מחקר ישראלי-אמריקני פתר תעלומה: מדוע כוכבי הלכת הגדולים כצדק, שבתאי ונפטון עטופים ב”כתונת פסים”
רצויות העננים, הפסים הרוחביים, של כוכב הלכת צדק
אלכס דורון
תעלומה רבת שנים – כיצד קיבלו כוכבי הלכת הגדולים כמו צדק ושבתאי את הפסים
הרוחביים האופיינים שלהם – נפתרה עתה, במחקר שנעשה בישראל ובארה”ב.
בעזרת מחשב, ניסחו מדענים את החוק המתימטי המסביר את המראה היחודי של
הפלאנטות הגדולות הללו. עד כה היו לגבי תופעה זו רק השערות.
הנתונים לבניית המודל המתימטי, סופקו לצוות המחקר מנאס”א – עיבוד מתצלומי
החלליות ווייאג'ר, קאסיני וטלסקופ החלל האבל, ש”הציצו” למעמקי החלל. הנתונים
“התלבשו” היטב על המודל המתימטי, ואישרו אותו.
ד”ר סמיון סוקוריאנסקי, מרצה בכיר בפקולטה להנדסת מכונות באוניברסיטת
בן-גוריון בנגב, המתמחה בחקר מערבולות וזרימות, יחד עם עוזרת המחקר שלו,
נדייז'דה דיקובסקיה, ועמיתם, ד”ר בוריס גלפרין מאוניברסיטת דרום-פלורידה
העוסק בחקר הזרמים באוקיאנוסים, פירסמו את עבודתם, בכתב העת המוביל בפיסיקה
המודרנית, “פיזיקל רוויו לטרס”. גם כתב העת של המכון האמריקני לפיסיקה (AIP)
ואתר החדשות של סוכנות החלל נאס”א, דיווחו עליה.
כמו סביבון
בשיחה בלעדית ל”מעריב” הסביר ד”ר סוקוריאנסקי: “התמקדנו בכוכב הלכת צדק,
הגדול בפלאנטות מערכת השמש שלנו – אבל הפסים נראים גם בשלושה 'אחיו', שבתאי,
נפטון ואורנוס, כולם ענקים גזיים מרוחקים מאד מאיתנו. אלה כוכבי-לכת
כדוריים, המסתובבים על צירם, כמו סביבון. בשכבות הגבוהות של האטמוספירה
שלהם, מתרחשות זרימות אדירות, מערבולות וסילוני רוחות, סערות היוצרות עננים
גדולים. בגלל הסיבסוב, הזרימות מתארגנות סביב כוכבי הלכת ברצועות-רצועות,
רוחביות.
באטמוספירה של כדור הארץ, פעילות סוערת דומה נגרמת בגלל אנרגיית השמש – אלא
שזו חזקה מאד: החום המגיע מהשמש גורם לערבוב חזק של האויר. זו תופעת
הטורבולנציה. ערבוב זה, יחד עם חיכוך האטמופספירה בפני כדור הארץ, הורסים את
הזרימה המסודרת ולא מאפשרים ליצור את הפסים.
ארבעה הענקים הגזיים מרוחקים מדי מהשמש. נפטון, למשל, זוכה רק לאלפית
מאנרגיית השמש המגיעה לכדור הארץ וצדק – לכ-4 אחוז. ובכל זאת: הזרימות סביב
ארבעה הענקים הגזיים, אדירות. באופן פרדוכסלי: עוצמתן גדלה, ככל שהפלאנטה
דווקא רחוקה יותר.
למשל: מהירויות הסילונים בנפטון מגיעות לכ-400 מטר בשניה. הע ננים נלכדים
בתוך הסילונים הגוררים אותם – וזה מה שיוצר את הפסים האופיינים. זרימות
הסילון מאד יציבות. המדענים לא הבחינו שחלו במשך מאות שנים שינויים
משמעותיים כלשהם במבנה המפוספס של אטמוספירת צדק. אפילו אירוע דרמטי
בקנה-מידה קוסמי – התנגשות השביט “שומייקר-לוי “9 בכוכב הלכת צדק ב– 1994
לא השפיע עליו.
המודל המתימטי שבנינו, ציין ד”ר סוקוריאנסקי, מיועד לספק הסבר לתופעה. ממנו
עלה, שכח הסיבסוב של כוכבי-הלכת הוא הקובע את אופי ההתארגנות היחודית של
הזרימות הסילוניות: ברצועות רוחביות.
גורם חשוב נוסף הוא גודל פיזור האנרגיה: אף-על-פי שהאטמוספירות בכוכבי הלכת
המרוחקים ביותר, מקבלות פחות אנרגייה מהשמש, הן מפזרות אותה פחות ושומרות
אותה לעצמן. התופעה מסבירה מדוע, מבין כל ארבעה הענקים הגזיים, לנפטון הרחוק
והקר ביותר – הסיחרור האטמוספרי החזק ביותר. האנרגיה הקטנה שהפלנטה הזאת
קולטת, מצטברת במשך מאות שנים ומתארגנת בהשפעת כח הסיבסוב, בזרימות הסילון.
פילוג האנרגיה
באטמוספירת כדור הארץ מתרחשת אותה זרימה סילונית. היא מאפשרת, למשל, לקצר
בכשעה וחצי את הטיסה מארה”ב לישראל לעומת זמן הטיסה בכיוון ההפוך. עוצמת
הזרימה פחות חזקה בעוצמתה, מזו שסביב הפלאנטות הנ”ל, לא רק בגלל אנרגייה
השמש אלא גם עקב החיכוך של הזרימות, בפני הקרקע והימים. פגיעה ברכס הרים,
למשל, הורסת את הזרימה המסודרת.
“חלק תיאורטי חשוב בעבודה זאת, הסביר ד”ר סוקוריאנסקי, הוא שגילינו חוק
פילוג אנרגיה בין גדלים שונים של הסילונים. החוק מאפשר הערכה בדבר עוצמת
הסיחרור באטמוספירה של כל פלאנטה גזית. הוא גם נותן כלים לבדיקת המודל. חוק
פילוג האנרגיות, אותו ניסחנו במודל המתימטי, התאים במדוייק למדידות של
מהירויות הזרימה בכל ארבעה כוכבי הלכת הענקיים”.
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~352345898~~~19&SiteName=hayadan
