مقدمه:

در جلساتِ هفتگیِ انجمن اخترشناسی شیراز، معمولاً سؤالات زیادی مطرح می‌شود که بعضی را می‌توان در هنگامِ جلسه پاسخ داد و بعضی هم به بعد موکول می‌شود. یکی از این موارد، سؤال خانم ارادت در جلسه‏‌ی هفتگیِ 27 مهرماه 1399 بود. ایشان سؤال کردند که آیا می‌توان از روی ظاهرِ سیاره مریخ، به وضعیتِ فصول در آن پی برد یا نه؟ من جواب این سؤال را نمی‌دانستم. اما، این پرسش من را به سمتِ سؤال دیگری معطوف کرد. چطور می‌توان برای سیاره‏‌ی زحل این کار را انجام داد. در این مقاله‏‌ی کوتاه می‌خواهم به سؤال دوم پاسخ دهم.

پاسخ سؤال:

برای رسیدنِ به جوابِ این سؤال در ابتدا به تعریفِ هندسیِ فصل در سیارات می‌پردازم.

مطابق با شکل 1، تغییرِ زاویه‏‌ی α ی سیاره در طیِ گردش به دورِ خورشید، باعث ایجادِ فصل در سیاره می‌شود. با انتخابِ نیم‏کره‏‌ی شمالیِ سیاره به‌عنوان مبنا، دسته‌بندی زیر برای فصول قابل‌ارائه است.

بهار: از α = 0 به α = α_min، تابستان: از α = α_min به α = 0، پاییز: از α = 0 به α = α_max و زمستان: از α = α_max به α = 0.

نکته‏‌ی اصلیِ این تعریف، نیازِ به دانستنِ زاویه‏‌ی استوایِ سیاره با خورشید (α) است. اما، آنچه برای سیاره‌ای دیگر در بهترین حالت از زمین قابل‌مشاهده است، زاویه‏‌ی بینِ استوای سیاره با زمین (β) است. بنابراین، سؤال پرسیده شده، بدین‌صورت تغییر می‌یابد. آیا زاویه‏‌ی قابل‌مشاهده از زمین برای استوای سیاره‌ای دیگر، بیان‌گرِ فصول در آن سیاره خواهد بود؟ یا اینکه آیا بین α و β رابطه‌ای همسو وجود دارد؟

در ادامه، چند تصویر از سیاره‏‌ی زحل به نمایش درآمده است.

شکل 2، اندازه و علامتِ زاویه‏‌ی β را برای سه نقطه طی مدتِ حدودِ یک سال نشان می‌دهد. بنابراین، سنجشِ این زاویه برای زحل آسان است. ارتباطِ α و β هم در شکل 3 آمده است.

دقت در شکل 3، نشان می‌دهد که سیاره در حال حرکت از α = α_min به α = 0 است. ازینرو، فصل در آنجا تابستان است. اما، زاویه‏‌ی β حولِ آن در حال نوسان است که داده‌های تجربیِ حاصل از مشاهده و برآورد هندسی، چندان دقیق نیست اما، روند را بدرستی نشان می‌دهد. همچنین، شکل 3 نشان می‌دهد که با اندازه گیری β،گرچه با یک تلسکوپِ کوچک (در اینجا، ماکستوف-کاسگرین 90 میلی‌متری)، برای 2 سال می‌توان وضعیتِ فصل در سیاره‏‌ی زحل را درک کرد. الگوی این برآورد در جدول 1 آورده شده است.

برای استفاده از الگوی جدول 1، نگارنده در این دو سال، داده گیری را حدوداً از سه ماه پیش از مقابله تا سه ماه پس‌ازآن انجام داده است. یعنی شروع از زمانی که زحل قبل از روشن شدنِ هوا در اوج ارتفاعش باشد تا زمانی که همچنان بتواند بعد از تاریکی هوا در اوج قرار گیرد. با توجه به شکل 3، متوسطِ β در سال 2019 برابر است با °25.5- و متوسطِ β در سال 2020 می‌شود °22.7-. درنتیجه، اختلاف این دو عدد 2.8+ است و متناظر با جدول 1 فصل تابستان خواهد بود.