هذه المرة سنتعامل مع الغلاف الجوي والظواهر التي تميزه. المقالة الثانية في السلسلة
أَجواء
تكشف صور الغلاف الجوي بأطوال موجية مختلفة عن وجوه إضافية لزحل، عند طول موجة يبلغ 2.3 ميكرون، يكون الجانب النهاري من زحل أصفر مخضر. عند 5.1 ميكرون، يكون انعكاس الضوء من زحل ضعيفًا، والعامل المهيمن في الضوء القادم من النجم هو الإشعاع الحراري المنبعث منه. انبعاث الحرارة هو المهيمن على الجانب المظلم بنفس القدر الذي توجد فيه الظاهرة في القطب الشمالي وفي المناطق المظللة بالحلقتين A وB. كميات متغيرة من السحب في الغلاف الجوي العلوي تحجب الإشعاع الحراري وتشكل بقعا تكون في الحركة بسبب الرياح القوية. الصورة لها طول موجي 5.1 ميكرون، ويأتي الضوء من الأسفل ليلاً ويتشكل داخل زحل، ويصعد إلى الأعلى ويهرب إلى الفضاء. الغيوم العميقة تحجب هذا الضوء. تشاهد في هذا المكان الخطوط والبقع الداكنة المحيطة بكوكب زحل، ومن الجدير بالذكر أنه عند هذا الطول الموجي يمكنك رؤية السحب العميقة خلال بعض ساعات النهار، خاصة في الأماكن التي تكون فيها طبقة الضباب رقيقة ووهج الشمس عليها الحد الأدنى. من المحتمل أن تكون هذه السحب مصنوعة من هيدروكبريتيد الأمونيوم. ومن المستحيل رؤيتهم في الضوء المنعكس على جانب النهار(7).
كشفت مجموعة من الملاحظات الأرضية التي استمرت 22 عاما والنتائج التي توصلت إليها كاسيني عن ظاهرة متموجة يمكن أن تراها الأرض مرة كل 15 عاما، ويشبه هذا النمط الظاهرة التي تحدث في الطبقات العليا من الغلاف الجوي للأرض. وعلى الأرض يستمر هذا التذبذب لمدة عامين، وتحدث ظاهرة مماثلة أيضًا على كوكب المشتري وتستمر لمدة أربع سنوات. ويخلق أمواجاً تتحرك ذهاباً وإياباً في الغلاف الجوي العلوي لزحل، وفي هذا الفضاء تتحرك درجات الحرارة من ارتفاع إلى آخر على شكل قصب الحلوى، أحياناً تكون ساخنة وأحياناً باردة. إن تغير درجات الحرارة يجعل الرياح في هذه المنطقة تغير اتجاهها من الشرق إلى الغرب، وتقفز ذهاباً وإياباً، والنتيجة هي أن المنطقة بأكملها تتأرجح مثل الموجة. وكشفت التغيرات الحرارية عن ظواهر أخرى، إحداها انتقالات الحرارة والبرودة عند خط الاستواء وتبادل الحرارة والبرودة على جانبي خط الاستواء كل نصف سنة من زحل(4).
عند خطوط العرض العليا في نصف الكرة الجنوبي توجد حزم مشرقة مرتبطة بتغير الاتجاهات من الشرق إلى الغرب ومن الغرب إلى الشرق للتيارات النفاثة، وتشكل هذه التيارات النفاثة خطوطًا حدودية دوامية تحت تأثير الرياح القصية واختلاف الكثافة بين النطاقات المتجاورة (9). في الصورة 06503 PIA عند خطوط العرض الجنوبية العليا يحتوي الغلاف الجوي على الهيدروجين والهيليوم النقي وقليل من الضباب الستراتوسفيري الذي يسبب الظلام بالقرب من القطب(10).
غيوم
بين الأعوام 1994-2002، أرسل تلسكوب هابل إلى إسرائيل أكثر من 100 صورة عالية الدقة لزحل وحدد أكثر من 100 خاصية سحابية مكنت من قياس الرياح، ومن حيث المواسم، كان نصف الكرة الجنوبي في الربيع وأوائل الصيف. موسم. خلال هذه الفترة حدثت تغيرات في السحب الاستوائية. وكانت التكوينات التي رصدتها المركبة الفضائية فوييجر عبارة عن أعمدة لامعة، بينما رصد تلسكوب هابل تشكيلات أعمدة أكثر تعقيدًا(11). وبشكل عام فإن السحب والضباب في نصف الكرة الشمالي أرق من تلك الموجودة في نصف الكرة الجنوبي، ربما بسبب التغيرات الموسمية، وتشير المناطق الملونة باللون الأحمر الفاتح إلى أنها خالية نسبيا من السحب العميقة والجزيئات، بينما يشير اللون الأحمر الداكن المناطق الغائمة. تُظهر الصور من هذا النوع سحبًا عميقة على جانبي زحل ليلًا ونهارًا(6).
في الصورة 03557 PIA تشاهد السحب على عمق 30 كم تحت السحب التي عادة ما تشاهد في الغلاف الجوي، هذه الصورة مختلفة عن منظر زحل تشتت ضوء الشمس (12)، في الصورة 09186 PIA يمكنك رؤية السحب على أعماق مختلفة يظهر اللون الأحمر في الصورة إشعاعًا بطول موجي 5 ميكرون أو هروب الحرارة المتولدة في باطن زحل. غيوم على عمق 100 كيلومتر تحجب الضوء ويمكنك رؤيتها في الظل على خلفية حرارة زحل النارية الداخلية(13).كشفت صورة تجمع بين الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء بتاريخ 27.4.2006/40/60,000 عن ظاهرة جديدة عند خط العرض رقم درجة 3.5. تم اكتشاف تكوين من خيوط اللؤلؤ يمتد على طول 14 وعلى مسافة XNUMX درجة عن بعضها البعض، والترتيب الذي تظهر به يثير احتمال أن يكون هذا تعرضًا لموجة كوكبية كبيرة(XNUMX).
كشفت سلسلة من الصور الفوتوغرافية الملتقطة في القطب الجنوبي بواسطة جهازين بحثيين عن عاصفة دوامية تشبه الإعصار في هذه المنطقة وسحب على أعماق مختلفة حول القطب، وتشير الأطوال الموجية المختلفة التي التقطت بها الصور إلى عمق السحب التي تمتد إلى ارتفاع عشرات الكيلومترات. وتحيط بالقطب مئات العواصف، وتظهر على شكل بقع سوداء في الأشعة تحت الحمراء، وبقع لامعة وسوداء في ضوء الشمس، وكل بقعة تمثل عاصفة، وهي ليست مثل ما نشاهده على الكواكب الأخرى. وتظهر فعالية هذه العواصف السحابية في إخفاء حرارة زحل الداخلية مدى كثافتها(15).
البرق والرعد
ولاحظ الباحثون عاصفة رعدية صغيرة خلال عام 2005 تختلف جذريا عما هو معروف على الأرض، وبدأ رصد عاصفة الأعطال الكهربائية في 23.1.2006 يناير/كانون الثاني 1000، وهي أكبر عاصفة في الأراضي الأمريكية، وتكون فيها ومضات البرق أقوى 1 مرة من تلك الموجودة على الأرض. من المحتمل أن تكون العاصفة مصدرًا لانبعاث موجات الراديو، وهي نتاج انهيارات كهربائية في أعماق الغلاف الجوي، ويمكن أن يظهر البرق فجأة ويستمر لعدة أسابيع أو حتى شهر، ومصدر هذه الظاهرة الجوية غير واضح، على الرغم من أنه قد يكون مرتبطًا للحرارة الداخلية لزحل. شدة البرق أكبر من تلك التي رصدتها فوييجر 2004. المكان الذي انبعثت منه موجات الراديو التي رصدتها كاسيني عام 3500 أثناء اقترابها من زحل سُمي "زقاق العاصفة" بسبب النشاط العالي الذي لوحظ هناك. ويبلغ طول العاصفة في اتجاه الشمال والجنوب 16 كيلومتر (168)، والموقع الدقيق للعاصفة هو W° 36 S° XNUMX.
تشبه العواصف الكهربائية الرعد الأرضي ولكن على نطاق أوسع. ويبلغ قطر عواصف زحل آلاف الكيلومترات، وقوة الإشارات الراديوية أقوى من أقوى العواصف على الأرض. ومضات من الضوء في العواصف المستمرة تخلق موجات راديوية تسمى التفريغ الكهروستاتيكي لزحل، وقد لوحظت إحدى هذه العواصف بدءاً من 27.11.2007 نوفمبر 17 واستمرت لعدة أشهر، وقد لوحظت العاصفة في المنطقة التي تسمى جادة العاصفة (XNUMX).
العواصف
اتضح أن زحل كوكب ديناميكي للغاية. وفي جوها عواصف كثيرة قوية وتهب فيها رياح قوية. ولوحظ في نصف الكرة الجنوبي بشكل خاص نشاط كثير، ولتوضيح نطاق نشاط الأرواح سيتم عرض عدة أمثلة حسب الترتيب الزمني من حيث تواريخ حدوثها.
1. 10.8.2004 - تم تصوير العديد من العواصف المظلمة، بما في ذلك عاصفة ذات حلقة مضيئة حولها (18).
2. 18.9.2004 - عاصفة قوية على شارع سارة (19).
3. 19.9.2004 - تم تصوير العديد من العواصف ومن حولها سحب لامعة في دائرة عرض تهب فيها الرياح باتجاه الغرب، ومن الأماكن الوحيدة التي تهب فيها الرياح في هذا الاتجاه، المكان هو شارع العاصفة (20).
4. 6.7.2005 - تكوينات تشبه الخيوط الرفيعة تتحرك في حركة خطية حول عاصفتين بيضاويتين تتحركان في الاتجاه المعاكس لحركة الأعاصير المحيطة بكوكب زحل، وليس من الواضح ما هو أصل هذه الخيوط، ومن المحتمل أن هم
تمثل العواصف المادية التي تربط بين العواصف والتي تنقسم من عاصفة واحدة كبيرة، ومن الممكن أيضًا أن تكون الحلزونات عبارة عن رياح تتحرك في الغلاف الجوي (21).
5. 27.1.2006 - شوهدت عاصفة نادرة وقوية في الجانب الليلي من كوكب زحل، ومن المحتمل أن تكون العاصفة مصدراً لانبعاث موجات الراديو إثر انقطاعات كهربائية في أعماق الغلاف الجوي، ويبلغ طول العاصفة في الشمال- اتجاه الجنوب 3500 كم وموقعه W°168 S°36. التقطت هذه الصورة عندما تم اكتشاف انبعاث موجات الراديو. توقف انبعاث موجات الراديو لمدة نصف يوم من كوكب زحل عندما كانت العاصفة على الجانب الآخر. شريط ضيق من السحابة يعبر العاصفة من اليسار إلى اليمين (22).
6. 16.2.2006 - تمت ملاحظة برق كبير في جادة العاصفة، وعلى الجانب الأيسر من الغرب (يسار الصورة) تشاهدون دوامة تتحرك فيها العاصفة شرقاً نسبة إلى تحرك الرياح غرباً عند خط العرض هذا. منذ أن بدأت كاسيني عمليات الرصد في هذه المنطقة، تطورت عاصفتان كبيرتان وقويتان (23).
7 - سلسلة من العواصف المظلمة تظهر في شارع العاصفة. ويبلغ قطر كل منها مئات الكيلومترات (19.5.2008).
على الأرض، في مركز القاعدة السفلية للأعاصير، يكون الضغط الجوي منخفضًا ومرتفعًا في الأعلى، حيث تسطح العاصفة، وتشبه العواصف على زحل الأعاصير الأرضية، إذا كان ما تراه هو بالفعل قمم السحب. إن تواتر العواصف على زحل يشبه تواتر العواصف الأرضية والجزء النسبي من سطح زحل الذي تغطيه السحب يشبه ذلك الجزء من وجه الأرض الذي تغطيه السحب. وللمقارنة، يبلغ قطر إعصار كاترينا 380 كيلومترا، في حين أن عاصفتين رصدتهما كاسيني في فبراير/شباط 2002 كان قطر كل منهما أكثر من 1000 كيلومتر. ومصادر الأعاصير الأرضية هي المحيطات. فهي توفر كمية كبيرة من الطاقة الشمسية وفي نفس الوقت تعتبر مصدرًا للرطوبة لتيارات الحمل التي تدفع الطاقة من المحيطات إلى الغلاف الجوي وتشكل عواصف سحابية يتبعها المطر. الآلية في زحل مختلفة تماما، فداخل زحل يعمل مثل المحيط، فهو يخزن الطاقة، ولكنها لا تأتي من الشمس، فالكوكب يخلق طاقته الخاصة، ويمكن للعواصف أن تندمج وتنقسم بالتناوب، والمنطق يقول أن الاندماج من عاصفتين سوف تعطي عاصفة أكبر، ولكن الحجم لا يتغير (25).
الدوامات
ينعكس جزء كبير من ديناميكيات زحل المضطربة في الدوامات العملاقة التي تحدث في الغلاف الجوي. يُعتقد أن تيارات إيدي تنشأ عن قوى القص التي تعمل بين التيارات النفاثة المتجهة غربًا وشرقًا والتي تمر ببعضها البعض في الغلاف الجوي، ويمكن أن تستمر هذه الظواهر لأشهر أو سنوات، ويمكن أن تنمو عن طريق الاندماج مع بعضها البعض حتى تقطعها الرياح القوية. وسنذكر هنا بعضها بالترتيب الزمني.
1. 9.10.2004 - يمكن رؤية خط حدودي مضطرب بين نطاقين عرضيين من خلال التدحرج المتكرر للغلاف الجوي، وهذا مثال على عدم استقرار كلفن هلمولتز الذي يحدث عندما يمر سائلان لهما كثافات مختلفة ببعضهما البعض بسرعات مختلفة. وهذه الظاهرة شائعة في الكواكب الغازية (26).
2 - نوع من السعال العابر أثناء ملامسة بعضهم البعض. تثير التكوينات الدوامية الموجودة في أسفل الصورة إمكانية التفاعل الدوامي بين المناطق المستعرضة ذات الكثافات المختلفة والتي تتحرك بسرعات مختلفة. تشير العاصفة ذات التكوين الخطي أعلاه في الصورة إلى ظروف أكثر استقرارًا في التدفق(5.12.2004).
3 - تكوين إهليلجي كبير في نصف الكرة الجنوبي يشبه البقعة العظيمة لكوكب المشتري، وإن كان أصغر حجما (6.12.2004).
4. 6.12.2004 - في الجزء السفلي من الصورة يمكنك رؤية دفقات تتشكل في خطوط حدودية دوامية بين كتلتين هوائيتين كثافات مختلفة تتحركان بسرعات مختلفة، وتتناقض هذه الحركة مع الشريط الداكن إلى الشمال، والذي يحتوي على خط خطي. التكوين والتحرك في منطقة مستقرة دون أن تتداخل معها ظاهرة الدوامة. التكوين الأكثر شمالًا له شكل مشابه (29).
5. 4-5.7.2005 - صورتان بفارق يومين زحل عن بعضهما البعض في المنطقة الواقعة بين جنوب°42 - جنوب°23 دوامتان تتداخلان بين الحركات المضطربة في الغلاف الجوي في المنطقة الواقعة أسفل مركز الدائرة تظهر الصورة عند درجة S°35 عاصفة نشطة تمت ملاحظتها منذ وصول كاسيني.تبين ملاحظات كاسيني بين فبراير وأكتوبر 2004 أن معظم العواصف الإهليلجية بالقرب من خط العرض S°35 تتحرك عكس اتجاه عقارب الساعة مع العواصف الصغيرة التي تندمج مع العواصف الأكبر(30).
6. 20.8.2005 - صورتان التقطتا بفارق 23 دقيقة، وفيهما يمكنك رؤية العديد من الدوامات النشطة في الغلاف الجوي، ويمكنك رؤية البنية الخيطية للتيار في الغلاف الجوي. وعلى كثير من السحب الضيقة توجد أشرطة ضيقة ومتسعة تستمر وتتدحرج لمسافات كبيرة، مع الحفاظ على تفردها وعدم اختلاطها بجزيئات الهواء القريبة. ويسمى هذا النوع من السلوك بالاضطراب ثنائي الأبعاد. في الدوامة ثنائية الأبعاد، يكون السلوك هو سلوك السائل المتدفق، على غرار ما تراه في فقاعات الصابون أو الغشاء الدهني الذي يتدفق فوق الماء، وتتمتع هذه الأنظمة بسمك نسبي كبير وتختلف فيزياءها عن دوامات ثلاثية الأبعاد (31).
معنويات
تهب على زحل رياح قوية جدًا، تختلف سرعتها من مكان إلى آخر وتتغير أيضًا مع مرور الوقت، فمثلًا عندما وصلت المركبة الفضائية فوييجر إلى زحل في عامي 1980-1981، تم قياس سرعتها 1700 كم/ساعة، وخلال الـ 20 التالية سنوات انخفضت إلى 1000 كم/ساعة (11).التقنية المستخدمة لقياس ديناميكيات الظواهر الفلكية هي استخدام تسلسل الصور الفوتوغرافية. اتضح أن الرياح حول القطب الجنوبي تهب في اتجاه عقارب الساعة وسرعتها 550 كم/ساعة (32)، تمامًا كما هو الحال على الأرض، توجد أيضًا على زحل تيارات نفاثة، تم اكتشاف مثل هذا التيار في صورة تم التقاطها في 5.2.2005 فبراير ، 27.5 عند درجة جنوب 320 درجة وشوهدت فيها رياح تهب بسرعة 10 كم/ساعة. وأظهر الرصد المستمر للسحب في هذه المنطقة لمدة 33 ساعات (كقمر زحل) أن الدوامات على كل جانب من التيار النفاث تنقل الطاقة والزخم إليه بحيث تميل الرياح إلى الهبوب في هذا التيار، وتكون الرياح قوية لدرجة أنها تندمج مع بعضها البعض وتسحب الدوامات إلى خطوط تدفق مشرقة. ويثير تحليل الصور التي تغطي معظم نصف الكرة الجنوبي احتمال حدوث عمليات مماثلة على الكوكب بأكمله، ويفسر الاستقرار طويل الأمد - عشرات السنين - للأنماط المتغيرة إلى الشرق والغرب للتيارات النفاثة. ما يحدث أيضًا على كوكب المشتري وعلى الأرض على طول الساحل الشرقي للولايات المتحدة الأمريكية. تخلق الدوامات في هذه الصورة دورات من الحركات لأعلى ولأسفل عند خطوط عرض مختلفة يمكن أن تفسر البنية النطاقية لمجموعة السحب العالمية في الكواكب الشبيهة بالمشتري(17.9.2007) . في الصورة التي التقطت في 360 سبتمبر 34، تم قياس سرعة الرياح XNUMX كم / ساعة (XNUMX).
مصادر:
7. PIA09212: نيون زحل
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA09212
8. "زحل يقوم بالموجة في الغلاف الجوي العلوي" 7.5.2008
http://www.spaceflightnow.com/news/n805/07saturn/
9.PIA06546: لا ليس كوكب المشتري
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06546
10.PIA06503: القطب الجنوبي بالأشعة فوق البنفسجية
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06543
11. البيت الأبيض د.-"تناقص رياح زحل" 5.6.2003
http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/1962688.stm
12.PIA03557: منظر جديد لزحل
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA03557
13.PIA09186: مسدس زحل الغريب
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA09186
14.PIA01941: سلسلة من اللؤلؤ
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/ PIA01941
15.PIA08333: جنوب زحل عاصف بشكل مدهش
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/ PIA08333
16."كاسيني ترى عاصفة ضوئية عملاقة على زحل" 14.2.2006 http://www.sciencedaily.com/releases/2006/02/060215090726.htm
17. "مركبة ناسا الفضائية تتعقب عاصفة زحل الهائجة" 30.4.2008/XNUMX/XNUMX
http://www.saturndaily.com/reports/ NASA _Spacecraft _Tracks _Raging_ Saturn _Storm_999.html
18.PIA06482: الجنوب العاصف
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06482
19.PIA06517: العواصف مستمرة
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06517
20.PIA06507: جو مفعم بالحيوية
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06507
21.PIA07564: الخيوط والدوامات
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA07564
22.PIA07789: عاصفة في الليل (عرض مُسقط)
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA07789
23.PIA08142: ضد التيار
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA08142
24.PIA10411: العواصف الدوامة
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA10411
25. "عواصف زحل تقزم أعاصير الأرض من حيث الحجم وطول العمر" 20/4/2006
http://www.saturndaily.com/reports/ Saturn _Storms _Dwarf_ Earth _Hurricanes_Iin_ Size_ And_ longevity.html
26.PIA06502:خشن حول الحواف
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06502
27.PIA06576: السير مع التدفق
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06576
28.PIA06546: لا ليس كوكب المشتري
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06546
29:PIA06580:خلط زحل
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06580
30.PIA07562 : مقاومة الأعاصير زحل
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA07562
31.PIA07594: التدفق "ثنائي الأبعاد".
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA07594
32. "ناسا ترى في عين العاصفة الوحشية على زحل" 10.11.2006/XNUMX/XNUMX
http://www.saturndaily.com/reports/ NASA _Sees _Into _The_ Eye Of_ A_ Monster_ Storm_ On_ Saturn_999.html
33.PIA08368 : تشغيل طائرات زحل
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA08368
34.PIA09755 : زوابع زحل
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA09755
