עמוד הבית
מי אנחנו
פורומים ורשימת תפוצה
אלמנך שמי ישראל
אסטרו-לאב
ציוד לצפייה בשמיים
בנה במו ידיך
חדשות ומאמרים

 

מערכת השמש

שבתאי

 

אפמרידים
 
טבעות
 
מרחק מהארץ ומהשמש
 
 
ירחים
 
תפריט ראשי שבתאי
 
 
   
 

60268 km

רדיוס בקו המשווה

568x1027g  

מסה בגרמים

95.14

מסה ביחס למסת כדה"א

0.69 g cm-3

צפיפות ממוצעת גר' לסמ"ק

0.108

פחיסות1

0.47

אלבדו גיאומטרי2

גזי. בעיקר מימן (>75%) והליום          (>24%). מימן ו/או הליום מתכתי נוזלי במרכז?

מבנה כוכב הלכת

בעיקר מימן (~93%) והליום

(~6%). היתר – מולקולות שמורכבות בעיקר  מיסודות שונים בצירוף  מימן – מתאן, אמוניה, אדי מים וכדומה.

אטמוספירה – מרכיבים עיקריים

*הערה – האויל וכוכב הלכת הוא גזי, הערכים הם מקורבים, כיוון ששכיחות הגזים משתנה עם העומק).

8.96 m s-2

תאוצת כובד בקו המשווה3 – נמדדת במטרים לשנייה בריבוע

0.92

תאוצת כובד בקו המשווה ביחס לכדור הארץ

35500 m s-1

מהירות בריחה בקו המשווה4 – נמדדת במטרים לשניה

10h14m

זמן סיבוב עצמי (סידרלי)5

נמדדת בימים (d) או שעות (h)

 

יממה  (סינודי)6

נמדדת בימים (d) או שעות (h)

29.46y

זמן סיבוב סביב השמש (סידרלי) נמדד בשנים (y) או ימים (d) 7.

378.09d

מחזור סינודי ממוצע. נמדד בשנים (y) או ימים (d)8.

26o.44

נטיית ציר הסיבוב (במעלות)9

2o.29

נטיית מישור הסיבוב (במעלות) 10

9.5388

מרחק ממוצע מהשמש (ביחידות אסטרונומיות) 11

0.056

אקסנטריות המסלול12

9.01

מרחק פריהליון ממוצע13

10.04

מרחק אפהליון ממוצע14

14.5

קוטר זוויתי אופייני מיזערי (שניות קשת) – ללא טבעות

18.5

קוטר זוויתי אופייני מירבי (שניות קשת) – ללא טבעות

0.7

בהירות אופיינית מזערית

0

בהירות אופיינית מירבית

60 

הגדול שבהם:

טיטאן

מספר ירחים

מערכת מפותחת של טבעות, ניתנת להבחנה בקלות מכדור הארץ.

טבעות

 
 

שבתאי, Saturn

שבתאי  הוא כוכב הלכת היפה ביותר במערכת השמש  ואחד מגרמי השמים הפופולריים ביותר. טבעותיו,  שנראות היטב גם בטלסקופ חובבים הקטן ביותר, נתגלו כבר על ידי הויגנס במחצית המאה ה- 17. יתכן וגם גלילאו  גלילאי צפה בטבעות, אך הוא לא הבין את פשרן וחשב לתומו שמדובר בשני ירחים  של שבתאי.

שבתאי , בדומה לצדק, הוא כוכב לכת  ענק, שרובו ככולו מורכב ממימן והליום. במרכזו של שבתאי יש, כנראה, ליבה של ברזל וסלע, שמסתה נאמדת בכ- 10 מסות כדור הארץ  לפחות. מסביב לליבה מצוי אזור של מימן  מתכתי. האזור של המימן המתכתי, שנוצר עקב הלחץ הרב, משתרע עד למחצית הרדיוס של שבתאי. מעבר  לו מתחילה האטמוספירה של כוכב הלכת, שקצהה העליון מאופיין בצבעה הכתום, על רצועות העננים האופקיות שלה, שבניגוד למערכות העננים על פני צדק , קשה להבחין בהן.

קוטרו של שבתאי  גדול פי 9.5 מקוטר כדור הארץ  - 120,500 ק"מ. למרות ההבדל הגדול בנפח בין שבתאי לכדור הארץ, מסתו של שבתאי גדולה 'רק' פי 95 ממסתו של כדור הארץ. הסיבה - צפיפותו הממוצעת הנמוכה של שבתאי  השווה ל- 0.69 גרם לסמ"ק, פחות מצפיפות המים! פירושו של דבר, שאם היינו מוצאים אוקיינוס  גדול דיו, שבתאי היה צף על פניו.  מרחקו של שבתאי מהשמש הוא 9.54 יחידות אסטרונומיות והוא משלים הקפה סביבה   אחת ל- 29.46 שנים, תוך שהוא נע במהירות של 9.64 ק”מ בשנייה. לפיכך, תנועתו של שבתאי יחסית לקבוצות הכוכבים איטית למדי -  שבתאי שוהה בממוצע בכל מזל  כשנתיים.  פרק הזמן החולף בין שני ניגודים של שבתאי הוא 378 יום.

בניגוד למהירותו האיטית סביב השמש,  שבתאי  נע במהירות ראויה לציון סביב צירו:  הוא משלים סיבוב סביב צירו  אחת ל-  10.23 שעות בלבד. כתוצאה מכך, בדומה לצדק, גם העננים על פני שבתאי נמתחים לרצועות ארוכות. (מהירות הרוח על פני שבתאי אף היא מהירה מאוד ונאמדת בכמה מאות ק"מ לשעה באזורי קו המשווה ).  גם ההפרש בין הקוטר של שבתאי באזור קו המשווה לקוטרו בין שני הקטבים,  הוא כ- 11%, ולפיכך שבתאי, בדומה לצדק, נראה פחוס.

על פני שבתאי אין  תצורות עננים קבועות או בולטות בדומה לכתם הגדול האדום על פני צדק, או הכתם הכהה, הגדול, הנראה על פניו של נפטון. עובדה זו מעידה ששבתאי הוא כוכב לכת,  שתוכו קר יותר מאשר צדק וכי אין זרימת חום  מפנים שבתאי החוצה, ברמה שנצפתה  בכוכב הלכת צדק. למרות זאת, נצפתה דרומית  לקו המשווה של שבתאי  סערה, שנראתה ככתם מוארך ובהיר. הסערה נצפתה בספטמבר 1990  ותוך שבועות ספורים גודלה הגיע לכדי קוטר שלם של שבתאי, תוך שהיא נצפית, בקלות יחסית, גם בטלסקופים קטנים.  מאחר שישנן עדויות המעידות על תופעה דומה שנצפתה במחזוריות של  30 שנה קודם לכן,  החל משנת 1876 (ולאחר מכן בשנים 1903, 1933 ו- 1960), יתכן והמדובר  בתופעה הקשורה לסיבוב שבתאי סביב השמש , המתרחשת בעת שבחלקו הצפוני של שבתאי קיץ .

טבעות  שבתאי

התופעה הבולטת ביותר בשבתאי היא, כמובן, הטבעות. מערכת הטבעות נצפתה מאז הומצא הטלסקופ, אך עד למעבר של שתי חלליות הוויאג'ר, וויאג'ר 1  ווויאג'ר 2,  ליד שבתאי  בשנים  1980 ו- 1981, חשבו שהטבעות מורכבות מ- 5 טבעות גדולות, האחת בתוך רעותה.   מערכת הטבעות של שבתאי נטויה בזווית של 26.73°, יחסית למישור ההקפה של שבתאי סביב השמש .  כתוצאה מכך, אחת ל- 15 שנים בקירוב (פעמיים בכל מחזור הקפה של שבתאי סביב השמש), כאשר כדור הארץ  חולף במישור הטבעות, מפנות הטבעות את צדן הצר אל כדור הארץ (הפעם האחרונה היתה בחודש פברואר 1996  והפעם הבאה תהיה ב- 4 לספטמבר שנת 2009). אז, הטבעות נעלמות  לחלוטין, עובדה המעידה  שעוביין  קטן מאוד.  אכן,   ממדידות שנעשו על ידי חלליות הוויאג'ר, נמצא שעוביין של הטבעות הוא 1 ק"מ לכל היותר, והן מכילות גושי קרח קטנים, שגודלם נע מאבנים קטנות עד לכמה מאות מטרים לכל היותר. עובדה מעניינת נוספת  שנתגלתה על ידי חלליות הוויאג'ר היא, שהטבעות מורכבות מאלפי טבעות  ולא מ- 5 בלבד. אלפי הרווחים בין הטבעות נגרמים כתוצאה מהפרעות של ירחי שבתאי ובראשם ירחו מימס . 

הטבעות משתרעות עד למרחק של  140,200 ק"מ (2.33 רדיוסי שבתאי ) ממרכז שבתאי, להוציא את טבעת G הדקה, המצויה במרחק של 170,00 ק"מ ממרכזו, ואזור הטבעות הקלוש, טבעת E, המצוי במרחק 330,000 ק"מ ממרכז שבתאי (איור 10-6).  החלק הפנימי ביותר, אזור הטבעות D, מצוי במרחק 67,000 ק"מ ממרכז שבתאי ( 7,000 ק"מ בלבד מפני שבתאי). עוביו של אזור D הוא 6,200 ק"מ ומעבר לו מצוי אזור C. שני האזורים, C ו-D,  הם הכהים יותר בין אזורי הטבעות ואינם נראים בקלות בטלסקופים ארציים. החלק השלישי, אזור B,  משתרע בין 92,000 ק"מ - 117,500 ק"מ ממרכז שבתאי (1.52 - 1.95  רדיוסי שבתאי). 

מעבר  לאזור B מצוי אזור A,  המשתרע עד למרחק של 136,800 ק"מ ממרכז שבתאי  (2.31 רדיוסי שבתאי). בין האזורים B ו- A מצוי רווח קאסיני (Cassini division)  הנראה בקלות בטלסקופים קטנים. באזור A, במרחק 133,570 ק"מ ממרכז שבתאי, מצוי גם רווח אנקה (Encke division) , הנראה בטלסקופים בינוניים.  אזור F, התוחם את תחום הטבעות הנראה, מצוי כ- 3000 ק"מ מעבר לשולי אזור A ורוחבו 500 ק"מ בלבד.

אור וצל במערכת שבתאי וטבעותיו

כאמור, הטבעות נראות היטב בטלסקופים קטנים. אולם, שימוש בהגדלות בינוניות עשוי להניב מראה יפה של שבתאי וטבעותיו - הטבעות, המחולקות על ידי רווח קאסיני (ולעיתים כשניתן להבחין גם ברווח אנקה), הן מראה יפה, אך ניתן להבחין גם בהטלות הדדיות של  צללים בין שבתאי וטבעותיו: מישור הטבעות מטיל צל על שבתאי; מרחק  הצל מהטבעות ועוביו, תלוי במרחק של שבתאי ממישור המילקה: ככל ששבתאי רחוק יותר ממישור המילקה, הצל יהיה עבה יותר, רחוק יותר מהטבעות, וקל לתצפית. לפני ואחרי הניגוד, ניתן לראות גם את הצל שמטיל שבתאי על אזור הטבעות המצוי מאחוריו. רוחב הצל המוטל על מישור הטבעות מגיע לערך מרבי שלושה חודשים לפני או אחרי הניגוד של שבתאי, אז רואים את הטבעות 'מופרדות' משוליו של שבתאי.

ירחים  'רועים '

חלליות הוויאג'ר גילו לראשונה ירחים  זעירים בתוך מערכת הטבעות שכוחות המשיכה שלהם אחראים לעיצוב הטבעות:

משני עברי אזור A מצויים הירחים פרומתאוס  ו- פנדורה  הננסיים,  שגודלם אינו עולה על 70 ק"מ.  הירח אטלס (Atlas) , שקוטרו 30 ק"מ, מצוי בשוליו החיצוניים של אזור A.  שני הירחים, אפימתוס (Epimetheus) , שקוטרו 140 ק"מ, ויאנוס (Janus), שקוטרו 220 ק"מ, מצויים בין אזור F לטבעת G, במרחקים של 151,422 ו- 151,472 ק"מ משבתאי.  מימס , הגדול מבין הירחים האלה, שקוטרו 390 ק"מ, מצוי במרחק של  185,520 ק"מ משבתאי, מעבר  לטבעת G. לירחים אלה תפקיד חשוב בעיצוב של הטבעות, בעיקר של טבעת F, שאינה סימטרית והומוגנית כתוצאה מהכוחות המפעילים עליה שני הירחים שבשוליה. כוחות הגאות שמפעיל מימס (וכן הירחים אנסלדוס  ותטיס הרחוקים יותר),  על החלקיקים הקטנים בטבעות הפנימיות, אחראיים לאלפי המרווחים בין הטבעות.