סערה אדירת ממדים על שבתאי

מאז כניסתה של חללית הקסיני למסלול סביב שבתאי נצפו וצולמו סערות באטמוספירה של כוכב לכת זה. משך הסערות שנצפו היה בדרך כלל עשרות ימים.

מאז כניסתה של חללית הקסיני למסלול סביב שבתאי נצפו וצולמו סערות באטמוספירה של כוכב לכת זה. משך הסערות שנצפו היה בדרך כלל עשרות ימים. סערה אחת נצפתה על ידי הטלסקופ האבל לפני 22 שנים והיא נמשכה 55 ימים. תצפית טלסקופית מכדור הארץ מ-1903 זיהתה סערה שנמשכה 150 ימים (1) .מכיון שיממה על שבתאי נמשכת בקירוב 11 שעות ארציות, הרי שמשכה של סערה זו ארוך פי 13.6 מהיממה שלו. למה הדבר דומה? אם ניקח את אותו יחס, סערה כזאת היתה נמשכה 326.4 ימים (326.4 = 13.6X 24) . בנתונים הארציים קרוב לשנה. שנה על שבתאי שווה ל 29.5 שנים ארציות ולכן משכה של סערה זו על שבתאי הוא 0.014 שנת שבתאי אחת. גם בקנה מידה זה אפשר לחוש בעוצמתה של הסערה. על פי יחס זה, משכה של סערה כזו על כדור הארץ הוא 5.1 ימים. סערה בהיקף גדול יותר החלה ב-5.12.2010 ובדיווח שנמסר ב-22.11.2011 הסערה היתה פעילה גם לאחר 200 ימי תצפית. (1) . מה זה אומר מבחינת ההרס והחורבן שהיתה סערה כזו משאירה על כדור הארץ? עדיף להשאיר זאת לדמיונו של הקורא.

בתצפית רדיו וגלי פלסמה מהקסיני נראתה הפעילות החשמלית של הסערה. התברר כי סערה זו היא סופת רעמים קונבקטיבית (convective thunderstorm) . הקונבקציה הפעילה הסתיימה בסוף יוני 2011. העננים המערבולתיים שנוצרו נמשכו גם ביולי 2011.
תצפית זו נעשתה במסגרת של שיתוף פעולה בין אסטרונומים חובבים, מפעיליה של חללית הקסיני ומפעילי הטלסקופ האירופי – VLT (Very Large Telescope) אשר בצ’ילי (2) . המיקום הגיאוגרפי בו התחילה הסערה היה ב- N ° 35. על סמך כלל התצפיות של הסערות על שבתאי התברר כי קיים הבדל מהותי בינן לבין סערות על כדור הארץ ועל צדק. בשני כוכבי לכת אלה הסערות הן תכופות. על שבתאי מזג האוויר יכול להיות שקט במשך שנים ואז הוא מתפרץ באלימות ובעוצמה רבה. בשיא עוצמתה סערה זו סערה זו יוצרת 10 ברקים בשניה. למרות שהקסיני מצוידת במכשור בעל רזולוציה גדולה קשה היה לבודד כל אחת מהן בנפרד כאשר הסערה היתה בשיאה (3).

התצלומים של הקסיני לא מכסים שנה אחת של שבתאי. לכן נעזרו גם בצילומים שנעשו על ידי חלליות הוויג’ר שחלפו לידו ובתצלומים טלסקופיים שנעשו מכדור הארץ במשך עשרות שנים. ממכלול זה של תצפיות התברר כי האטמוספירה היא שקטה בדרך כלל. פעם בשנה של שבתאי כאשר עונת האביב מתחילה בחצי הכדור הצפוני, מה שהוא שלא ברור מה טיבו בוחש עמוק באטמוספירה מתחת לעננים וגורם להפרעה אטמוספרית בהיקף גלובלי. הפרעה זו היא שיוצרת מערבולות והיא שיצרה מערבולת אדירת ממדים זו ולהתפרצויות מורכבות של חומר מעננים שהתפזר מסביב לכוכב הלכת. מעקב בעזרת ציוד חדיש לרבות אינפרה אדום, אפשר לצפות עמוק לתוך האטמוספירה ולמדוד שינויים משמעותיים בטמפרטורה וברוחות הקשורים לאירוע זה.

סערה זו דומה לסופות רעמים המשלחות פלומות של זרמי קונבקציה כלפי מעלה ומגיעות לאטמוספירה העליונה. היא באה במגע גם עם רוחות המקיפות את שבתאי בכיוון מזרח ומערב וגורמת לשינויי טמפרטורות חדים באטמוספירה העליונה. סערה זו מעבירה אנרגיה וחומר למרחקים גדולים, יוצרת זרמי סילון מפותלים ומערבולות גדולות. חלק מהתצורות שנוצרו קיבלו את השם משואות סטרטוספריות stratospheric beacons) . שינויי הטמפרטורות הגדולים מתרחשים בגובה 250-300 ק”מ מעל פסגות העננים. בדרך כלל הטמפרטורה בסטרטוספירה היא C ° 130- . בעונה זו של השנה הטמפרטורה במשואות עולה ב- C°20 – C° 15. במשואות אלה אפשר להבחין באינפרה אדום (2) .

בצילום שנעשה ב- 25.2.2011 כ-3 שבועות לאחר תחילת הסערה (4) רואים שהעננים בסערה זו יצרו זנב המקיף את כוכב הלכת. חלק מהעננים נעו לכיוון דרום ונלכדו בזרמים שנעו לכיוון מזרח. שטח הפנים של סערה זו גדול פי 500 מהסערות הגדולות ביותר שנצפו בחצי הכדור הדרומי על ידי הקסיני.

סערות גדולות שנצפו בעבר בחצי הכדור הצפוני בטווחי זמן של שנות שבתאי קיבלו את השם כתמים לבנים גדולים (great white spots) . בדרך כלל הם הופיעו לקראת סוף הקיץ בחצי הכדור הצפוני. אם אכן סערה אדירת ממדים זו היא כתם לבן גדול, היא הופיעה מוקדם יותר ממה שציפו. אורכה של הסערה 20,000 ק”מ בדומה לאורכם של הכתמים הגדולים המקיפים את שבתאי. סערה זו היא גם מקור לרעשי רדיו חזקים הבאים מברקים עמוק מתוך האטמוספירה. הברקים נוצרים בענני מים המחוללים זרמי חשמל. לא ברור למה שבתאי אוגר אנרגיה במשך עשרות שנים ומשחרר אותה בבת אחת.

על עוצמת התפתחותה של בערה זו אפשר ללמוד מתוך השוואה בין שני תצלומים מערה אחרת בתצלום שנעשה ב- 5.12.2010 מידותיה של הסערה בכיוון צפון דרום היו 1300 ק”מ ו-2500 ק”מ בכיוון מזרח מערב. בתצלום שנעשה 3 שבועות לאחר מכן ב-24.12.2010. אורך הסערה בכיוון דרום מזרח הוא 10,000 ק”מ ובכיוון מזרח מערב 17,000 ק”מ. תצלומים שנעשו באותו זמן הראו שאורכו של זנב הסערה הוא 100,000 ק”מ (5) . בתצלום אחר שטחה של הסערה הוא 4 מיליארד קמ”ר פי 8 משטח היבשות על כדור הארץ. העננים הגבוהים ביותר בתצלום זה מצויים כ-100 ק”מ מעל העננים שאין בהם שום הפרעות והלחץ האטמוספרי במקום זה הוא 100 מיליבר. בסיס העננים בו נוצרים הברקים מצוי בשכבת ענני מים. ההערכה היא שענני הסערה עשויים מקרח מים המכוסים בגבישי אמוניה (6) .

ישנם חוקרים הסבורים שסערה זו היא צבר של סערות-על (super storms) הנוצרים על ידי עליית חום ולחות (moisture) ואמוניה מענני מים המצויים בשכבות נמוכות באטמוספירה, מקום בו הלחץ האטמוספרי גבוה. כאשר תערובת זו עולה לשכבת האטמוספירה הקרה-הטרופופאוזה (tropopause) (שכבה הנמצאת מתחת לסטרטוספירה) , ענני האמוניה מתחילים להתרחב באופן אופקי לתוך זנב הסערה על ידי סילונים של רוחות הנעות מזרחה (7) .
מקורות

1. “Cassini chronicles the life and times of giant on Saturn” 22.11.2011
2. http://spacedaily.com/reports/Cassini_Chronicles_The_Life_And_Times_Of_ Giant_On_Saturn_999.html

2. “Looking deep into a huge storm on Saturn” 20.5.2011
http://spacedaily.com/reports/Looking_Deep_Into_A_Huge_Storm_On_ Saturn_999.html

3. “Cassini spacecraft captures images and sounds of big Saturn storm” 7.7.2011
http://spacedaily.com/reports/ Cassini_ Spacecraft_ Captures_ Images_And_Sounds_ Of_ Big_Saturn_ Storm_999.html

4. PIA12826: Catching its tail
http://photojournal.jpl.nasa.gov/ PIA12826/

5. PIA12824: Spotting Saturn’s northern storm
http://photojournal.jpl.nasa.gov/ PIA12824

6. PIA12825: A day in the life
http://photojournal.jpl.nasa.gov/ PIA12825

7. “Tempest-from hell- seen on Saturn” 6.7.2011
http://spacedaily.com/reports/ Tempest_ From_ Hell_ Seen_ On_ Saturn_999.html