زحل: ملخص مؤقت لنتائج كاسيني. الجزء ج

وهذه المرة سنتابع ما يحدث في القطبين وانبعاثات كوكب زحل في المجال الراديوي. المقالة الأخيرة في السلسلة

للجزء أ

إلى الجزء ب

درجات الحرارة

سلسلة من الصور الفوتوغرافية الملتقطة من التلسكوبات الموجودة على الأرض في 2.4.2004 أبريل 70 باستخدام الأشعة تحت الحمراء لقياس درجات الحرارة في الغلاف الجوي لكوكب زحل. كان الاحترار في نصف الكرة الجنوبي متوقعا، حيث ساد الصيف في هذه الفترة خلال هذه الفترة، وما لم يكن متوقعا هو التغيرات في درجات الحرارة في خطوط العرض في طبقة التروبوسفير، واحترار حاد بالقرب من خط العرض جنوب° XNUMX من

ج° 185 – إلى ج° 184 إلى ج° 182 فوق القطب (35).

على الرغم من أنه خلال فترة أكثر من 10 سنوات من ظلام الشتاء في القطب الشمالي، تم العثور على بقعة بنية (نقطة ساخنة) مماثلة لتلك الموجودة في القطب الجنوبي في الصيف. لقد كانت مفاجأة تامة للباحثين، أما بالنسبة للقطب الجنوبي، فقد كان التقييم أن الحرارة مرتبطة بالضوء القادم من الشمس، وأظهرت ملاحظات الأشعة تحت الحمراء أن الدوامة المظللة في القطب الشمالي لها بنية ودرجة حرارة مماثلة للدوامة القطب الجنوبي الصيفي. في وسط البقع الحرارية هناك انخفاض في نسبة الفوسفين (فوسفور هيدروجين فوسفين)، وهو عدم استقرار ناجم عن تحركات الهواء إلى الجزء السفلي من الغلاف الجوي، التروبوسفير، والدوامات في كلا القطبين لها عمر طويل وليس لها أي علاقة. تفعل مع الحرارة التي تصل إلى القطبين من أشعة الشمس. النقاط الساخنة هي نتاج حركة الهواء نحو القطبين، والتي يتم ضغطها وتسخينها أثناء غرقها في عمق الغلاف الجوي. ورغم التشابه بين القطبين إلا أن بينهما اختلافا. (36).

القطب الشمالي

تم اكتشاف شكل غير عادي من السداسي في القطب الشمالي، وفي الواقع لاحظته مركبة الفضاء فوييجر لأول مرة بدقة منخفضة. يمتد التكوين إلى الأبد حتى خط العرض رقم 78..أظهرت سلسلة من الصور الملتقطة على مدى 12 يوما بتاريخ 30.10-11.11.2006 أن هذا التكوين لا يتحرك من مكانه، فهو ليس في حركة مثل السحب. ويبلغ عمقها 75 كيلومترا على الأقل (الضغط الجوي 3 بار) وموقعها تحت السحاب كما لاحظه الرحالة(37). وتكشف الصور الليلية للقطب التي تجمع بين الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء أن هذه المنطقة ديناميكية، وفي إحدى الصور يحيط بالشكل السداسي لون أزرق، ويشير هذا اللون إلى انبعاث جسيمات قابلة للإثارة في الغلاف الجوي. وتعود هذه الجسيمات إليه بقوة على غرار المجال المغناطيسي القوي لكوكب زحل. اللون الأزرق هو في الواقع الشفق القطبي. يشير اللون الأحمر بطول موجة 5 ميكرون إلى الحرارة المتولدة في أعماق زحل الساخنة(38). وأظهرت القياسات اللاحقة أن طول كل ضلع من جوانب الشكل السداسي يبلغ 12,500 كيلومتر وعمقه 100 كيلومتر، وأصل الشكل السداسي غير واضح وقد تم طرح عدة احتمالات لتفسير الظاهرة. ووفقا لإحدى الفرضيات، يوجد في مركز الشكل السداسي أسطوانة دوارة من الغاز تمتد لآلاف الكيلومترات في عمق زحل، والجوانب الغائمة لهذا التكوين هي نتيجة التفاعل مع الغاز الذي يدور حول نفسه بسرعة أقل عند الحواف. من الاسطوانة التي لا تدور حول نفسها بنفس السرعة. وبحسب تفسير آخر، فإن الشكل السداسي هو نتاج التفاعل بين الحركات المتموجة في الغلاف الجوي والغاز الذي يدفعها إلى الأعلى(39). تبلغ سرعة الرياح عند خط عرض 88.3 درجة 520 كم/ساعة، ويوجد داخل الشكل السداسي سحب تتحرك بسرعة أعلى من 500 كم/ساعة، وفوق القطب سحابة طولها 600 كم (40).

القطب الجنوبي

وفي عمليات الرصد الأرضية بالأشعة تحت الحمراء لزحل من تلسكوب كيك 41 في هاواي، تم اكتشاف نقطة ساخنة فوق القطب الجنوبي مباشرة، وبحسب تقييم الباحثين، فهذه دوامة قطبية وتم قياس أعلى درجات الحرارة فيها حتى هذا القياس. . على الأرض، مثل هذه البقعة البنية هي نمط مناخي مرتبط بالتيار النفاث الذي يحدث في الغلاف الجوي العلوي. تقع الدوامة القطبية الأرضية فوق شرق أمريكا الشمالية وكندا، وهي تقذف هواء القطب الشمالي البارد عبر السهول الشمالية للولايات المتحدة الأمريكية، وتحبس الدوامة القطبية في القارة القطبية الجنوبية الهواء وتخلق كيمياء غير عادية مثل التأثيرات التي يتطور منها الأوزون. وتوجد الدوامات القطبية أيضًا في كوكب المشتري والمريخ والزهرة وهي أكثر برودة من المناطق المحيطة بها. كشفت الملاحظات على زحل عن دوامات أكثر سخونة، ولا يوجد ما يعادلها على الأرض، واحترارات الغلاف الجوي من هذا النوع على الأرض قصيرة الأجل، وقد تمت ملاحظتها على زحل لمدة عامين على الأقل، ومن الممكن أن تكون التغيرات الحرارية مرتبطة لأشعة الشمس الممتصة في الغلاف الجوي العلوي. وهذا النهج هو تفسير اللون الأسود، والبقعة البنية في الضوء المرئي، وحيث تم قياس أعلى درجات الحرارة على زحل، لكنه لا يفسر سبب تركز الجزيئات نفسها في الجزء الجنوبي من زحل وخاصة حول الجنوب. القطب. إن سحب الهواء الجاف إلى الغلاف الجوي يمكن أن يفسر هذا التأثير وهو ما يتوافق مع الملاحظات على سحب التروبوسفير. هناك حاجة إلى ملاحظات إضافية لتأكيد هذه الفرضية XNUMX).

تم التقاط إحدى الصور بتاريخ 5.11.2007/5.04/50 بطول موجي قدره 125 ميكرون. عند هذا الطول الموجي، تخلق الحرارة الداخلية لزحل ضبابًا داخليًا تظهر فيه السحب العميقة في التظليل، وبالتالي تمثل البقع الداكنة سحبًا كثيفة بينما تمثل المناطق المضيئة الخلوص في السحب، وفي الصورة التالية الدوامة القطبية مشرقة وشبه واضحة من الغيوم. تكشف البقع الداكنة عن سحب حرارية سميكة تختبئ على أعماق 2-5 كم (في مناطق ضغط 42-16.6.2008 بار) تحت الضباب. على حافة المنطقة القطبية حيث يبدأ الضباب الأزرق والأخضر، تظهر حلقة من السحابة تحيط بالنجم، وترى خيوط من السحابة الخيطية تتحرك في حركة حلزونية داخل الحلقة، مما يدل على الحركة في اتجاه الشمال والجنوب داخل الغلاف الجوي (70) في الصورة الملتقطة بتاريخ 15,000 يمكن رؤية الإعصار الموجود في القطب بشكل كامل والعين في الوسط ويمتد حتى خط عرض S°40 ونصف قطره XNUMX كم (XNUMX).

صورة التقطت بتاريخ 14.7.2008/XNUMX/XNUMX هي واحدة من أكثر الصور تفصيلا للدوامة القطبية، في هذه الصورة التكوينات التي شوهدت في الصور السابقة كسحب منتفخة ذات دقة منخفضة هي في الواقع عواصف حرارية قوية تشكل حلقة داخلية. هذه هي الهياكل الحملية، وتحت الضباب الجوي، ارتفع أحد الهياكل العميقة وشكل دوامة صغيرة خاصة به، والعين تشبه عين الإعصار الأرضي ولكن على نطاق أوسع، والعين دافئة تشبه عين الإعصار الأرضي. نظيره على الأرض ويكون مقفلاً فوق القطب، عندما يقع إعصار أرضي متحرك.

الهياكل الحملية هي بطبيعتها مناطق صغيرة ذات تيارات هابطة شديدة، لكن الهواء النظيف لعين الدوامة يظهر أنها عادة منطقة هابطة. يلعب الحمل الحراري دوراً مهماً في توازن الطاقة في الكوكب، حيث أن ارتفاع الحرارة يحمل الحرارة من داخل النجم، وفي الأعاصير الأرضية يحدث الحمل الحراري في جدران العين، وينطبق الشيء نفسه على زحل. يتم صنعها بطول موجي حيث تكون الغازات مثل الميثان شفافة، مما يسمح برؤية السحب العميقة. وتظهر الصور الفوتوغرافية لـ "شرائط الميثان" (شرائط الميثان) لدوامة القطب الجنوبي أن سحب الحمل الحراري لا تصل إلى القمة، إلى قاعدة الستراتوسفير مثل سحب الحمل الحراري الأرضية (43).

تُظهر صور الأشعة تحت الحمراء في وضح النهار في فصل الصيف وجود المئات من بقع السحب الداكنة في المنطقة بأكملها. كما هو الحال في نصف الكرة الشمالي، تكون السحب هنا أيضًا عبارة عن عمليات شبيهة بالعواصف. تحدث العواصف الرعدية على عمق 100 كيلومتر تحت السحب ومن المحتمل أنها تحتوي على هيدروكبريتيد الأمونيوم بالإضافة إلى خليط من المواد القادمة من أعماق الغلاف الجوي. وفي المقابل، فإن معظم ضباب زحل وغيومه مكونة من الأمونيا التي تتكثف على ارتفاع (44).

أورورا

من الملاحظات الموسعة نحو القطب الجنوبي أصبح من الواضح أن ظاهرة الشفق القطبي تحدث هناك أيضًا، وكانت الملاحظات من تلسكوب هابل وهيكسيني، وقد التقطت عمليات الرصد فوق البنفسجية الشفق لعدة أسابيع، والتقط هيكسيني انبعاثات الموجات الراديوية من نفس المنطقة . أثناء قياس الرياح الشمسية، أصبح من الواضح أن الشفق القطبي لزحل يختلف عن الشفق الأرضي. يمكن للشفق القطبي الخاص بكوكب زحل أن يتحرك حول القطب لعدة أيام، وفي أيام أخرى يمكن أن يظل ثابتًا، وعلى الأرض، يستمر الشفق القطبي لعدة ساعات، ولدهشة الباحثين، تبين أن المجال المغناطيسي للشمس والرياح الشمسية لهما تأثير على الشفق القطبي، أكثر بكثير مما كانوا يعتقدون، فعندما جمعوا الصور الملتقطة من هابل والصور الملتقطة من كاسيني للرياح الشمسية، وجدوا أن ضغط الرياح الشمسية يحرك الشفق القطبي. على الأرض، يعتبر المجال المغناطيسي للشمس الذي تحمله الرياح الشمسية هو العامل الرئيسي الذي يدفع الشفق القطبي، ومن الفضاء يبدو الشفق كحلقة تحيط بالمنطقة القطبية، في نفس المكان الذي يقع فيه القطب المغناطيسي. يصبح أكثر سطوعا وتزداد كثافته، ويصبح قطر حلقة الطاقة المحيطة بالقطب صغيرا، وعلى الأرض، عندما يصبح الشفق القطبي أكثر سطوعا، تضيء المنطقة القطبية لعدة دقائق، وتظلم حلقة الضوء وتبدأ في التوسع. لا يتأثر بالرياح الشمسية ويزداد سطوعه مرة واحدة في الشهر ويزداد سطوع الشفق القطبي على كوكب زحل حيث يستبدل ليل زحل بضوء النهار (45) وفي الصور المأخوذة بتاريخ 21.5.2005/46/XNUMX اتضح أن الشفق القطبي في تتفاعل المناطق القطبية مع التغيرات في الرياح الشمسية. كما هو الحال على الأرض، يحدث الشفق القطبي في زحل عند القطبين وتوجد أيضًا بقع وخطوط، وفي هذه المناطق يستمر الشفق القطبي لمدة ساعة على الأقل، على الرغم من أنه يمكن ملاحظة تغييرات صغيرة داخلها. على الأرض، يأتي الضوء من ذرات الأكسجين وجزيئات النيتروجين. وفي زحل، مصدر الضوء هو ذرات وجزيئات الهيدروجين(XNUMX).

موجات الراديو

وكما ذكرنا سابقاً في فصل البرق، فقد تبين أن زحل يصدر موجات راديوية، وقد بدأ هيكسيني باكتشاف موجات الراديو عندما كان على بعد 161 مليون كيلومتر منه، وأن قوتها أكبر بمليون مرة من تلك التي ينشئها البرق على الأرض. على الأرض، تم اكتشاف البرق في تردد AM، وهي تقنية استخدمتها كاسيني أيضًا، وما فاجأ الباحثين هو التغيرات في معدل انبعاث موجات الراديو، 10 أيام و45 دقيقة و45 ثانية ± 36 ثانية، وهذا أيضًا طول يوم زحل، وما يميز زحل في هذا الصدد هو أن محوره المغناطيسي يتوافق مع محور دورانه، والمعنى أنه لا يوجد تحريض متذبذب بسبب دورانه حول محوره (دوران متذبذب) في المجال المغناطيسي، لذا لا بد من وجود تأثير ثانوي يتحكم في موجات الراديو (47).

أحد التشكيلات التي تم تحديدها في نصف الكرة الجنوبي في جادة العاصفة سُميت عاصفة التنين وكانت مصدرًا قويًا لانبعاث موجات الراديو في 7-9.2007 سبتمبر XNUMX. تشبه موجات الراديو الصادرة عن هذه العاصفة رشقات نارية قصيرة من الكهرباء الساكنة الناتجة عن البرق على الأرض، وقد اكتشف Xexini هذه الانفجارات عندما ارتفعت العاصفة فوق الأفق على الجانب الليلي لزحل كما يُرى من المركبة الفضائية. توقفت الانفجارات مع دخول العاصفة منطقة النهار. تكررت هذه الانفجارات وتوقفها في عدد كبير من دورات زحل حول محوره على مدى عدة أسابيع. تظهر هذه الدورة الشبيهة بالساعة أن العاصفة وانفجارات موجات الراديو مرتبطة ببعضها البعض، وتشير التقديرات إلى أن عاصفة التنين عبارة عن رعد ذي أبعاد هائلة يولد هطول أمطارها الكهرباء كما يحدث على الأرض، ومن الممكن أن تمتص العاصفة طاقتها الطاقة من أعماق الغلاف الجوي. والسؤال الذي يطرح نفسه هو لماذا تحدث الدفقات الراديوية عندما تكون عاصفة التنين تحت الأفق في الجانب الليلي وتنتهي في الجانب النهاري ولا تزال ضمن مجال رؤية المركبة الفضائية. والتفسير المحتمل هو أن مصدر البرق يقع شرق السحابة المرئية، والأغلب أنه أعمق، وهو مكان تكون فيه التيارات في اتجاه شرقي نسبة إلى التيارات الموجودة في أعلى السحاب، فإذا كان هذا التفسير صحيحا صحيح، فإن مصدر البرق سيظهر فوق أفق الليل وينزل تحت أفق النهار قبل السحابة المرصودة، ويمكن لهذه الفرضية أن تفسر توقيت العاصفة المرئية بالنسبة إلى الدفقات الراديوية.

تثير عاصفة التنين الاهتمام أيضًا لسبب آخر، فمن خلال فحص صور الغلاف الجوي على مدى عدة أشهر، أصبح من الواضح أن العاصفة تحدث في أجزاء من الغلاف الجوي كانت قد خلقت سابقًا عواصف حرارية لامعة وكبيرة، وللعاصفة عمر طويل يحدث في أعماق الغلاف الجوي بطريقة دورية، تنفجر ألسنة لهب بيضاء لامعة تتلاشى مع مرور الوقت، كما ارتبطت عملية الرصد التي تمت في يوليو 2004 أيضًا بتدفقات راديوية قوية. لاحظت ملاحظة سابقة في مارس 2004 خروج ثلاث عواصف إهليلجية صغيرة من أحد أذرع عاصفة كبيرة، وقد اندمجت هاتان العاصفتان مع بعضهما البعض. وحمل تيار الرياح الشمالية العاصفة الثالثة إلى الغرب، وفقد نهر شيني الاتصال بها، وعادة ما تمتد العواصف الصغيرة المظلمة مثل هذه حتى تندمج مع التيارات المعاكسة في الشمال والجنوب. هذه التيارات الصغيرة هي "مصدر الغذاء" للتكوينات الجوية الكبيرة بما في ذلك الأشكال الإهليلجية الكبيرة والتيارات الاتجاهية الشرقية والغربية. وإذا كان أصل العواصف الصغيرة هو البرق ذو الأبعاد الهائلة، فإنها تشكل معًا "سلسلة غذائية" تجمع الطاقة القادمة من أعماق الغلاف الجوي وتساعد في الحفاظ على تيارات الطاقة القوية(3).

يُطلق على انبعاث موجات الراديو اسم إشعاع زحل الكيلومتري، وينشأ مع الشفق القطبي، والمثير للاهتمام هو أن انبعاث موجات الراديو من زحل والأرض متشابهان (49). يوضح هيكل الموجات أن هناك عدة مصادر صغيرة لموجات الراديو تتحرك على طول خطوط المجال المغناطيسي التي تمر عبر المناطق الشفقية (50).

العواصف الكهربائية

العواصف الكهربائية على زحل تشبه العواصف الرعدية على الأرض، ولكن على نطاق أوسع. يبلغ قطر العواصف على زحل آلاف الكيلومترات، كما أن إشارات الراديو الناتجة عن البرق أقوى بآلاف المرات من تلك الموجودة على الأرض. إذا استمرت العواصف التي لوحظت في عامي 2004 و 2006 لمدة شهر، فإن العاصفة التي حدثت في عام 2008 استمرت عدة أشهر، وقد لوحظت هذه العاصفة في ممر العاصفة، وقد رصد هيكسيني العاصفة في كل مرة دخلت مجال الرؤية كل 10 ساعات - 40 دقيقة كل بضع ثوانٍ، تُصدر العاصفة إشارة راديوية مدتها عُشر ثانية، وهي إشارة نموذجية للبرق والتفريغات الكهربائية الأخرى. يتم التقاط موجات الراديو هذه أيضًا عندما تكون العاصفة فوق خط الأفق من وجهة نظر Xsini(17).

رشقات نارية من الطاقة

هناك ظاهرة غير عادية يمكن أن تشهد على ما يحدث داخل زحل وهي انفجارات قوية من الطاقة والتي لا يوجد لها تفسير بعد، والشيء الوحيد الذي يمكن القيام به في الوقت الحالي هو تصنيفها حسب مظهرها الرسمي ولتوضيح عدة أمثلة سيكون قدم.

1. نقاط مضيئة يبلغ طولها عشرات الآلاف من الكيلومترات تنطلق من الغلاف الجوي إلى الفضاء (51).

2. وميض من الضوء يخرج من تكوين يشبه الفتح (52).

3. شعاع من الضوء ينبعث من تكوين يشبه الأضواء الكاشفة على طول الحلقات كلها أو جزء منها (53).

4. شعاع كثيف من الضوء (54).

للجزء أ

إلى الجزء ب

مصادر:

35.PIA07008 : نقطة زحل الساخنة

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA07008

36. "الأعاصير الساخنة تتحرك على طرفي زحل"

http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=24418

37.PIA09188: القطب الشمالي النشط لكوكب زحل

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA09188

38.PIA09185: مسدس القطب الشمالي لزحل والشفق القطبي

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA09185

39. الألغاز المتزايدة في زحل تجعل العلماء في حيرة من أمرهم" 27.8.2007/XNUMX/XNUMX

http://www.alien-earth.org/news/item.php?keyid1377&category=2&page=1

40.PIA11216 : صور بالأشعة تحت الحمراء لقطبي زحل

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA11216

41. "شرح النقطة الساخنة الغريبة في زحل" 5.2. 2005

http://www.holoscience.com/news.php?=article=1xz2g6tn&pf-YES

42.PIA11214 : الكشف عن المنطقة القطبية الجنوبية لزحل

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA11214

43.PIA11104 : الحمل الحراري في دوامة زحل الجنوبية

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA11104

44."لغز الأعاصير العملاقة في قطب زحل" 13.10.2008/XNUMX/XNUMX

http://www.spaceflightnow.com/news/n0810/13saturn

45."مركبة ناسا الفضائية تساعد في حل الشفق الغامض لكوكب زحل" 17.2.2005/XNUMX/XNUMX

http://www.spacedaily.com/news/cassini-05x.html

46.PIA06436 : الشفق القطبي لكوكب زحل

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06436

47. "برق زحل، اكتشافات الدوران التي تم إجراؤها" 20.12.2004/XNUMX/XNUMX

http://www.spaceflightnow.com/cassini/041220lightning.html

48. PIA06197 : عاصفة التنين

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06197

49. "يمكن الخلط بين انبعاثات الراديو الخاصة بكوكب زحل وبين الموسيقى التصويرية لعيد الهالوين" 26.7.2005/XNUMX/XNUMX

http://www.spacedaily.com/news/cassini-05zzl.html

50.PIA07966: أصوات مخيفة لانبعاثات راديو زحل

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA07966

51.http://saturn.jpl.nasa.gov/multimedia/images/raw/casJPGBrowseS12W00008604.jpg

52.W00026901.jpg

http://saturn.jpl.nasa.gov/multimedia/images/raw/raw-images-details.cfm?feiImageID=116605

53.W00040489.jpg

http://saturn.jpl.nasa.gov/multimedia/images/raw/ raw-images- details.cfm?feiImageID= 138958

54. http://saturn.jpl.nasa.gov/multimedia/images/raw/ raw-images-ist.cfm?StartlRow&=17&cadeq=1&browseLatest=1&storedQ=1661569