עמוד הבית > מדעי כדור-הארץ והיקום > אסטרונומיה [מדעי החלל] > גרמי שמים > מערכת השמש
מטח : המרכז לטכנולוגיה חינוכיתאוניברסיטת תל אביב. בית ספר לחינוך. המרכז לחינוך מדעי וטכנולוגי



תקציר
על כוכב הלכת שבתאי, המפורסם בזכות הטבעות המרהיבות שמקיפות אותו.



כוכב הלכת שבתאי
מחבר: ד"ר יואב יאיר


כדור ענקי, ערפילי וצהבהב, עטור טבעות מבריקות וירחים מופלאים - זהו כוכב-הלכת שבתאי.
קר מאוד בשבתאי ורוחות עזות נושבות בו, האוויר מסוכן לנשימה וחגורת הקרינה סביבו יכולה לצלות כל מי שמעז להתקרב.
למרות כל אלה, שבתאי מציע את אחד המראות המדהימים, עוצרי הנשימה, בכל מערכת השמש.

תעודת זהות

שם: שבתאי (סאטורן)
סוג: כוכב-לכת, השישי במרחק מהשמש
קוטר בקו-המשווה: 120,536 ק"מ
מסה: פי 95.2 ממסת כדור-הארץ
צפיפות: 0.71 גרם/סמ"ק
כוח-משיכה: גדול ב-10/1 משל כדור-הארץ
מרחק ממוצע מהשמש: 1,429 מיליון ק"מ
הרכב: גזי, אטמוספרה: מכילה בעיקר מים ואמוניה
זמן הסיבוב העצמי (אורך היממה): 10 שעות ו-40 דקות
זמן ההקפה סביב השמש (אורך השנה): 29.424 שנות-ארץ
ירחים: ידועים 20
טמפרטורה: בפסגות העננים: 180- מעלות

גודלו של שבתאי

שבתאי הוא כוכב-הלכת השני בגודלו במערכת השמש. רק כוכב-הלכת צדק גדול ממנו.
צורתו של שבתאי פחוסה ודומה יותר לאליפסה מאשר לכדור.
לתמונה על גודלו של כוכב הלכת שבתאי

הרכבו של שבתאי

שבתאי שייך לקבוצת כוכבי-הלכת הגזיים. במרכזו יש ליבה סלעית קטנה. סביב הליבה נמצאת מעטפת של מימן מתכתי (זהו הגז מימן, שבלחץ העצום ששורר בתוך שבתאי, הופך למוצקַ).
מעל שכבה זו נמצאים מימן והליום במצב נוזלי. השכבה החיצונית ביותר היא האטמוספרה, ובה עננים העשויים מחומרים שונים, כמו מים ואמוניה.

כוח-משיכה

שבתאי הוא כוכב-לכת גזי, חסר קרקע מוצקה. המסה שלו ענקית - פי 95.2 מזו של כדור-הארץ. בכל כוכבי-הלכת הגזיים מקובל לקבוע את כוח-המשיכה לפי ערכו בגובה, שבו הלחץ האטמוספרי זהה לזה שבפני כדור-הארץ, כלומר: לחץ של 1 אטמוספרה. בגובה זה בשבתאי כוח-המשיכה גדול בעשירית מזה של כדור-הארץ. כוח-המשיכה של שבתאי מחזיק את עשרות הירחים והטבעות שסביבו.

מסלולו של שבתאי מסביב לשמש

מרחק מהשמש
שבתאי הוא כוכב-הלכת השישי במרחק מן השמש. הוא רחוק ממנה 9.5 יחידות אסטרונומיות, כלומר, פי 9.5 מן המרחק שבין כדור-הארץ לבין השמש. "שכניו" של שבתאי הם כוכבי-הלכת צדק ואורנוס.
לתמונת מסלולם של כוכבי הלכת סביב השמש

זמן ההקפה סביב השמש (אורך השנה) -
למסלול של שבתאי סביב השמש יש צורה של אליפסה, בדומה למסלוליהם של רוב כוכבי-הלכת.
הזמן שעובר עד ששבתאי מבצע הקפה אחת סביב השמש נמשך... כמעט 30 שנות-ארץ!
כשבכדור-הארץ חולפת שנה, שבתאי עובר רק דרך קצרה מאוד במסלולו סביב השמש.

סיבוב עצמי (אורך היממה)-
לשבתאי יש אמנם שנה ארוכה מאוד, אבל היממה שלו קצרצרה: שבתאי משלים סיבוב אחד סביב עצמו תוך 10 שעות ו-40 דקות בלבד.

מערכת הירחים של שבתאי

מערכת הירחים הגדולה והמורכבת ביותר במערכת השמש שייכת לשבתאי: עד היום ידועים יותר משלושים ירחים. ירחיו של שבתאי הם עולמות קטנים של קרח וסלע, וקוטרם נע מ-20 ק"מ ועד ל-5000 ק"מ. על פניהם נתגלו מכתשים, חריצים מוזרים ובקעים, שמעידים על כך שלפחות חלק מירחי שבתאי עברו התנגשויות והתרסקויות.

הגדול בירחים והמרשים ביניהם הוא טיטאן, שפניו מוסתרים באובך כתום של תרכובות אורגניות: טיטאן, נתגלה במאה ה-17 על-ידי האסטרונום ההולנדי הויגנס. במאה ה-20 התגלה לחוקרים שלטיטאן יש אטמוספרה המכילה חנקן ומעט גזים אחרים. חלליות וויאג'ר שחלפו לידו ב-1981 גילו עוד שפע של תרכובות אחרות. על פניו של טיטאן יש כנראה אוקיינוס עצום העשוי מפחמימנים שונים (תרכובות של מימן ושל פחמן). ביולי 2004 תגיע החללית קאסיני-הויגנס לטיטאן ותחקור אם קיימים בו תנאים, היכולים לאפשר חיים.

הערת עידכון
מאת מערכת הספריה הווירטואלית:

גישושית החלל הויגנס נחתה על פני הטיטאן בינואר 2005, אתר סוכנות החלל האירופית מביא עדכונים וצילומים מפני הירח טיטאן.



הטבעות של שבתאי

כל כוכבי-הלכת הענקיים, המשתייכים לקבוצת כוכבי-הלכת הגזיים (כמו אורנוס ונפטון), מוקפים בטבעות. אך הטבעות של שבתאי הן היפות מכולן: הן רבות ורחבות, מתנוצצות באור מסנוור ומשתרעות למרחקים.

לשבתאי אלפי טבעות, וביניהן מרווח גדול וכהה, הקרוי "רווח קאסיני" על שמו של האסטרונום שגילה אותו בשנת 1675.

מהן הטבעות וכיצד הן נוצרו?
החלקיקים המרכיבים את הטבעות הם גושי קרח ואולי גם אבנים, שגודלם בין גודלו של גרגר אבק לזה של בית מגורים. אלה הם מעין ירחים קטנטנים, הטסים במהירות במסלול קבוע סביב שבתאי.

כיצד נוצרו חלקיקי הטבעות?
החוקרים משערים, שמקורם של חלקיקי הטבעות הוא באחד הירחים או באסטרואיד שהתקרב מאוד אל שבתאי, והתפורר לרסיסים בשל כוח המשיכה של כוכב-הלכת. לפי השערה אחרת, אלה הם רסיסי ירחים, שבעבר הרחוק התנגשו זה בזה והתרסקו.

מזג האוויר על פני שבתאי

סערות ומערבולות.
באטמוספרה של שבתאי, כמו בזו של צדק, ישנם עננים המסודרים בפסים צבעוניים. עננים אלה מורכבים מאמוניה ומתרכובות גפרית. סערות עזות ורוחות חזקות נושבות באטמוספרה, ויוצרות מערבולות.

מחקר

שבתאי היה כוכב-הלכת המרוחק ביותר שהכירו האסטרונומים הקדומים. היה זה גלילאו גליליי, שבשנת 1610 הבחין לראשונה בטבעותיו של שבתאי. הוא גילה אותן בשעה שצפה בשבתאי באמצעות הטלסקופ. אבל הטבעות נראו לו, מבעד לעדשת הטלסקופ הפשוט שעמד לרשותו, כמו בליטות מוזרות של כוכב-הלכת... חמישים שנה מאוחר יותר, בשנת 1660, זיהה האסטרונום ההולנדי הויגנס את ה"בליטות" כטבעות.

ביקורי חלליות בשבתאי
החללית פיוניר 11 הייתה הראשונה שהגיעה לשבתאי: היה זה בשנת 1979. היא עברה סמוך לאטמוספרה של שבתאי וביצעה מדידות ותצפיות רבות על הטבעות. היא גילתה שני ירחים חדשים ואף טבעת בהירה ובלתי-מוכרת.
לתמונת החללית פיוניר

הביקור השני בשבתאי היה של שתי חלליות וויאג'ר בשנים 1980 ו-1981. הן עברו קרוב לאזור הטבעות ומצאו ש"רווח קאסיני" המפורסם מכיל עוד 100 טבעות חדשות!
וויאג'ר 1 ו-2 שידרו אלפי תמונות של ירחי שבתאי, ובעיקר של הירח הגדול טיטאן.

באוקטובר 1997 המריאה החללית קאסיני – הויגנס בדרכה לשבתאי. היא אמורה להיכנס למסלול של שבתאי ביולי 2004. החללית קאסיני תקיף את שבתאי, ירחיו וטבעותיו במשך כ-4 שנים. החללית קאסיני אמורה לשחרר את החללית הויגנס אל האטמוספרה של הירח טיטאן. החללית הויגס מצוידת בחיישנים ובציוד מיוחד לחיפוש עדויות לתהליכי חיים הדומים לאלו שהיו בעבר הרחוק על פני כדור הארץ.
בינתיים החללית קאסיני משגרת תמונות מרהיבות על כוכב הלכת שבתאי.

אגדות וסיפורים

שמו הלועזי של שבתאי הוא "סאטורן". במיתולוגיה הרומית היה סאטורן אחד מהטיטאנים (הענקים), שהיו בניו של אורנוס מאשתו גאיה. מתוך פחד מילדיו כלא אותם אורנוס בתהום אפלה ועמוקה שנקראה "טרטארוס". למרות תחינותיה של גאיה, סירב אורנוס לשחרר את בניה.
יום אחד החליטה גאיה לשחרר את בנה סאטורן, שהיה הענק האחראי על הזמן. סאטורן שנא את אורנוס אביו ובהזדמנות הראשונה פגע בו ופצע אותו. אורנוס קילל את בנו ואמר לו שיום יבוא וילדיו ידיחו אותו מכס המלכות. אולם סאטורן התעלם מן הקללה. הוא הדיח את אביו מכס המלכות, שחרר את אחיו הטיטאנים ונתן לכל אחד מהם נחלה למלוך בה. הוא התחתן עם רייה, והיא ילדה לו ילדים רבים. סאטורן נתקף פחד שקיללת אביו תתממש, ולכן נהג לבלוע את כל הילדים שילדה רייה. למרות תחנוניה, הוא סירב לרחם עליהם.
היא חיבלה תחבולה: אחרי שילדה היא עטפה סלע גדול בבד ואמרה לסאטורן שזהו התינוק החדש... סאטורן הפתי נפל בפח ובלע את הסלע. התינוק ניצל וגדל להיות יופיטר, שעתיד להיות מלך האלים.
יופיטר מרד באביו ולחם בו ובאחיו הטיטאנים. לאחר כעשר שנים הוא ניצח בקרב וזכה להיות מלך האלים. סאטורן, האב המובס, ברח לאיטליה ועזב את האולימפוס, משכן האלים.

ביבליוגרפיה:
כותר: כוכב הלכת שבתאי
שם  התקליטור: המסע המופלא אל החלל : מסע וירטואלי לחקר היקום
מחבר: יאיר, יואב (ד"ר)
עורכת התקליטור: סביר, בילי
תאריך: 2001
הוצאה לאור: מטח : המרכז לטכנולוגיה חינוכית; אוניברסיטת תל אביב. בית ספר לחינוך. המרכז לחינוך מדעי וטכנולוגי
הערות: 1. ניהול מדעי ודידקטי : ד''ר רחל מינץ.
2. ניהול הפיתוח: שי ליטבק.
3. תחקיר ועריכה: בילי סביר.
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית