زحل - نتائج جديدة الجزء الثاني

ما الذي تخطط له ناسا لمركبة كاسيني الفضائية قرب نهاية نشاطها؟

إلى الجزء الأول من المراجعة

ومضة ضوء
في فيلم رسوم متحركة بالأشعة تحت الحمراء تم إنتاجه على أساس صور لعاصفة كبيرة حدثت بين يناير 2011 ومارس 2012 في نصف الكرة الشمالي، شوهد وميض كبير جدًا من الضوء. عندما تندلع السحب في عاصفة في طبقة التروبوسفير المضطربة، تنتقل موجات الحرارة مئات الكيلومترات إلى أعلى وتودع طاقتها هناك في تكوين منارتين خفيفتين من الهواء الساخن في طبقة الستراتوسفير. تحركت هذه المنارات حول زحل في اتجاه الغرب. تحرك الأكبر بشكل أسرع وأحاط بالصغير حتى اندمجا لفترة قصيرة في أبعاد هائلة أكبر من البقعة الحمراء لكوكب المشتري. كانت هذه الدوامة مرئية فقط بالأشعة تحت الحمراء ودارت حول زحل لمدة 120 يومًا. وتشير التقديرات إلى أنها ستختفي بحلول نهاية عام 2013 (1).

عاصفة ضخمة
ويتم رصد هذه العاصفة باستخدام المركبة الفضائية Xsini والتلسكوبات من الأرض. نظرًا لحجمها، حصلت العاصفة على اسم عاصفة الربيع العظيمة. بتتبع تطورها في ديسمبر 2010 منذ اللحظة التي بدأت فيها دوامات السحب في أعماق الغلاف الجوي إلى مئات الكيلومترات فوق السحب في طبقة الستراتوسفير، اندمج جيبا الهواء الدافئ المذكوران سابقًا - المنارات - لاحقًا في دوامة كانت تتحرك حول الغلاف الجوي. نصف الكرة الشمالي منذ منتصف عام 2011. وتشير التقديرات إلى أن موجات العاصفة لعبت دورا هاما في تحريك الطاقة في جميع أنحاء الغلاف الجوي. وكانت درجة الحرارة المقاسة في الدوامة 221 درجة كلفن أكثر من درجة الحرارة المحيطة بها البالغة 70-80 درجة كلفن، وكان طولها عند ذروتها 62,000 ألف كيلومتر، أي حوالي ربع محيط زحل في خطوط العرض الوسطى. العاصفة التي لوحظت في ذلك الوقت في طبقة التروبوسفير في الضوء المرئي قد هدأت بالكامل تقريبًا. اعتبارًا من يوليو 1، بدأت الدوامة تتقلص ببطء وتبرد. وكان من المتوقع أن تختفي في غضون بضع سنوات. وقد قدر أن الطقس في الجزء السفلي من الغلاف الجوي له تأثير كبير على الطبقات العليا لمئات الكيلومترات صعودا كما يحدث في الغلاف الجوي للأرض (4).

دورة العاصفة
مرة واحدة في سنة زحل واحدة (30 سنة أرضية) تحدث عاصفة ضخمة تؤثر على الغلاف الجوي على نطاق عالمي. تُعرف هذه العواصف بالبقع البيضاء العظيمة. وقد لوحظت العاصفة الأولى في عام 1876 والسادسة في عام 2010. بدأت العاصفة على شكل سحابة بيضاء صغيرة ناصعة عند خطوط العرض الوسطى في نصف الكرة الشمالي. نمت بسرعة وظلت نشطة لأكثر من 7 أشهر. وخلال هذه الفترة اختلطت السحب البيضاء مع بعضها البعض حتى تم الحصول على حلقة دوامية تبلغ مساحتها آلاف الملايين من الكيلومترات المربعة. وصلت سرعة الرياح إلى 500 كم/ساعة. وأظهرت النماذج الرياضية الحاسوبية أن مركز هذه العاصفة يقع في أعماق الغلاف الجوي على ارتفاع 300 كيلومتر فوق السحب التي يمكن رؤيتها بالضوء المرئي. تنقل العاصفة كميات كبيرة جداً من الغاز الرطب في بخار الماء إلى أعلى الأماكن في الغلاف الجوي وتشكل سحباً مرئية بالضوء المرئي، وتنطلق كميات كبيرة من الطاقة. تتلامس هذه الطاقة بشكل عنيف مع رياح زحل المهيمنة وتشكل عواصف تبلغ سرعتها 500 كم / ساعة. وعلى الرغم من قوة العاصفة فإنها لا تستطيع التغلب على الرياح التي تهب بانتظام في نفس الاتجاه، على غرار العواصف التي تحدث على الأرض، ورغم ذلك فإن الاتصال يكون عنيفًا (3).

وتبين أن زحل يمكنه جلب مواد مختلفة من عمق يزيد عن 160 كيلومترا من الغلاف الجوي. تعمل العاصفة على زحل مثل تيارات الحمل الحراري الأصغر على الأرض. في الأماكن التي يندفع فيها الهواء وبخار الماء إلى الطبقات العليا من الغلاف الجوي ويظهران على شكل هبات هائلة من العواصف الرعدية. وتقوم هذه العواصف برفع جزيئات السحب بشكل يشبه البراكين التي ترفع المواد من الأعماق وتكون مرئية خارج الغلاف الجوي(4).

ومع اندلاعها، نمت العاصفة بسرعة ووصل عرضها إلى 15,000 ألف كيلومتر في الضوء المرئي. كانت أبعادها هائلة جدًا لدرجة أنه حتى علماء الفلك الهواة تمكنوا من مراقبتها. في التلسكوبات الخاصة بهم. بدت العاصفة وكأنها بقعة بيضاء كبيرة تتراقص على طول وجه زحل. وتبين أهم النتائج من جميع المعلومات التي تم جمعها من ملاحظات كاسيني والأرضية أن الجسيمات الموجودة في الجزء العلوي من هذه العاصفة تتكون من ثلاثة أنواع من المواد، جليد الماء وجليد الأمونيا ومادة أخرى. يمكن أن يكون هيدروكبريتيد الأمونيوم. تتوافق الملاحظات مع التمييز بين السحب المختلفة ذات الأنواع المختلفة الموجودة بجانب بعضها البعض. ويفترض الباحثون أن هناك ثلاث طبقات من السحب في الغلاف الجوي لكوكب زحل، سحب مائية في الأسفل، وسحب كبريتيد الأمونيوم في الوسط، وسحب الأمونيا في الأعلى، أسفل ضباب الحافة العلوية من طبقة التروبوسفير مباشرة والمكون من مادة غير معروفة. يمزج كل شيء أدناه. ويدعم وجود الجليد المائي الفرضية القائلة بأن العواصف الفائقة تنجم عن تكثيف الماء على عمق 200 كيلومتر تحت طبقة السحابة المرئية. وترتفع هذه المياه عن طريق تيارات الحمل الحراري القوية التي تتشكل في قاع الغلاف الجوي. يتكثف بخار الماء ويتجمد عند صعوده. ومع ارتفاعها مع مرور الوقت، تصبح مغطاة بمواد متطايرة مثل هيدروكبريتيد الأمونيوم والأمونيا مع انخفاض درجة الحرارة (5).

قرب نهاية مهمة كاسيني
الخطة التي يدرسونها لتشغيل كاسيني في عام 2016 هي رفعها فوق القطب الشمالي خارج الحلقة F، وأخذ عينة من عمود الماء من ينابيع إنسيلادوس الساخنة، وبعد ذلك سوف تتخطى الحلقات، وتدخل مدارًا بين زحل وأعمقه. حلقة، ويقوم بـ 22 دورة حول زحل حتى انتهاء دورته (6).
מקורות
1. PIA16190: النقاط الساخنة للأشعة تحت الحمراء في عاصفة زحل الوحشية
http://photohournal.jpl.nasa.gov/PIA16190
2. "عاصفة زحل العملاقة تكشف عن الغلاف الجوي المضطرب للكوكب" 26.10.2012/XNUMX/XNUMX
http://www.spacedaily.com/reports/Saturn_Giant_Storm_Reveals_The_Planet_ Churning_ Atmosphere_999.html
3. "لغز العاصفة العملاقة على زحل" 24.6.2013/XNUMX/XNUMX
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/06/130634075753.htm
4. "عاصفة ضخمة في زحل تؤدي إلى تساقط الجليد المائي في الغلاف الجوي" 3.9.2013/XNUMX/XNUMX

http://www.spacedaily.com/reports/Massive_Storm_In_Saturn_Throws_Water_Ice _High_ In _Atmosphere_999.html
5. "عاصفة ضخمة تسحب جليد الأمونيا المائي من أعماق زحل" 13.9.2013/XNUMX/XNUMX
http://www.spacedaily.com/reports/Massive_Storm_Pulls_Water_Ammonia_Ices _From _Saturn_depths_999.html
6. "كاسيني تسمي المرحلة النهائية للمهمة النهائية على الأرض" 30.6.2014
http://saturn.jpl.nasa.gov/news/cassinifeatures20140630