות של צדק מידות שונות, לכל רצועה הרוחב שלה ומהירויות הרוחות שונות. אלה נשארו קבועות במהלך תצפיות טלסקופיות ותצפיות הגלילאו. במספר תצלומים ניתן היה להבחין ברוח מכיוון שהיא משכה את העננים. המהירות המקסימאלית שנמדדה בתצפית זו הייתה 460 קמ"ש.

השוואה בין המדידות שנעשו על ידי חלליות הוויג'ר ב-1979 והקאסיני הראו שמערכת הרוחות כמעט ולא השתנתה. כיוון הרוחות תואם לזה של העננים. הן נושבות לכיוון מזרח בצד הפונה לקו המשווה של ה-belts הכהים ומערבה בצד הפונה לקטבים. הרוחות החזקות ביותר הן בקו המשווה ומהירותן מגיעה ל-612 קמ"ש כאשר הן בכיוון מזרח. ישנם שני סוגי רוחות: רוחות חזקות ורחבות המקובצות מסביב לקו המשווה ורוחות בקווי רוחב גבוהים יותר. אלה האחרונות חלשות וצרות יותר. קבוצה של חוקרים מגרמניה, קנדה וארה"ב הציגה מודל ממוחשב המביא בחשבון את כל המאפיינים של מערכת הרוחות בכוכב הלכת ועל פיו הרוחות מגיעות עד לעומק של 7000 ק"מ באטמוספרה. הועלו שתי אפשרויות להסבר התנהגות הרוחות. האפשרות הרדודה והאפשרות העמוקה (מבחינת עומק חדירה לאטמוספרה). אלה המצדדים בגישה הרדודה יישמו טכניקות שפותחו למטאורולוגיה הארצית.

 

סערות

הסערות על צדק הן אדירות מימדים, פי 2 גדולות מסערות ארציות שמלוות ברוחות מהירות היכולות להמשך ימים ובברקים, למרות שמקור הסערות על כדור הארץ וצדק שונה בשני המקרים, הן מתאפיינות בתהליך דומה: עליית אוויר המביאה לירידת גשם. נצפו אלפי כתמים שכל אחד מהם הוא סערה השווה בגודלה לסערות הארציות הגדולות ביותר: רבות מהן משנות מיקום, נעות לקווי רוחב שונים או מתמזגות עם אחרות, ומבין אלה נמצאו כאלה שתוחלת החיים שלהן הייתה 70 יום. הקאסיני צפתה במה שנראה סערות קטנות ולבנות שנבלעו על ידי מערכות אחרות מסביב לכתם האדום הגדול, התפרקו ונכנסו לאזורי גזירה (shear zones) שנוצרו בשל הבדלי לחצים. חללית זו גילתה גם סערות ממושכות זמן גם בקטבים (34). סערות מערבולתיות שנצפו ב-2006 ואשר נעשה מעקב אחריהן באמצעות הטלסקופ האבל ומצפה הכוכבים keck נצפו גם ב-2008. הסערות שמסביב לכתם האדום הגדול, בשנה אחת הפכו משקטות למערבולות רבות עוצמה משני צידי הכתם. תצפית שנעשתה על ידי הטלסקופ האבל כגיבוי לתצפית שנעשתה על ידי החללית New horizon צפתה בסערה שתוך 24 שעות גדלה מקוטר של 400 ק"מ לקוטר של 2000 ק"מ. על פי הערכות סערות בהירות נוצרות בין ענני המים העמוקים ביותר, עולות בעוצמה רבה ומזריקות תערובת של קרח אמוניה ומים עד לגובה של 30 ק"מ מעל לעננים הנראים. הן נעות במהירות מקסימאלית של 600 קמ"ש ויוצרות מערבולות של עננים אדומים המקיפות את כוכב הלכת כולו. השוואה בין תצפיות שנעשו ב-1975 לתצפיות שנעשו ב-1990 מעידות על דמיון. 3 סערות שנצפו יש להן זמן מחזור של 15-17 שנה. הסערות פורצות בשיא עוצמת הרוח מבחינת מהירות ותמיד נראו שתי סערות הנעות באותה מהירות.

תופעה מעניינת שנצפתה היא התמזגות של 3 סערות גדולות, כל אחת בגודל חצי כדור הארץ, שנמשכה 60 שנה. התהליך החל ב-1939-1940 כאשר הבחינו ב-3 סערות שקיבלו את השם white ovals שנוצרו בשנים אלה. התוצר הסופי היא סערה בגודל 12,000 ק"מ. תהליך ההתמזגות החל בהתמזגותן של שתי סערות ב-1998 וסיומו היה בהתמזגות עם סערה שלישית שהסתיימה ב-2000. כל אחת מהן הייתה מערבולת בלחץ גבוה המסתובבת סביב עצמה ובהן רוחות הנעות נגד כיוון השעון במהירות של 470 קמ"ש. מיקומה של הסערה המשולבת הוא ב-W°350S °33 והיא מסתובבת סביב עצמה נגד כיוון השעון.

 

הכתם האדום הגדול

מימדיו של הכתם האדום הגדול הם 14,000-26,000 ק"מ. מימדים אלה אחראיים כנראה לאורך החיים שלו – 300 שנה (לפחות מאז שנצפה לראשונה) וכנראה גם לצבע שלו. תצפיות ארציות בין השנים 1967-1969 הראו שהחומר בתוכו נע נגד כיוון השעון ובמחזור של 12 יום, ממצא שאושר על ידי הוויג'רים. חלליות אלה אישרו גם קיומה של אינטראקציה בין הכתם והפרעות אטמוספריות רבות וקטנות באותו קו רוחב. תצלומי הוויג'רים הראו שפנימו של הכתם שקט. הכתם נראה כמו אנטי-ציקלון ענק. בהסתמך על שידור מידע של חללית הגלילאו ב-26.6.1996 הוכנה מפה תרמית של הכתם האדום הגדול וסביבתו. מרכזו של הכתם נראה קר יותר מסביבתו. מרכז הכתם הוא מקום בו רוחות מעלות גזים מלמטה. האמוניה העולה מתעבה (condense) ויוצרת עננים עבים וגבוהים, באותה מידה בה אוויר על כדור הארץ עולה מעל לאזורים לחים ויוצר ענני מים גבוהים. אזורים חמים יותר בכתם מוצאים במערבו ובמזרחו, מקומות בהם הרוחות העולות חלשות יותר. בדרום נמצא אזור חם, מקום בו הרוחות יורדות למטה והוא פחות מעונן. באזור הצפון מערבי האטמוספרה חמה ויבשה יותר. באזור הממופה, הלחץ הוא רבע אטמוספרה.

בתצלומים שנעשו ב-26.6.1996 בשפתו החיצונית נצפו רוחות הנעות נגד כיוון השעון במהירות של 540 קמ"ש. הכתם ממוקם בין זרם סילון מערבי לכיוון צפון לזרם מזרחי לכיוון דרום. מרכזו של הכתם שקט יחסית ונראים בו מעט שינויים לאורך זמן. אזור צר מאוד במרכז הכתם עולה במהירות ממעמקי האטמוספרה ומעלה אוויר לח ומוגז לסביבתו מעל לענני האמוניה, בדומה לממטרה גדולה בגן.
מדידת רוחות בין השנים 1996-2006 הראתה שהכתם האדום הגדול התכווץ ב-15% במהלכה של תקופה זו, אם כי לא חל שינוי במאזן האנרגיה שבו. קיים מאזן בין האנרגיה המגיעה אליו או יוצאת ממנו בין שהוא מתערבב עם האטמוספרה סביבו, בין שהוא בולע סערות קטנות ובין שהאנרגיה מוקרנת לחלל. יכולות להיות הפרות קצרות זמן במאזן זה ואלה הן שגורמות להתכווצות – פחות אנרגיה מגיעה לתוכו.

 

שדה מגנטי

תצפיות מהגלילאו ומהקאסיני נתנו בידי החוקרים אפשרות להבין טוב יותר את הסיבובים והפיתולים של השדה המגנטי. התברר שקווי השדה המגנטי מתעקלים בכיוונים שונים כתלות בקווי רוחב. סמוך לקו המשווה הם מתעקלים אחורה כאשר הם נתקלים בגרר (drag) מהדיסק הפלסמתי ובקווי הרוחב הגבוהים, קווי השדה המגנטי מכופפים קדימה כאשר הם באים במגע עם רוח השמש.

 

גלי רדיו

ב-1992 עברה חללית היוליסס מעל הקוטב הדרומי על צדק וגילתה פליטה של גלי רדיו מחצי הכדור הדרומי. אלו אותות רדיו הנוהגים על פי דפוס קבוע, כמו פנס של מגדלור המסתובב באופן קבוע. כל 40 דקות נקלט פרץ של גלי רדיו, אם כי הוא לא נמשך לאורך זמן ומסיבה זו הוא קיבל את השם מחזורי למחצה – quasi periodic או QP-40, דפוס זה נמשך מספר שעות, דעך והופיע מספר שעות לאחר מכן. הלווין צ'נדרה בגלי X גילה פולסים דומים של QP-40 בקרינת X נפלטים מ-hot spots בקוטב בצפוני של צדק. בהסתמך על הממצאים של צ'נדרה הוחלט לאתר QP-40 בקוטב הצפוני שעה שלווין זה עבר מעל לקוטב באוקטובר 2003 ואלה אכן נמצאו. בסוף 2003 האותות נהיו יותר ויותר ברורים. גם כאן היו התפרצויות קצרות זמן כל מספר דקות

חללית הקאסיני במעברה ליד צדק גילתה גלי רדיו בתדרים נמוכים בחלקיקי הגזים הטעונים הנמצאים במרחב שבין צדק לכוכבי הלכת, גלי הרדיו תורגמו לגלי קול כך שאפשר יהיה להאזין להם. מקורם בגלים שנוצרו במהלך האינטראקציה בין השדה המגנטי של צדק וחלקיקים מרוח השמש.

התנודות בגלי הרדיו מקורם בגלים של יונים אקוסטיים שהם תוצר לאלקטרונים הנעים בדפוסים לא אקראיים המונעים על ידי שטף האנרגיה. במקרה זה שטף האנרגיה בא כנראה מהחום של גל ההלם של צדק. גל ההלם דומה לבום קולי של מטוסי סילון על קוליים בהבדל אחד. במקרה של צדק גל ההלם נגרם על ידי רוח השמש העל קולית המוטה מסביב לשדה המגנטי של צדק. ההלם הוא מקום בו רוח השמש מתחממת, מואטת ומוטה על ידי השדה המגנטי של צדק. חללית הקאסיני לא הגיע כנראה לגל ההלם, אך ההלם הוא כנראה מקור האנרגיה המניעה את הגלים שהגיעו לחללית.

ממחקר מאוחר יותר התברר כי סוג מסוים של גלי רדיו בתדר נמוך הוא חזק דיו להאיץ אלקטרונים לאנרגיות גבוהות בתוך השדה המגנטי של צדק. גלי הרדיו מונעים על ידי שילוב בין אנרגיה הבאה מהרי הגעש של הירח יו לבין סיבובו המהיר של צדק סביב עצמו, גזים געשיים מיוננים ונזרקים מצדק והלאה באמצעות הכוח הצנטריפוגלי. חומר זה מוחלף על ידי שטף פנימי של חלקיקים המעורר את הגלים ואלה בצידם מעוררים את האלקטרונים.

הוספת תגובה

קוד אבטחה
רענון