תנועה של כוכב הלכת שבתאי

למרות שמערכת השמש כוללת שמונה כוכבי לכת שנוצרו לפני מיליארדי שנים מאותו הדבר "דברים" בסיסיים בין-כוכביים, אין זה מוגזם לקבוע שכל חבר באוקטטה זו באמת ייחודי.

בהינתן תמונות צבעוניות ונתונים בסיסיים על כוכבי הלכת וכמה שעות לחקרם, וכל תלמיד נלהב בהתהוות יכול היה לזהות אותם במהירות על סמך המראה שלהם בלבד. (למרות שזהאוליאפשר לבלבל את אורנוס עם נפטון במקרים מסוימים.)

אין זה מוגזם לומר שתכונותיו הייחודיות של כוכב לכת אחד בולטות מאלה של כוכבי הלכת האחרים באופן ש"מתחרותיו "השמימיות אינן יכולות להתאים. הכוכב הזה הואשַׁבְתַאִי, והתכונה הזו היא של שבתאימערכת טבעות מדהימה ויזואלית​.

לא ניתן לראות את הטבעות של שבתאי בעין הבלתי נשמעת, אף על פי שכוכב הלכת הצהבהב עצמו נראה בהיר יותר מכל קומץ כוכבים בשמיים. זה לא מנע מתושבי יוון העתיקה ובמקומות אחרים לייצר מיתוסים על ולהעניק מאפיינים מיוחדים ל,כוכב הלכת השישי מהשמשכולל הסברים על תנועת שבתאי שהיו הגיוניים באותה תקופה אך כעת נראים מוזרים ללא תקנה לאור הידע האסטרונומי המודרני.

המערכת השמש(שכפי שאסטרונומים יודעים כיום בוודאי שהיא באמת רק מערכת שמש, אחת מרבות שזוהו בגלקסיית שביל החלב) השם מרמז על ידי השמש (מילה בלטינית: sol), כוכב רגיל המהווה את הרוב המכריע של מסת השמש כולה מערכת.

בנוסף לשמש, מערכת השמש, כמעט לגמרי במקרה, מכילה למעשה שתי קבוצות של ארבעה כוכבי לכת, אחד בתוך חגורת האסטרואידים ( כוכבי לכת ארציים זעירים יחסית) והשני שמחוצה לו (ענקי הגז הנפוחים, או כוכבי הלכת היוביים, "ג'וב" הוא שם חלופי ליוונים האל צדק).

כוכבי הלכת הפנימיים ביותר הם כספית, ונוס, כדור הארץ ומאדים. אחרי חגורת האסטרואידים מגיעים ארבעת כוכבי הלכת הענקיים - צדק (ללא ספק הכוכב המסיבי ביותר), שבתאי, אורנוס ונפטון.

מערכת השמש כוללת גם מספר שביטים, חלקם עם תקופות ארוכות מאוד, חלקם עוברים בתוך א מרחק קצר מהשמש רק פעם אחת לפני שהתקרב החוצה לקצה הרחוק של השרירות של מערכת השמש קָצֶה. פלוטו היה פעם הפלנטה התשיעית, אך "הורד" לכוכב לכת ננסי בשנת 2006.

שבתאי אינו כוכב הלכת הרחוק ביותר שניתן לראות בעין בלתי מזוינת. כבוד זה שייך לאורנוס, אם כי לאתר את העולם הזה ולזהותו כפלנטה נדרשים גם עיניים חדות וגם הידיעה המוקדמת של מעמדו של אורנוס - בפני הלא מאומנים, הוא נראה ומתנהג לכל המילה כמו סוג קלוש וחמישי כוכב.

אבל שבתאי בהיר, ולא ניתן היה לטעות בו ככוכב לכת למתבוננים קדומים באותה מידה בגלל המהירות שהוא מעביר את המיקום על רקע הכוכבים הכללי.

​גלילאו גלילייהיה הראשון שראה את שבתאי דרך טלסקופ, בשנת 1610. מכיוון שהטלסקופ שלו היה פרימיטיבי (אם כי כמובן פלא בתקופתו), הטבעות נראו מטושטשות גושים משני צידי הדיסק הפלנטרי, וגלילאו שרטט אותם כאילו היו בני זוג קטנים ותאומים כוכבי לכת. מאוחר יותר בשנות ה 1600, כריסטיאן הויגנס קבע כי המבנים הם טבעות כלשהן, אך לא לו ולא לאיש אחר היה מושג ממה הם עשויים להיות מורכבים.

​שבתאי נמצא כ- 890 מיליון קילומטרים מהשמש, קצת פחות מתשע פעמים מכוכב הבית כמו כדור הארץ. הקוטר שלו הוא מעל 72,000 מיילים, שוב, בערך פי תשעה מזה של כדור הארץ. לבסוף, יום שבתאי הוא רק כ -10.5 שעות כדור הארץ למרות גודלו העצום של כדור הארץ, כלומר מהירות הסיבוב שלו חייבת להיות מרשימה בהתאם. וזה: בהתחשב בהיקף של שבתאי של 227,000 מיילים, קו המשווה מסתובב סביב 20,000 מייל לשעה, פי 20 מהסיבוב הסיבובי של כדור הארץ.

שנות ה 1600 התגלגלו במהלך המהפכה המדעית, שבדרך כלל התחילה להתחיל בשנת 1500 עם עבודתו שלניקולאוס קופרניקוס. בהתחשב בכך שזו הייתה תקופה של רכישת ידע מהירה במיוחד במגוון תחומים, זה לא אמור היה להפתיע שבין השנים 1610 עד 1675, הטלסקופים השתפרו עד כדי כך שהטבעות של שבתאי לא רק ניכרו ככאלה, אלא התהדרו בתכונות גרגיריות שכבר ניכרו, גם אם לא ניתן היה לתפוס את בסיסן בזמן.

אחת התכונות הללו היאפער של קאסיני, על שם המדען האיטלקי שגילה זאת. כשאתה מסתכל על תמונה של שבתאי המוצגת מזווית אלכסונית אופיינית, נראה שהטבעות יחד הן ברוחב של כרבע עד שליש מקוטרו הכולל של שבתאי. כשלושה חמישיות מהדרך לקצה החיצוני של הטבעת מקצהו הפנימי, מופיע פער כהה כתוצאה מכוח המשיכה של מימה שבתאי הסמוך שיבש את אלמנטים הטבעתיים.

• הפער בקאסיני הוא כ -3,000 מייל, בערך רוחב ארצות הברית היבשתית.

הטבעות של שבתאי מורכבות ברובן מקרח מים, עם חלקים בודדים שנעים בין שברים זעירים בקוטר מטר עד לרוחב של יותר מ -10 מטרים. יש למעשה שבע טבעות נפרדות בסך הכל. בנקודות מסוימות במסלולו של שבתאי, הטבעות "קצוות" כפי שהן נראות מכדור הארץ ולכן קשה יותר להמחשהן ממצפי הכוכבים הארציים.

​החל משנת 2019 התפאר שבתאי ביותר מ -60 ירחים. לוויינים טבעיים אלה מגוונים ביותר בגודל ובהרכב. הגדול שבהם,עֲנָק, גדול מכוכב הלכת מרקורי, והוא הירח השני בגודלו במערכת השמש שמאחורי ירח צדק גאנימד. הוא מוקף באווירה צפופה מספיק כך שתופעת הערפיח, או האובך, אכן תועדה.

חלק מהירחים הקטנים חולקים מאפיינים עם מרכיבי הטבעות, מכיוון שהם עשויים בעיקר גם מקרח. לאחד מהם, Iapetus, יש חצי כדור כהה מאוד (חצי) וצד אחד בהיר-לבן, מה שמעניק מראה "ייחודי של רוצח".

​שבתאי עשוי בעיקר ממימן והליום, שבמקרה הם גם שני האלמנטים העיקריים בכוכבים. יש מדענים הסבורים שאם צדק ואולי אפילו סטורן היו מצליחים להיפרד מעט יותר בתקופת ההכנה שלהם, יתכן שהיה להם פוטנציאל להתפתח לכוכבים בפני עצמם ימין.

לשבתאי אין משטחכְּשֶׁלְעַצמוֹ, המורכב בעיקר מגז. בדומה לכדור הארץ ולשאר כוכבי הלכת הארציים, יש לו גרעין נוזלי המוקף בשכבה מוצקה של ניקל וברזל מחוץ לליבה. כוח המשיכה ה"פנימי "שלו גדול מעט יותר מכדור הארץ למרות המסה הרבה יותר גדולה של שבתאי, בעיקר בגלל שצפיפות כדור הארץ כל כך נמוכה.

כאשרוויאג'ר 1 ו -2בדיקות חלל הושקו על ידי ארצות הברית זו מזו, כאשר השנייה התרוממה בשנת 1981, המדענים צפו שפע של ידע חדש, מכיוון שהגששים אמורים לעבור קרוב מאוד לרוב כוכבי הלכת החיצוניים במערכת השמש לראשונה זְמַן. הם לא התאכזבו, ושבתאי הוכיח את עצמו כממשיך לשמש כסביבת למידה אסטרונומית עשירה מאוד.

בנוסף לתמונות הירח והשטח שצילמו מלאכת הוויאג'ר, החללית קסיני (על שם... ניחשתם נכון) צילם מספר עצום של תמונות בין השנים 2005 ל -2017, ובו דגימה גם את מאפייני השדה המגנטי של שבתאי, לפני שכוח המכונה האלגנטית נגמר לבסוף.

תאר לעצמך מה קורה מנקודת מבטו של כדור הארץ כאשר צופה מסתכל על אחד מכוכבי הלכת החיצוניים לאורך תקופה של חודשים או שנים. מכיוון שמסלולו של כוכב הלכת החיצוני גדול בהרבה, כדור הארץ "תופס" את הגוף החיצוני ללא הרף, ואחרי זמן מה השמש, כדור הארץ וכדור הארץ המדובר שוכבים בקו ישר.

ואז, כדור הארץ מתחיל לנוע בכיוון ההפוך כשהוא משלים את מסלולו, יחסית לקו זה, בעוד שכוכב הלכת החיצוני ממשיך בקשת עצלה משלו. שישה חודשים לאחר מכן, כדור הארץ שוב נע באותו כיוון בסיסי כמו כוכב הלכת החיצוני.

סכום הפעילות הזו הוא כי ביחס לכוכבי הרקע חסרי התנועה לכאורה, שבתאי ב נראה שזמנים נעצרים, הופכים כיוון בשמיים למספר חודשים ואז חוזרים למקובל תְנוּעָה.

נקראת תנועה שמימית לאחור לכאורה זותנועה מדרגת. כפי שניתן היה לצפות, זה היה מבלבל ביותר בקרב צופים מוקדמים שהאמינו שכדור הארץ, ולא השמש, ישב במרכז מערכת השמש.

אם לשאר כוכבי הלכת לקח זמן רב בדיוק סביב השמש כמו כדור הארץ (כלומר, 365 ימי כדור הארץ), החיצוני אלה היו נעים במהירות מדהימה בחלל - אם כי, ניתן, ניתן לטעון שהם כבר לַעֲשׂוֹת!

המהירות המשיקיתvשל גוף בתנועה מעגלית קשור למהירות זוויתיתωעל ידי המשוואהv = ωr, איפהωהוא ברדיאנים לשנייה או במעלות מידה לשנייה. המשמעות היא שהמהירות שכוכב הלכת נע ביחס ישר למרחקו מהשמש. אם המהירות הזוויתיתωהיו זהים לכל כוכב לכת, סטורן, שהוא רחוק פי כעשרה מהשמש מכדור הארץ, היה נע בחלל במהירות גבוהה פי 10.

האסטרונום יוהנס קפלר קבע באמצעות מתמטיקה קפדנית וחקר אליפסות (מכיוון שכוכבי הלכת נעים במסלולים אליפטיים ולא מעגלים לחלוטין) כיריבוע התקופה ("שנה") של כל כוכב לכת הוא פרופורציונלי לקוביית הציר החציוני של מסלולו. פירוש הדבר שניתן לחזות את "השנה" של כוכב הלכת הן מהצורה והן ממרחק מסלולו, ונתונים הביאו היטב את התחזיות של קפלר לאורך זמן.

כיום האנושות מחזיקה בידע עצום ומפורט אודות מה הם הכוכבים וכוכבי הלכת, ממה הם עשויים, מאיפה הם באים וכמה הם זקנים, השמים הם כל כך משכנעת נושא קסום כי מיסטיקה ופולקלור סביב ההשפעה לכאורה של הצבת גופים אסטרונומיים על אירועים אנושיים היא תעשייה של מיליארדי דולרים המכונה אַסטרוֹלוֹגִיָה. אם כי בעיקר למטרות בידור בחלקי ההורוסקופ היומיים בעיתונים, יש אנשים שמתייחסים ל"שלטים "מהשמיים ברצינות רבה.

שבתאי חצה, או עבר את קבוצת הכוכבים מזל קשת לאורך שנת 2019. מעבר שבתאי במזל קשת התחיל בתור התקדמות (קדימה), פנה לאחור באפריל, וחזר לתנועת התקדמות בספטמבר. לשבתאי לוקח בערך 2 וחצי שנים לעזוב לחלוטין את אחת מ -12 קבוצות הכוכבים האסטרולוגיות ולכנס לשנה הבאה.