کالبدشکافی توفان بزرگ کیوان

*لکه ی سرخ بزرگ مشتری همواره به عنوان پدربزرگ توفان های سامانه ی خورشیدی شناخته شده است. ولی شش ماه است که توفانی در کیوان (زحل) آغاز شده که برای رصدگران سیاره ها هیجانی بیشتر داشته.

در تاریخ 5 دسامبر، ابزارهای فضاپیمای کاسینی سیگنال هایی از امواج رادیویی و پلاسما ناشی از یک توفان تندری در نیم کره ی شمالی سیاره ی کیوان را ثبت کردند. تنها چهار روز بعد، ستاره شناسان آماتور در ژاپن یک آشفتگی جوی سفیدرنگ را در سیاره مشاهده کردند. این آشفتگی به سرعت از نقطه ی آغازش در عرض شمالی 41 درجه به سمت خاور و باختر گسترش یافت و در عرض یک ماه تا 100 درجه را پوشاند.

از آن پس ستاره شناسان آماتور و حرفه ای پیشرفت و گسترش آن را به عنوان یکی از بزرگ ترین توفان هایی که تاکنون بر سیاره ی کیوان گزارش شده دنبال کردند. انبوه تصاویر ویدیویی آماتوری و نیز عکس های باکیفیت کاسینی، که تازه ترین آن ها متعلق به 15 می است، مواد ابری سفیدرنگ به دور نیم کره ی شمالی آن که تا عرض شمالی 30 درجه را می پوشاند را نشان می‌دهد.
عکس هایی که فضاپیمای کاسینی در 24 دسامبر سال گذشته (چپ) و 15 می (راست) گرفته، پیشروی یک توفان سهمگین سفیدرنگ در جو کیوان را نشان می دهد. شمال، رو به بالاست.

به نظر می رسد توفان هایی به این بزرگی در هر سال کیوانی (29.4 سال زمینی) یک بار رخ می دهند. در طی این رویدادها، گازهایی از ژرفای گشت سپهر (تروپوسفر، پایین ترین لایه ی جو) تحریک شده و به لایه ی پایینی استراتوسفر (دومین لایه ی جو) وارد می شوند، که به تغییر دمای زیاد و به هم ریختن الگوهای ظریف فصلی سیاره انجامیده و ترکیب شیمیایی لایه های بالای جو را تغییر می دهد.

از سال 1876، تنها پنج بار دیگر چنین نماهای تماشایی دیده شده است که تاکنون تنها می شد آن ها را به کمک بازتاب نور خورشید بررسی کرد. ولی این بار، ما نه تنها فضاپیمایی حاضر در صحنه داریم بلکه اخترشناسان روی زمین می توانند درون جو سیاره را نیز در طول موج های فروسرخ ببینند. داده های به دست آمده از طیف سنج ترکیبی فروسرخ ( Composite Infrared Spectrometer - CIRS) بر روی کاسینی، و تصویربرداری گرمایی در تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) در شیلی، به یک گروه از دانشمندان به سرپرستی لی فلچر (دانشگاه آکسفورد) شانسی بی سابقه برای سنجش چگونگی و اندازه ی تغییرات در ناحیه های توفانی کیوان داده است.
عکس میانی و عکس سمت راست، تصاویر گرمایی فروسرخ از کیوان در محدوده ی "فروسرخ میانی" هستند که توسط ابزار VISIR در تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه ی جنوبی اروپا واقع در Cerro Paranal شیلی گرفته شده اند. تصویر سمت چپ یک عکس آماتوری در محدوده ی نور دیدگانی است که توسط Trevor Barry از بروکن هیل استرالیا گرفته شده. هر سه تصویر مربوط به 19 ژانویه ی 2011، زمانی که این توفان شمالی گسترش یافته و کامل شده می باشند. تصویر دومی در طول موج 18.7 میکرون گرفته شده، طول موجی که گرمای [لایه های] پایینی، پنهان در پشت لایه ها و ساختارهای سایه دار کیوان را نشان می دهد. تصویر سوم در طول موج 8.6 میکرون گرفته شده و ارتفاعات بالاتر در استراتوسفرِ معمولن آرام کیوان را نشان می دهد، جایی که در آن درخشش های غیرمنتظره ی فروسرخ در کنار ناحیه ی خنک مرکزیِ بالای توفان دیده می شود.

خوانش دو طیف بینی تهیه شده به وسیله ی کاسینی - نخست در 22 اکتبر (خیلی پیش از آغاز توفان) و دومی در 19 ژانویه (45 روز پس از آغاز آن) - افت دمایی برابر با 7 تا 9 درجه ی کلوین را نشان می دهد. تصویربرداری گرمایی نیز نشان می دهد که بالا آمدن ابرها باعث پدید آمدن یک نقطه ی تاریک سرد به پهنای بیش از 3,000 مایل (4,800 کیومتر) شده که [با ایجاد] گردباد و حرکت چرخشی، به گرم شدن مناطق اطراف می انجامد. بالای سر توفان، به نظر می رسد مناطق گرم، توده ی هوا را ناآرام کرده اند و به اصطلاح "چراغ های استراتوسفری" به وجود آورده اند.

همچنان که ابرها با فشار به بالا و به سمت استراتوسفر می رفتند، لایه های جوی نیز بین 5±20 کیلومتر روی مرکز توفان تا 4±10 کیلومتر در لبه های بیرونی آن جابحا می شدند. این جابجایی ها باعث چرخیدن و به هم خوردن شدید گازهای موجود در جو سیاره می شد که برای نمونه، به تخلیه ی استیلن (C2H2) می انجامید، که برای ردیابی حرکت استراتوسفری بر فراز قلب توفان مورد استفاده قرار می گرفت. فسفین (PH3) یک افزایش ناگهانی 20 درصدی را در منطقه های توفانی نشان داد. گروه فلچر نتیجه گرفتند که: «تضاد گرمایی ناشی از آشفتگی های بزرگ در مقیاس سیاره، تاثیر قابل توجهی بر حرکت های جوی آن داشته‌است.»

در حالی که تنها گسترده ترین طول موج ها در دسترس تلسکوپ های آماتوریست، نگریستن به کیوان از زیر لایه ای از ابرهای توفانی به وسیله ی تصاویری که ابزارهای بسیار نیرومندتر گرفته اند هیجان انگیز است. و نمایش به این زودی پایان نمی یابد - دانشمندان بر این باورند که این چرخه های رو به بالا تا چند سال ادامه خواهند داشت و لکه ی سپید قابل دیدنی خواهند ساخت که تا دیرزمانی پس از فروکش کردن بیشتر این چرخه ها و توفان ها به جا خواهد ماند.

نوشه هایی در همین باره:

واژه نامه:
wavelengths - infrared - mid-Infrared - VISIR - European Southern Observatory - Very Large Telescope - troposphere - stratosphere - Cassini spacecraft - Composite Infrared Spectrometer - CIRS - VLT - Leigh Fletcher - stratospheric beacon - acetylene - C2H2 - Phosphine - PH3 - vortex - Saturn - Storm - Jupiter - Great Red Spot - solar system

منبع: skyandtelescope

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه