כוכב הלכת שבתאי הוא אחד מענקי הגזים של מערכת השמש. הוא השני בגודלו אחרי צדק, בעל מסה עצומה ושכבת טבעות צפופה המקיפה אותו. האטמוספרה של שבתאי היא תופעה שהייתה נושא למחלוקת בקרב מדענים במשך שנים רבות. אבל היום הוכח באופן אמין שגזים הם הבסיס לכל גוף האוויר, שאין לו משטח מוצק.
היסטוריה של התגלית הגדולה
במשך זמן רב, מדענים האמינו שהמערכת שלנו סגורה בדיוק על ידי כוכב הלכת הענק הזה, ואין שום דבר מעבר למסלולו. הם חוקרים אותו מאז 1610 הרחוקה, לאחר שגלילאו בחן את שבתאי דרך טלסקופ, וגם הדגיש את נוכחותן של טבעות ברשימותיו. באותן שנים אף אחד לא יכול היה לחשוב שגוף שמימי זה שונה כל כך מכדור הארץ, נוגה או מאדים: אין לו אפילו משטח והוא מורכב כולו מגזים מחוממים לטמפרטורות בלתי נתפסות. נוכחות האטמוספירה של שבתאי אושרה רק במאה ה-20. יתר על כן, רק מדענים מודרניים הצליחו להסיק זאתכדור הארץ הוא כדור גז.
זה נחקר על ידי הלוויין וויאג'ר 1, שהצליח לשחרר גשושית לשכבות החיצוניות של האטמוספירה. התקבלו תמונות שהצביעו על תכולת המימן בעיקר בענני שבתאי, כמו גם גזים רבים אחרים. מאז, המחקר נעשה רק על בסיס תיאוריות וחישובים. וכאן זה הוגן לציין ששבתאי הוא אחד מכוכבי הלכת המסתוריים והבלתי ידועים ביותר עד לרגע הנוכחי.
נוכחות האווירה, הרכבה
אנחנו יודעים שלכוכבי הלכת הארציים שנמצאים בסמיכות לשמש אין אטמוספירה. אבל אלה הם גופים מוצקים, המורכבים מאבן ומתכת, בעלי מסה מסוימת ופרמטרים התואמים לה. עם בלוני גז, הדברים שונים לגמרי. האווירה של שבתאי היא הבסיס לעצמה. אדי גז אינסופיים, ערפילים ועננים נאספים במספרים מדהימים ויוצרים צורת כדור בשל השדה המגנטי של הליבה.
הבסיס לאטמוספירה של כוכב הלכת הוא מימן: הוא מעל 96 אחוז. גזים אחרים נמצאים כזיהומים, שהפרופורציות שלהם תלויות בעומק. ראוי לציין שאין גבישי מים, שינויים שונים של קרח וחומרים אורגניים אחרים על שבתאי.
שתי שכבות של האווירה והרכבן
לכן, האווירה של שבתאי מחולקת לשני חלקים: השכבה החיצונית והפנימית. הראשון הוא 96.3 אחוז מימן מולקולרי, 3 אחוז הליום. גזים עיקריים אלו מעורבבים עם רכיבים כגון פוספין, אמוניה,מתאן ואתאן. מתרחשות כאן רוחות עיליות חזקות, שמהירותן מגיעה ל-500 מ' לשנייה. באשר לשכבה התחתונה של האטמוספירה, מימן מתכתי שולט כאן - כ-91 אחוז, כמו גם הליום. סביבה זו מכילה עננים של אמוניום הידרוסולפיד. השכבה האטמוספרית התחתונה מחוממת תמיד עד קצה גבול היכולת. ככל שאנו מתקרבים לליבה, הטמפרטורה מגיעה לאלפי קלווינים, מכיוון שעדיין לא ניתן לחקור את כוכב הלכת עם בדיקות שנעשו בתנאים יבשתיים.
תופעות אטמוספריות
התופעות הנפוצות ביותר בכוכב זה הן רוחות והוריקנים. רוב הנחלים נושבים ממערב למזרח ביחס לסיבוב צירי. באזור המשווני חלה רגיעה קלה, וככל שמתרחקים ממנו מופיעים נחלי מערב. ישנם גם מקומות בשבתאי שבהם מתרחשות תופעות מזג אוויר מסוימות במרווחי זמן קבועים. לדוגמה, הסגלגל הלבן הגדול מתרחש בחצי הכדור הדרומי אחת לשלושים שנה. במהלך "מזג אוויר גרוע" כזה, האווירה של שבתאי, שהרכבה תורם עוד יותר לתופעה זו, ממש רצופה ברק. הפרשות מתרחשות בעיקר בקווי הרוחב האמצעיים, בין קו המשווה לקטבים. לגבי האחרון, כאן התופעה העיקרית היא זוהר השמש. הבזקים חזקים יותר מתרחשים בצפון, מכיוון שהשדה המגנטי שם חזק יותר מאשר בדרום. זוהר מופיע בצורה של טבעות אובליות או ספירלות.
לחץ וטמפרטורה
כפי שמתברר, האווירה של שבתאי עושה זאתכוכב הלכת די קריר בהשוואה לצדק, אבל בהחלט לא קפוא כמו אורנוס ונפטון. בשכבות העליונות הטמפרטורה היא כ-178 מעלות צלזיוס בהתחשב ברוחות קבועות והוריקנים. ככל שאנו מתקרבים לליבה, כך הלחץ עולה יותר, ומכאן הטמפרטורה עולה. בשכבות האמצעיות הוא -88 מעלות, והלחץ הוא כאלף אטמוספרות. הנקודה הקיצונית אליה הגיעה הגשושית הייתה אזור טמפרטורה של -3. לפי חישובים, באזור ליבת כוכב הלכת, הלחץ מגיע ל-3 מיליון אטמוספרות. הטמפרטורה היא 11,700 מעלות צלזיוס.
אחרמילה
סקרנו בקצרה את מבנה האטמוספירה של שבתאי. ניתן להשוות את הרכבו לזה של צדק, ויש גם קווי דמיון עם ענקי הקרח - אורנוס ונפטון. אבל, כמו כל כדור גז, שבתאי הוא ייחודי במבנה שלו. רוחות חזקות מאוד נושבות כאן, הלחץ מגיע לרמות מדהימות, והטמפרטורה נשארת קרירה (בסטנדרטים אסטרונומיים).
