אורט – מד"צים בפיסיקה
Transcription
אורט – מד"צים בפיסיקה
אורט – מד"צים בפיסיקה אוגדן אסטרונומיה ] מהדורה ,1יוני [ 2005 נכתב ע"י עפר ירון © 2002-2005 Russell Croman © 2002-2005 Russell Croman © NASA – Cassini-Huygens תוכן עניינים .1הקדמה ... 3 .2פעילויות ... 4 .2.1רשימת פעילויות ... 4 .2.2פירוט פעילויות -הערות ודגשים נוספים ... 8 .2.3פירוט פעילויות -מסמכים נדרשים למהלך השיעור ולחלוקה ... 11 ... 36 .3.1רשימת אתרי אינטרנט וספרות מומלצים ... 37 .3.2כדור הארץ ... 38 .3.3ירח ... 39 .3.3.1מופעים ... 39 .3.3.2תיאוריות היווצרות ופגיעות ... 40 .3.3.3ליקוי ירח ... 41 .3.4השמש ככוכב ביקום ... 42 .3.4.1השמש שלנו ... 42 .3.4.2מבנה והתפתחות כוכבים ... 43 .3.5מערכת השמש ... 46 .3.6גופים קטנים במערכת השמש ... 48 .3.7טלסקופים ... 49 .3.8כיפת השמיים – קבוצות ,מזלות ומפות כוכבים ... 50 .3.9הכרות עם היקום – מבנים ומרחקים ... 53 .3חומר רקע ותיאוריה 2 .1הקדמה אוגדן זה נכתב לשרת הן את המורים בהדרכתם את המד"צים וכמובן את המד"צים בהדרכתם את התלמידים בבתי הספר .מטרתו העיקרית של האוגדן לפרט במדויק את הפעילויות השונות ומעבר לכך לספק מידע תיאורטי בסיסי על מבחר נושאים. ריכוז הפעילויות מובא בפרק .2בתחילה מובאת רשימה המפרטת באופן מרוכז ומתומצת את נושאי הפעילויות – הנושאים לדיון ,מהלך הפעילות וחומרים נדרשים כמו גם חומר עזר ומסמכים לחלוקה .לאחר הרשימה מפורטים מספר דגשים נוספים לפעילויות השונות )סעיף (2.2ולאחר מכן ריכוז המסמכים הקשורים בפעילויות השונות )סעיף .(3.3חלק מהמסמכים מכילים הסברים תיאורטיים היכולים לשמש את המדריך לליווי השיעור ,או גם כסיכומי נושאים לחלוקה לתלמידים .מסמכים אחרים מכילים תשבצים ,שאלונים וכד' לביצוע במהלך השיעור. פרק 3מספק הסברים נוספים בתחומים נבחרים אשר קשורים כמובן לפעילויות השונות .אין טעם להתייחס במסגרת אוגדן זה לכל הנושאים הרלוונטיים ,וברור שכמות המידע עצומה .לכן ,מובאת בסעיף 3.1רשימה של אתרי אינטרנט מומלצים וספרים מומלצים בעברית .אנו ממליצים למד"צים לפנות לאתרים אלו ולאחרים ,לקרוא בספרים ולחפש מידע נוסף בנושאים הקשורים בפעילויות ,מעבר למה שנאמר בכתה ע"י המורים ומעבר להסברים המופיעים כאן .המידע כיום בתחום האסטרונומיה וחקר החלל רב וזמין וכדאי לנצל זאת. אנו תקווה שתיהנו מהפעילויות השונות ושתמצאו עניין בעולם מרתק זה -עולם האסטרונומיה והאסטרופיסיקה .אנו יכולים לספר לכם ,שמעבר לתכנים המעניינים ולמשמעויות הפילוסופיות המרחיקות לכת ,מתאפיין עולם זה בכך שהוא אחד מתחומי הפיסיקה הבודדים אשר חובקים נושאים פיסיקליים כה רבים ומחברים אותם .מעבר לכך ,מקדמת האסטרופיסיקה את הידע של המדעים והטכנולוגיה בכלל .למשל ,ההבנה שלנו אודות האטום והגרעין ,התקדמה במידה ניכרת בזכות הניסיונות להבין כיצד "פועלים" כוכבים וכיצד נוצרים כל היסודות אותם אנו מכירים; מדידות וניסויים המבוצעים ממעבורות חלל מלמדים אותנו באופן ישיר על כדור הארץ עצמו והאטמוספירה בה תלויים חיינו וטיבם. מרחבי מערכת השמש והחלל שמעבר לה הם האוקיינוסים של העתיד ,בהם נמצא עצמנו מתיירים ומשייטים -למטרות ידע והישרדות גם יחד. בהצלחה. 3 .2פעילויות 2.1רשימת פעילויות להלן רשימה מרוכזת של הפעילויות .סדר הפעילויות כפי שמופיע אינו מחייב אבל בהחלט מומלץ .פירוט הפעילות מסביר בקצרה את מהות הפעילות ומהלך השיעור .בנוסף ,מצוין הציוד הנדרש לכל פעילות )באופן מדויק( ,כולל הדפים הנדרשים לחלוקה .בטור האחרון מפורטים אמצעי הדרכה מומלצים הכוללים מסמכים שאינם בהכרח לחלוקה אלא יכולים להועיל בליווי השיעור .הסברים ודגשים נוספים לחלק מהפעילויות מובאים בסעיף .2.2 יש לשים לב ,רשימה זו נועדה לשמש גם את מורי המד"צים )ולא רק את המד"צים המעבירים את החומר בבתי הספר( ולכן מצוינים גם אמצעי הדרכה ודגשים ללימוד המד"צים ,שאינם רלוונטיים למד"צים בבתי הספר )למשל קטעים מקלטות וידיאו ומצגות( .כמובן שהמד"צים יכולים למצוא בעצמם חומר עזר ,לבנות מצגות ולהשיג אמצעים לליווי העברת החומר לתלמידים בבתי הספר. נושא פעילות פירוט – מהלך השיעור -נושאים לדיון .1 רקטות וטילים הקשר לאסטרונומיה – סקירת משימות חלל .הסבר חוק IIIשל ניוטון – פעולה ותגובה .דוגמאות מחיי יום יום ,עקרון הנעה רקטית ,הסבר הצורך בכמויות עצומות של דלק )דוגמאות-מעבורת(, היסטורית הנעה רקטית )סינים וכו'(. .2 הרצאת ידע 2פעילויות: בכתה – סרגל תלוי על חוט דיג – הנעה ע"י פליטת אוויר מבלון .תחרות בין הקבוצות! בחוץ – הדגמת טיל מים. מבוא לאסטרונומיה ,כדה"א – סיבוב עצמי )יום-לילה( וסביב השמש )עונות השנה( ,הגדרות כוכב וכוכב לכת ,הסבר שמש ,צבירי כוכבים ,ערפיליות ,גלקסיות, סקירה של מע' השמש. מטרת ההרצאה – יישור קו וחשיפת הנושאים. אופציונאלי :ביצוע תשבץ כדה"א )על חשבון חלק מההסברים(. 4 ציוד נדרש + מסמכים לחלוקה לכל 2-3תלמידים: אטבים ,סרגל פלסטיק, בלונים ,סלוטייפ. כללי: חוט דיג 2 ,קנקלים )ליטר וחצי או שניים(, מסמרים )אורך 5ס"מ( ופטיש ,פקק גומי המתאים לפתח הקנקל ,משאבה טובה וסיכת ניפוח. לכל זוג תלמידים, מסמכים: .1סיכום נושא כדה"א .2תשבץ כדה"א אמצעי הדרכה ומסמכי עזר שקף היסטורית הנעה רקטית. ]מחשב +ברקו. מצגות [ ppt כדורסל/גלובוס. .3 ירח – מופעים וליקויים .4 ירח – פגיעות ומכתשים .5 בניית טלסקופ שובר אור הסבר מופעי הירח ,הקפה וסיבוב עצמי. מהלך הפעילות :צביעת כדורי הקלקר ושיפודם .לאחר שמתייבש ,סיבוב הירח על רקע הבריסטול השחור +עבודה בזוגות -סיבוב הירח סביב כדה"א כאשר החצי הלבן מופנה לכיוון קבוע . הסבר גדלים ומרחקים :הצגת קנה מידה כדה"א – ירח באמצעות כדורסל והקלקר. )מרחק הירח מכדה"א גדול פי 10 מהיקף כדה"א (.מתוך כך ההבנה מדוע ליקויים )הסתרות( הם נדירים. לכל זוג תלמידים: כדור קלקר בינוני – קוטר ~6ס"מ, שיפוד עץ, סלוטייפ, צבע גואש שחור ומכחול, מס' בריסטולים שחורים לכל הכיתה. ]וידאו וטלוויזיה. מסע במע' השמש – קלטת ,1פרקים [.3,4 כדורסל. דגשים :לצבוע בתחילת השיעור ,ייבוש כך שהשיפוד תקוע באופן בו מבוצעות הסימולציות )למנוע נזילת צבע לצד הלא צבוע(. הסבר היווצרות מע' השמש -קריסת הערפילית הסולרית ,תקופת ההפצצה הגדולה ,מונחים :אסטרואיד -מטאור- מטאוריט ,משמעות האטמוספרה והיעדרותה ,מוצא הירח ,סכנות פגיעה, הסבר אור וצל ) (terminatorבתצפית בירח. לכל הכיתה: 2-3שקיות גבס, גיגית, כפפות גומי, פנס בעל הארה חזקה. ]וידאו וטלוויזיה. – SPACEפרק ,1קטע היווצרות מע' השמש[. מהלך הפעילות :לישת גבס בתבנית, זריקת אבנים בגדלים שונים לתוך הגבס )והוצאתם!( ,ייבושו ,הוצאתו מהתבנית והארה מזוויות שונות בחדר חשוך לחלוטין. דגשים :לישת הגבס וזריקת האבנים בתחילת השיעור )חצי שעה לפחות להתייבש( ,לבצע בחוץ .למהול במים בזהירות ,לא יותר מדי מים! אח"כ הסברים ובסוף הדגמת ההארה. מבוא – חשיבות הטלסקופ במסגרת המהפכה המדעית של המאה ה ,17 היסטוריית טלסקופים )הנס ליפרשיי ,1608גלילאו ,1609קפלר ,1611ניוטון ,(... 1680סוגי טלסקופים )שוברים, מחזירים ,קטדיופטרים( ,התמקדות בשוברי אור והצגת אופן ההכנה. להשאיר לפחות 50דקות לבנייה וצפייה. תחרות בין הצוותים – קריאת טקסט באמצעות הטלסקופים מסוף הכתה. 5 לכל 3-4תלמידים: מקרן שקפים. עדשה מרכזת – אורך מוקד 50-30ס"מ, קוטר 5ס"מ, עדשה מרכזת – אורך מוקד 5ס"מ ,קוטר 5 ס "מ , בריסטול שחור )לפחות ,(50*50 פלסטלינה ,סלוטייפ, מהדק ,מספריים. שקפים :מהלך קרניים בשובר אור ,הוראות הכנה. .6 בניית דגם מע' השמש .7 תרגיל נאס"א .8 שמש והתפתחות כוכבים סקירת הפלנטות – ארציות ,גזיות. מאפייני הפלנטות לצורך בניית דגם: מרחקים ,גודל ,צבע .הדגמת קנה המידה – מרחקים ביחס לגודל. הפנייה לאתרי אינטרנט... בניית הדגם בצוותים )של 2/3תלמידים(. כל צוות בונה פלנטה או יותר בהתאם לכמות התלמידים והזמן .מתן יד חופשית לתכנון )צבעים ,גדלים ומרחקים( ולאחר מכן צביעת הכדורים ומיקומם. דגשים :רצוי לצבוע ולמקם הדגם בחוץ, על פני מרחק גדול ככל שניתן ) 1AU=1mלמשל(. ביצוע תרגיל נאס"א .עבודה אישית, לאחר מכן דרוג בקבוצות ומתן פתרון וחישובי סטיות. לכל 4-5תלמידים: מקרן שקפים. 10כדורי קלקר בכל הגדלים, צבעי גואש )חום ,צהוב, כחול ,ירוק ,אדום,(... מכחולים ,כוסות חד- פעמיות ,פלסטלינה, 10שיפודי עץ ,סרגל. שקף צבעוני של מע' השמש וטבלת נתוני הפלנטות. לכל תלמיד ,מסמכים: .1מבוא למע' השמש .2אתרי אינטרנט מומלצים לכל תלמיד מסמך התרגיל. "התייר בגרם השמים הזר" )באמצעותו ניהול הדיון(... ניהול דיון אודות תנאים על גרמי שמים שונים והשפעתם עלינו .התייחסות להשלכות של חוסר אטמוספרה ,שינוי מסה וגודל. ו/או הסבר שמש ומדידת קוטרה מסמך: הסבר שמש )מבנה ,מאפיינים ,ריאקציות גרעיניות ,ספקטרום אלקטרומגנטי וכו'(, לכל זוג תלמידים, מסמכים: ווידאו וטלוויזיה, מקרן שקפים. התפתחות כוכבים על קצה המזלג ולאחר מכן פתרון תפזורת שמש ותשבץ התפתחות בזוגות/שלשות .לשקול פרס סמלי לזוג המנצח ,להגברת העניין והריכוז. .1סיכום שמש, .2תפזורת שמש, שקפי שמש ואוריון. או :מדידת קוטר השמש – מיקום נייר כסף עם חור במרכזו בגבהים של 70,100,150ס"מ מעל לרצפה ומדידת קוטר הדסקה )דמות השמש( המתקבלת על הרצפה .חישוב הקוטר באמצעות יחסים במשולשים דומים )תוך ידיעת המרחק לשמש(. אופציונאלי :הקרנת קטעי ווידאו על השמש... 6 להתפתחות כוכבים: .3סיכום התפתחות, .4תשבץ התפתחות. למדידת קוטר השמש: לכל זוג – נייר כסף ) גודל ,( A4 נייר A4רגיל ,חוט, עפרון ,סרגל. .9 SOHO+CME )פליטות מסה מהשמש( .10מפות כוכבים מהות תחום ה ,space weather השפעות פעילות שמש על אזור כדה"א, חללית ה ,SOHOמטרותיה )חקירת מבנה פנימי של השמש ,קורונה ורוח השמש( ,LASCO ,מסלולה ומשמעות נקודות לגרנז'. פעילות מדידת מהירות CMEע"ס סדרת תמונות אמיתיות. )להשאיר לפחות 45דק' לחישובים(. מטרת הפעילות :יצירת מפת שמים מסתובבת ) (planisphereותרגול השימוש בה. הסברים :מע' קואורדינאטות שמימיות, קטבים ומשווה שמימיים ,זניט ,מרידיאן, מישור המילקה. הרכבת מפת השמים המסתובבת ותרגול השימוש בה ע"י ביצוע השאלון המחולק. לכל זוג תלמידים: עפרון, סרגל קטן ) 15ס"מ(, מחשבון. מסמכים: .1סדרת התמונות .2הוראות וסיכום הפעילות. לכל זוג תלמידים: בסיס המפה - ,planisphere-bottom חלק מסתובב מצולם על גבי שקף - ,planisphere-top40 קרטון ,A4דבק ) ,(UHUמחבר נייר נפתח )נחושת( ,מחזק חורים ,סלוטייפ, מספריים. מסמך הפעילות – סיכום מונחים +שאלון. 7 שקפים: זוהר הקוטב , פוסטר , SOHO תמונות LASCO שקפים: קואורדינאטות שמימיות דוגמת מפת שמים 2.2פירוט פעילויות -הערות ודגשים נוספים • פעילות – 1רקטות וטילים .מטרת הפעילות ,מעבר לכיף שבבניית ה"טילים" והתחרות בין הצוותים, להבין את העיקרון מאחורי הנעה רקטית של פעולה ותגובה .כוח החומר הנדחף לאחור הוא המספק את הכוח לטיל לנוע קדימה .את הכוח ניתן להגדיל ע"י הגברת המהירות )תאוצה( בה נדחף החומר לאחור או הגדלת כמות החומר )מסה( .בהקשר לבניית "טילי" הבלונים בכתה ,ניתן לדון בגורמים המשפיעים על איכות/יעילות הטילים – מרכז כובד ,חיכוך עם החוט הנושא ,אופן פליטת האוויר לאחור וכו' .יש להיזהר בהדגמת טיל המים .ל"נפח" בזהירות את קנקל המים תוך שמירה על כיוון נכון כלפי מעלה כך שהפקק והמים יעופו במדויק כלפי הרצפה ולא לצדדים! • פעילות – 3ירח :מופעים וליקויים .יש לוודא שכל זוג מתרגל הצגת מופעי הירח האחד לשני ,כאשר ברור הכיוון ממנו הארת השמש ,כלומר הכיוון אליו מופנה הצד המואר .ניתן לציין ולהסביר ,שבסימולציית הצגת המופעים ,אנו מתעלמים מהסיבוב העצמי של הירח ,ובפועל ,מסתובב הירח סביב צירו כאשר הוא מפנה לכדה"א כל הזמן את אותם הפנים ,כלומר זמן השלמת סיבוב עצמי זהה לזמן ההקפה את כדה"א. במידה והמופעים ברורים ,ניתן להסביר גם את משמעות הליקויים )ראו בפרק רקע תיאורטי( ולהראות מדוע לא מתרחשים ליקויים בכל חודש באמצעות הצגת קנה מידה נכון של גדלים לעומת מרחקים .מרחק הירח מכדה"א פי עשרה מהיקף כדה"א וניתן להראות זאת בכתה. • פעילות – 4ירח :פגיעות ומכתשים .יש ליצור תבנית גבס שלא תהיה רטובה מדי כי אז זמן הייבוש ארוך מדי ,אלא בדיוק במידה שתאפשר יצירה טובה של "מכתשים" באמצעות זריקת אבנים לתוכה .על כל תלמיד להוציא מיידית את האבן שזרק לתבנית ויש להשתדל ליצור כיסוי כמה שיותר מלא של פגיעות על כל שטח התבנית ,ובגדלים שונים .בזמן שהתבנית מתייבשת ניתן להסביר את הרקע התיאורטי – מדוע רואים כל כך הרבה מכתשי פגיעה בירח )חוסר אטמוספרה( ,תיאוריות להיווצרותו ,ההפצצה הגדולה במערכת השמש הקדומה וכד' .בסוף ,כשהתבנית יבשה ,להוציאה מהכלי ולהאיר מזוויות שונות בחדר חשוך לחלוטין ,להמחשת משחקי האור והצל – בדיוק כפי שרואים בצפייה דרך טלסקופ באזור הקו המפריד בין האור לחושך בירח שאינו מלא. • פעילות – 5בניית טלסקופ שובר אור .יש לוודא שהעדשות איתן עובדים נכונות – מרכזות )כלומר קמורות( ובאורכי מוקד נכונים .העינית )אליה מוצמדת העין( בעלת אורך מוקד של 5ס"מ – אותה שמים בקצה הגליל באורך 20ס"מ ,ועדשת ה"עצמית" )הפונה לגוף בו צופים( בעלת אורך מוקד של 30או 50 ס"מ )ובהתאם לכך אורך הגליל שמייצרים מהבריסטול( .הגדלת הטלסקופ מתקבלת מהחישוב :אורך מוקד העצמית חלקי אורך מוקד העינית .השלב הרגיש ביותר הוא מיקום העדשות בקצות הגלילים – יש לשים לב שהעדשה מאונכת לגמרי לציר הגליל – אחרת ,מעבר הקרניים בהתקן האופטי שמייצרים לא יהיה מדויק מספיק ותתקבל דמות מעוותת )או שלא תיראה בכלל( .הטלסקופ שאנו בונים מייצר דמות הפוכה ולכן בעייתי לשימושים קרקעיים .אם מנסים לקרוא טקסט עדיף שהוא ייתלה הפוך ואז ייראה ישר דרך הטלסקופ. 8 • פעילות – 6בניית דגם מערכת השמש .הדגם שאנו בונים אינו בקנה מידה נכון – גדלים ומרחקים, אלא מטרתנו להראות באופן כללי לפחות את הבדלי הגדלים בין חברי כל קבוצה – פלנטות ארציות והענקים הגזיים בנפרד ,תוך הדגשת הצבעים ,מאפיינים מיוחדים וכד' .ניתן להוסיף לכל פלנטה אינדיקציה לגבי נטיית ציר הסיבוב העצמי וכל מאפיין ייחודי אחר )כגון הטבעות המרשימות של שבתאי ועוד( .לאחר שממקמים את הדגם בחוץ ,וקובעים את סקאלת המרחקים ,למשל שיחידה אסטרונומית אחת ) ( AUשווה מטר אחד בדגם ,ניתן לציין לשם ההמחשה ,שהכוכב הקרוב ביותר לשמש שלנו )כלומר ה"שמש" השכנה לשמש שלנו( מצויה במרחק של בערך 60,000ק"מ מאיתנו ,כלומר במרחק גדול מהיקף כדה"א .אם למשל ,יחידה אסטרונומית הייתה בסביבות 15מ' בדגם שלנו )ואז כל מערכת השמש עד לפלוטו הייתה משתרעת על פני חצי קילומטר לערך( ,הכוכב הקרוב ביותר לשמש שלנו היה יוצא בערך בנורבגיה שבצפון אירופה .זו מידת ה"ריקנות" שבין הכוכבים באזור כמו סביבת השמש שלנו בגלקסיה. • פעילות – 7תרגיל נאס"א .מטרת התרגיל ,מעבר לתכנים הקשורים באסטרונומיה ,להראות עד כמה יעילה יותר עבודה וחשיבה בצוות )לפחות ברוב המקרים( .לאחר סיום ביצוע התרגיל באופן אישי ובקבוצות ,ולאחר שכל אחד סיים לחשב את סה"כ הסטיות האישיות והקבוצתיות ,יש להציג על הלוח את הערכים הבאים :מקסימום ומינימום סטיות אישיות מבין כל התלמידים ,ומקסימום ומינימום סטיות קבוצתיות מבין כל הקבוצות בכתה .ברוב המקרים – הסטיות הקבוצתיות תהיינה קטנות מהסטיות האישיות .יש להסיק מכך על התועלת שבחשיבה קבוצתית )"סיעור מוחות" בקבוצה( .לאחר מכן רצוי לנהל דיון אודות הגורמים שיכולים להשפיע על תנאי החיים בגופים שונים ,כאשר הבסיס לדיון הוא המופיע במסמך "תייר בגרם השמים הזר". • פעילות – 8מדידת קוטר השמש .יש לשים לב שמתקבלת דמות עגולה ככל האפשר של השמש על גבי הנייר המונח על הקרקע .מדידת קוטר הדמות צריכה להיות בדיוק מרבי .חשוב לא לבלבל בין יחידות – רצוי שהעבודה כולה תתבצע בס"מ. • פעילות - 9מדידת מהירות התקדמות מסה הנפלטת מהשמש .פעילות זו בעלת אופי עוד יותר מדעי/מתמטי ועלולה להיות טיפה מורכבת אולם מהווה אתגר ומדגימה מספר נקודות .ראשית ,כל תחום ה " – space weatherמזג אוויר חללי/שמשי" הוא תחום מאוד חשוב אשר הולך ומתפתח .יש משמעות רבה בניטור )מעקב אחר( רוח השמש ובמיוחד פליטה של פלסמה )פלסמה היא גז טעון חשמלית( אנרגטית יותר כתוצאה מהתפרצויות שמש למיניהן ,שכן חלקיקים אנרגטיים אלו אשר מגיעים לכיוון כדה"א יכולים להשפיע על מכשירים רבים – הן לוויינים והן מכשירים ורשתות חשמל על פני השטח. בפעילות זו המטרה למדוד ,על סמך סדרת תמונות אמיתיות את המהירויות בהן נעות פליטות מסה שכאלו .לפי המהירות ניתן להסיק כמה זמן לוקח ל"רוח" שכזו להגיע אל כדה"א .מבחינה מתמטית – הנוסחה היחידה שצריך להבין היא שהמרחק שווה למכפלת המהירות בזמן . x = vt -מרחק כדה"א לשמש הוא כ 150מיליון ק"מ ,ואם למשל מהירות הרוח מהשמש היא כ 400ק"מ לשנייה ,הזמן שלוקח x 150 ⋅106 km = להגיע לכדה"א הוא= 375000sec : v 400km / sec 9 = tשהן כ 4ימים לערך )ביממה 3600 × 24 שניות – החישוב ברור .(?...החישובים אינם מסובכים ונותנים תחושה של עבודה מדעית אמיתית – ביצוע מדידות על סמך תוצאות תצפית אמיתיות והגעה למסקנות חשובות )למשל זמן ההגעה לכדה"א – זהו זמן ההתרעה להיערך למה שצריך( .אם יש זמן ,ניתן למדוד מרחקים על סמך מאפיין אחר בתמונות ולראות האם מגיעים לתוצאות דומות .גם זה מלמד שיטת עבודה מדעית אמיתית – ריבוי מדידות כדרך להגיע לתוצאות יותר מדויקות ואמינות .בביצוע החישובים יש לשים לב שלא לבלבל בין יחידות – ק"מ, ס"מ ,שניות וכו'. • פעילות – 10בניית מפת כוכבים מסתובבת והתנסות שימוש בה .גם פעילות זו דורשת ריכוז רב ובהחלט מורכת ומעניינת .המטרה להתנסות בעבודה עם מפת שמים מסתובבת ולהיווכח כיצד ניתן להכיר ולזהות את מיקום הכוכבים בכיפת השמים במהלך השנה .מפות שמים רגילות ,כפי שניתן למצוא בספרים למשל ,טובות לצופה מקו רוחב מסוים על פני כדה"א אבל רק בחודש מסוים ובשעות מסוימות. מפת שמים מסתובבת גם כן מיועדת עבור צפייה מקו רוחב מסוים אבל מתאימה לכל חדשי השנה ולכל השעות במהלך הלילה – זו בדיוק מהות הגלגל המסתובב – מעבר בין תאריכים ושעות .בניית המפה פשוטה ביותר; השימוש קצת מורכב ולכן השאלון לגרום לתלמידים להתנסות בשימוש במפה .מי שמצליח לענות על השאלות בהצלחה – יודע להשתמש במפה .יש להשאיר מספיק זמן להתמודדות עם השאלון )לאחר ההסברים המקדימים ובניית המפות( .יש לשים לב :המפות המסופקות מתאימות לקו רוחב 40 צפון ואילו ישראל מצויה סביב קו רוחב .32למרות זאת – ההבדלים קטנים ובהחלט ניתן להשתמש במפות אלו להתמצאות בכיפת השמים כפי שנראית מכאן. 10 2.3פירוט פעילויות -מסמכים נדרשים למהלך השיעור ולחלוקה במרבית הפעילויות או שנדרש לחלק דפים לחניכים לביצוע בפעילות עצמה ,או שניתן ובהחלט רצוי להיעזר בדפים כלשהם לליווי והעברת הפעילות )או שני הדברים יחדיו( .כאן אנו מביאים באופן מרוכז את המסמכים הקשורים לכל פעילות ,לפי סדר הפעילויות כפי שמופיע ברשימת הפעילויות )סעיף .(2.1זכרו כי לגבי חלק מהנושאים קיימים הסברים נוספים בפרק 3 – חומר רקע ותיאוריה .ריכוז המסמכים כאן ולא כחלק מהרקע התיאורטי בא לשם הנוחות ,כך שלקראת כל פעילות ניתן להבין בבירור אלו מסמכים נדרשים לחלוקה ואלו מומלצים לליווי השיעור .ברור לחלוטין שאתם יכולים ואף מוזמנים להביא איתכם לשיעור כל חומר נוסף ולהיעזר בו ,בהתאם למה שקראתם והנושאים בהם התעניינתם לקראת הפעילות )ראו סעיף - 3.1 רשימת אתרי אינטרנט וספרות מומלצים(. ,ומסמך לחלוקה לחניכים מסומן: שימו לב :מסמך לליווי שיעור מסומן כך: )מסמכי הליווי מובאים לפני המסמכים לחלוקה באם שניהם קיימים בפעילות(. 11 . פעילות – 1רקטות וטילים: .1דוגמאות מהיסטוריית "הנעה רקטית" מכונת ~100 BC ,Hero ~100 ADניסויים סינים בצינורות במבו ממולאים מעין חומר נפץ – 1232מלחמת הסינים במונגולים מאות 15 – 13התפשטות לאירופה... ולאחר מכן – שימושים למטרות לא צבאיות בלבד ,מדע ,תעופה וחקר חלל... 12 פעילות – 2הרצאת ידע – כדה"א: .1סיכום -כדור הארץ סביב צירו ובמסלולו סביב השמש לליווי השיעור ולחלוקה • כוח המשיכה כדה"א מפעיל כוח על גופים הנמצאים עליו ובסביבתו. כוח המשיכה הוא המקנה את תכונת הכובד של גופים .זוהי משמעות המלה משקל. לגוף מסוים כמות חומר מסוימת ,כלומר – מסה .אותה מסה תשקול יותר על כדה"א מאשר על הירח כי כדה"א גדול יותר ולכן מפעיל כוח כובד חזק יותר. כל הגופים בחלל מפעילים כוח משיכה .עוצמת הכוח תלויה בגודלו של הגוף .כמו כן תלוי כוח המשיכה במרחק מהגוף )למשל ,כוכב( .ככל שמתרחקים מהכוכב המפעיל את כוח המשיכה כך הולך ונחלש כוח המשיכה. • תנועות כדה"א כדה"א סובב סביב עצמו )סביב ציר דמיוני העובר דרך הקטבים(. כדה"א מקיף את השמש .מישור הסיבוב נקרא – מילקה. שתי התנועות האלה מבוצעות בעת ובעונה אחת. כדה"א סובב ממערב למזרח .השמש זורחת תמיד מכיוון מזרח. סיבוב שלם נמשך 24שעות. היום והלילה מתחלפים לסירוגין כתוצאה מסיבוב של כדה"א סביב עצמו. קו ההארה הוא תחום המפריד בין היום ללילה. • נתיב השמש בשמים ברגע הצהרים השמש נמצאת בשיא הקשת – רום הרקיע. אורך הקשת היומית משתנה במשך השנה :בקיץ – ארוך ובחורף – קצר. בקיץ השמש נמצאת בכיפת השמים גבוה יותר מאשר בחורף. זניט – הנקודה הגבוהה ביותר בשמים ,בדיוק מעל לראשנו. המקומות על גבי כדה"א בהם השמש יכולה להיראות בזניט נמצאים ברצועה המשתרעת בין קו רוחב 023.5צפון לקו רוחב 023.5דרום. 0 השמש בישראל לעולם לא תהיה בזניט )אלא רק דרומית לו; קו הרוחב של ישראל .( 32 • זמן ומקום כדה"א מחולק ל 24אזורי זמן. רוחבו של כל אזור זמן הוא כ 15אורך. ההבדל בזמן בין אזור אחד למשנהו הוא שעה אחת. קווי הגבול בין אזור זמן אחד למשנהו מקבילים בד"כ לקווי האורך. מדינות גדולות משתרעות על פני מספר אזורי זמן. 0 13 קו התאריך הבין-לאומי :קו אורך 0180נמצא מול קו אורך ) 0העובר בדיוק בגריניץ' שבלונדון - אנגליה( מצדו השני של הגלובוס .מי שבא ממזרח הקו למערבו "חוזר אחורה" כמעט ביום .מי שבא ממערב למזרח קופץ קדימה ביום )תאריך(. • עונות השנה עונות השנה נבדלות זו מזו במידת החום ,במשקעים ובאורך השונה של היום והלילה. עונות השנה נוצרות כתוצאה משינויים בפניית כדה"א אל השמש. במשך השנה מבחינים ב 4מצבי יסוד החלים ב 4תאריכים שונים : o o o o 23בספטמבר – שוויון הסתיו. 22בדצמבר – מפנה החורף הצפוני .זהו היום הקצר ביותר בכל המקומות השוכנים בחצי הכדור הצפוני. 21במרץ – שוויון האביב. 21ביוני – מפנה הקיץ הצפוני .זהו היום הארוך ביותר בכל המקומות השוכנים בחצי הכדור הצפוני. בימי השוויון אורך היום שווה לאורך הלילה ) 12שעות( בכל המקומות בעולם. .2בדף הבא -תשבץ כדה"א -לחלוקה ולעשייה בכתה 14 תשבץ "כדור הארץ במסלולו וסביב צירו" .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 .9 .10 .1אדם העומד על פני כדה"א במקום פתוח רואה עצמו כאילו הוא מוקף במעגל גדול. מעגל זה נקרא קו ה_________. .2תכונה המייצגת כמות חומר .ל ____ זהה יהיה משקל שונה על כדה"א או על הירח. .3קיימים שניים כאלה .אחד בקצה הצפוני ואחד בקצה הדרומי .מקבלים הכי פחות קרינה מהשמש. .4מעטה גזים ונוזלים העוטף את כדה"א שלנו .בין השאר ,גם בזכותו אנו קיימים. .5אם נמשיך צפונה לאורך ציר הסיבוב של כדה"א נגיע לגוף זה .סביבו סובבת כביכול כל כיפת השמים. .6הנקודה הגבוהה ביותר בשמים ,בדיוק מעל לראשנו. .7בכל המקומות לאורכו אותה השעה .לאחד כזה אף שם מיוחד – קו התאריך. .8משך סיבוב אחד של כדה"א סביב צירו נקרא _______ )או בקיצור – 24שעות(. .9כדה"א מקיף את השמש במשך שנה במסלול מעגלי .המישור בו מקיף כדה"א את השמש נקרא מישור ה _______. .10מחלק את כדה"א לצפון ודרום .באזור זה אקלים טרופי בכל עונות השנה ,כלומר "חמים" עד חם. מה המילה אותה מקבלים ? _______________________ ! 15 פעילות – 5בניית טלסקופ שובר אור .1 :הוראות הכנה הכנת טלסקופ שובר אור פשוט התרשים המוכר הקדום ביותר של טלסקופ Giovanpattista della Porta 1608 חומרים : • עדשה מרכזת – אורך מוקד 50-30ס"מ, קוטר 5ס"מ, • עדשה מרכזת – אורך מוקד 5ס"מ ,קוטר 5ס"מ, • בריסטול שחור, • פלסטלינה ,סלוטייפ, • מספריים/סכין יפני ,מהדק ועפרון. אופן הכנה : • אובייקטיב: חותכים מלבן בריסטול -אורך 30ס"מ )עבור אורך מוקד 30או בהתאם( ,רוחב ~20ס"מ )עבור קוטר עדשה .(2πR≈15 ,5 מקבעים עדשת אובייקטיב בקצה אחד של הבריסטול באמצעות רצועת פלסטלינה קטנה ומלפפים את הבריסטול סביבה ליצירת גליל אחיד בקוטרו תוך שימוש בסלוטייפ ומהדק לקיבוע. טיפים ודגשים: • - לפני קיבוע העדשה על הבריסטול רצוי לרכך את הבריסטול לצורה גלילית. - מישור העדשה חייב להיות מאונך לציר הגליל. - רצוי לנקות עדשות טרם הקיבוע בגלילים. עינית: באופן זהה לאובייקטיב ,רק אורך בריסטול 20ס"מ ) ~10ס"מ פחות מאורך החלק הראשון(. 16 רצוי לקבע לעדשה "מסיכה" מהבריסטול השחור המשאירה מפתח עגול בקוטר ~1ס"מ שמרכזו בדיוק במרכז העדשה )מחייב צפייה בציר האופטי ומונע עיוותים(. צפייה : • ניתן לכוון לעצמים רחוקים וקרובים ,תוך החלקת גליל העינית בתוך גליל האובייקטיב לכיוון הפוקוס. אחד הטלסקופים של גלילאו 1609 - צפייה נעימה... .2טקסט לתליה על הקיר ,בכדי להתבונן בו דרך הטלסקופים שנבנו. יש לתלות את הדף עם הטקסט בכיוון כפי שמופיע כאן )שהרי בטלסקופ שובר האור הפשוט שבנינו מתקבלת דמות הפוכה( ולעמוד עם הטלסקופים במרחק של כ 6מטרים מהדף )מקצה לקצה של כתה ממוצעת( .ניתן להגדיר תחרות קצרה בין הצוותים – הראשון שקורא בהצלחה את הטקסט באמצעות הטלסקופ שיצר. שרדינגר 1887 - 1961 למעשה ,המשימה אינה כל כך לראות את מה שאף אחד עדיין לא ראה; כי אם לחשוב את מה שאף אחד עדיין לא חשב, על זה אשר הכול רואים. 17 פעילות – 6בניית דגם מערכת השמש: .1ריכוז מאפייני תשעת כוכבי הלכת ,גודלם היחסי וצבעם )לשם בניית הדגם( קבוצת הענקים הגזיים קבוצת הפלנטות הארציות שימו לב :בתמונות אלו גדלי הפלנטות היחסיים נכונים לכל קבוצה בנפרד .אין להשוות גדלים בין קבוצה אחת לשנייה. מרחק ][AU השמש - רדיוס ]רדיוסי ארץ[ מסה ]מסות ארץ[ זמן הקפה ]שנים[ זמן סיבוב טמפ' פני מספר ירחים השטח עצמי ],Cמ-עד[- 5800 ""9 25יום 109 332,800 - חמה 0.39 0.38 0.05 0.24 59יום נטיית מישור סיבוב נטיית ציר סיבוב עצמי - - -180 ,430 0 7 0.1 צפיפות ]גר'/סמ"ק[ 1.410 0 5.43 נוגה 0.72 0.95 0.89 0.61 243יום 480 0 3.394 177.4 0 5.25 ארץ 1.0 1.00 1.00 1.00 24שע' -60 ,70 1 0.000 23.45 0 5.52 מאדים 1.5 0.53 0.11 1.88 24.5שע' -150 , 10 2 1.850 25.19 0 3.95 צדק 5.2 11 318 11.86 10שע' -160 ,130 <80 1.308 3.12 0 שבתאי 9.5 9 95 29.46 11שע' -185 <30 2.488 26.73 0 אורנוס 19.2 4 17 84.00 17שע' -200 ~15 0.774 97.86 0 1.29 נפטון 30.1 4 17 164.80 16שע' -220 ~8 1.774 29.56 0 1.64 פלוטו 39.5 0.18 0.002 248.60 6.4יום -230 1 17.15 0 הצגת נטיות הסיבוב העצמי של כוכבי הלכת )ביחס לניצב למילקה( – ניתן לתת ביטוי גם בדגם. 18 2.03 1.33 ) 0.7צף במים!( 2.03 .2ניתן להיעזר גם בזה בכתה – שמש ,הפלנטות וסימניהן כמו כן ,ניתן להוסיף את הסימנים המיתולוגיים לצד כל גוף(. שמש חמה )מרקורי( נוגה )וונוס( ארץ מאדים 19 )המחשה טובה של הגוונים; צדק )יופיטר( שבתאי )סאטורן( אוראנוס נפטון פלוטו 20 .3מסמך -מבוא למערכת השמש ,לחלוקה מבוא למערכת השמש כללי :מערכת השמש שלנו מורכבת מכוכב ממוצע למדי לו אנו קוראים שמש ותשעה כוכבי הלכת )פלנטות( :חמה )מרקורי( ,נוגה )ונוס( ,ארץ, מאדים )מרס( ,צדק )יופיטר( ,שבתאי )סטורן(, אורנוס ,נפטון ואחרון חביב ,פלוטו .כמו כן ,ישנם במע' השמש ירחים רבים הסובבים סביב הפלנטות השונות ,הרבה שביטים ,ואסטרואידים, ובין כל הגופים חלל שאף הוא אינו ריק לחלוטין ואנו קוראים לו התווך הבין-פלנטארי .השמש היא מקור חזק ביותר של קרינה אלקטרומגנטית, בעיקר בצורה של אור וחום. ומה מסביבנו :הכוכב השכן הקרוב ביותר לשמש הוא מסוג ננס אדום ושמו פרוקסימה קנטאורי, במרחק 4.3שנות אור מהשמש .כל מע' השמש כמו גם הכוכבים שמסביבה סובבים כולם סביב מרכז הגלקסיה שלנו ,דסקה ספיראלית )כלומר במבנה דמוי זרועות( המכילה בערך 200מיליארד כוכבים )שמשות( אותה אנו מכנים בשם שביל החלב )על שום השביל הבהיר הנראה בכיפת השמים במקום חשוך מאוד ובלילה בהיר(. ליד הגלקסיה שלנו סובבות שתי גלקסיות שכנות קטנות הנראות מחצי כדור הארץ הדרומי .הן נקראות ענני מגלן הגדולים וענני מגלן הקטנים .הגלקסיה הגדולה הקרובה ביותר אלינו נקראת אנדרומדה .בדומה לגלקסיה שלנו, גם זו גלקסיה ספיראלית אך היא מסיבית יותר ומרוחקת מעל שני מיליון שנות אור מהגלקסיה שלנו .כל הגלקסיות כמו גם שלנו נעות במהירות עצומה דרך התווך הבין-כוכבי/גלקטי. תנועת הפלנטות :הפלנטות ,מרבית ירחי הפלנטות והאסטרואידים )גושי סלע שלא התגבשו לידי יצירת פלנטה( סובבים סביב השמש באותו הכיוון ,במסלול כמעט מעגלי לגמרי .במבט מטה לכיוון הקוטב הצפוני של השמש, סובבות הפלנטות בכיוון מנוגד לכיוון השעון .הפלנטות סובבות את השמש על גבי או ליד מישור מסוים הנקרא המישור האקליפטי )או מילקה( הוא מישור סיבובו של כדה"א סביב השמש .פלוטו הוא מקרה מיוחד מכיוון שמסלולו סביב השמש מוטה מאוד ) 18מעלות ביחס למישור האקליפטי( וכמו כן מסלולו אליפטי מאוד ,כלומר מוארך ,הרבה יותר מכל שאר הפלנטות .בגלל שכך ,בחלק ממסלולו ,קרוב פלוטו לשמש יותר מאשר נפטון .ציר הסיבוב של מרבית הפלנטות כמעט מאונך למישור האקליפטי .יוצאי הדופן הם אורנוס ופלוטו הסובבים על צידם כביכול כפי שניתן לראות בתמונה. 21 הרכב :השמש מכילה 99.85%מכל החומר של מערכת השמש! הפלנטות ,שנוצרו מאותו ענן הגז והאבק ממנו נוצרה גם השמש )ענן זה נקרא הערפילית הסולרית( ,מכילות רק 0.135%ממסת כל מערכת השמש .צדק מכיל יותר מכפליים כמות החומר שקיימת בכל הפלנטות האחרות יחדיו .שאר הגופים במע' השמש ,הירחים ,שביטים, אסטרואידים והתווך הבין-פלנטארי מכילים את 0.015%הנותרים .היסודות הנפוצים ביותר לפי הסדר הם :מימן, הליום ,חמצן ,פחמן ,ניאון ,חנקן ,מגנזיום ,סיליקון ,ברזל ,עופרת ,ארגון וכו'. התווך הבין פלנטארי :כמעט כל נפחה של מע' השמש נראה כחלל ריק .למעשה ,זהו התווך הבין-פלנטארי והוא רחוק מלהיות ואקום ריק במלוא מובן המילה .תווך זה ,כמו גם החלל בין כוכבים וגלקסיות ,מכיל צורות שונות של אנרגיה ולפחות שתי צורות חומר :גז ואבק .האבק מורכב חלקיקים מוצקים מיקרוסקופים והגז שברחבי מע' השמש הוא בעיקרו פלסמה ,חלקיקים טעונים – פרוטונים ואלקטרונים הזורמים החוצה מהשמש בשטף הנקרא רוח השמש .לרוח השמש השלכות רבות על המתרחש ברחבי מע' השמש .המשטח במרחב בו פוגשת רוח השמש את התווך הבין-כוכבי שמבחוץ נקרא הליופאוזה .זהו גבול בצורת טיפה המציין את קצה השפעת השמש במרחב ,בערך 100יחידות אסטרונומיות מהשמש )להזכירכם ,יחידה אסטרונומית – AUהיא המרחק הממוצע בין כדה"א והשמש ,בערך 150מיליון ק"מ( .המרחב שבתוך גבול ההליופאוזה ,המכיל את השמש וכל שאר מע' השמש נקרא הליוספירה .לשמש שדה מגנטי חזק והוא השולט בכל מרחב מע' השמש ,למעט באזורים הקרובים לחלק מהפלנטות להן שדה עצמי משלהן )הגובר מקומית על השדה המגנטי של השמש(. הפלנטות הארציות :הפלנטות הארציות הן ארבעת הפלנטות הפנימיות ,הקרובות יותר לשמש :חמה ,נוגה ,ארץ ומאדים .הן נקראות כך מכיוון שיש להן פני שטח מוצקים ,בדומה לכדה"א ,וגם גודלן דומה לגודל כדה"א .לנוגה ,ארץ ומאדים אטמוספרות משמעותיות ,בעוד לחמה אין אטמוספרה כלל ,בדומה לירח שלנו .הפלנטות הארציות מורכבות בעיקר סלעים ומתכות ,בעלות צפיפויות גבוהות יחסית ,סיבוב איטי )סביב צירן( וללא טבעות סביבן. הפלנטות הגזיות הענקיות :ארבעת הפלנטות החיצוניות :צדק ,שבתאי ,אורנוס ונפטון .נקראות כך בגלל שגודלן עצום ביחס לפלנטות הארציות והן מורכבות גז ,בעיקר מימן והליום )אלו הרי היסודות השכיחים ביותר ביקום כולו( .אין להן פני שטח מוצקים כך שלא ניתן לנחות עליהן! ייתכן שרק בליבה/גרעין של חלקן הרכב מוצק .סביב הפלנטות הגזיות סובבים הרבה ירחים ,בעלי פני שטח מוצקים דווקא ואף טבעות המורכבות חלקיקים רבים בגדלים שונים ,עשויים בעיקר קרח "מלוכלך" .מערכת הטבעות המשמעותית ביותר היא זו שסביב שבתאי ,שאכן מפורסם בטבעותיו המרשימות .לפלנטות הגזיות צפיפויות נמוכות ,קצב סיבוב מהיר יחסית ואטמוספרות משמעותיות ועמוקות בעלות דינאמיקה חזקה )סערות וכד'(. בין מסלולו של מאדים למסלולו של צדק אזור עשיר מאוד באסטרואידים ,גופי סלע בגדלים שונים המרחפים להם בחלל .אזור זה נקרא חגורת האסטרואידים .כמובן ,קיימים אסטרואידים נוספים באזורים אחרים ברחבי מע' השמש ,בין הפלנטות השונות ומעבר להן. 22 פעילות – 7תרגיל נאס"א – אבודים בירח: .1פתרון התרגיל – דרוג והסברים )לעיני המדריך בלבד!!! במתן הפתרון והדיון(. פתרון תרגיל – NASAעם דרוג והסברים תאור התרגיל והסיטואציה מופיע בדף לחלוקה. דרוג אישי דרוג קבוצתי סטייה אישית דרוג נאס"א סטייה קבוצתית הסבר קופסת גפרורים 15 מזון מרוכז 4 17מ' חוט ניילון 6 שימושי – טיפוס ,קשירות וכד' משי למצנחים 8 הגנה מקרני שמש מכשיר חימום נייד 13 2אקדחים 11 ארגז חלב 12 2מכלי חמצן50 , ק"ג כל אחד מפת כוכבים אין צורך אלא אם בצד הלא מואר. דרך אפשרית להנעה עצמית. גרסה פחות נוחה לאוכל המרוכז. חיוני )ויש לזכור -המשקל שישית(. הכלי העיקרי לניווט. 1 3 רחף הצלה )מתנפח עצמאית( מצפן מגנטי 14 25ליטר מים 2 זיקוק אור 10 תרמיל עזרה ראשונה )כולל סיכות הזרקה( משדר מופעל ע"י אנרגיית השמש חסר תועלת – אין חמצן לקיום בעירה. חיוני לאנרגיות נדרשות לגוף. הניפוח העצמי )בקבוק גז דחוס( יכול לשמש להנעה. השדה המגנטי בירח אינו מוצפן – אין שימוש. מניעת התייבשות .איבוד הנוזלים משמעותי בצד המואר. סימון מצוקה כאשר הספינה בטווח ראיה. שימושי .בייחוד אם ישנה התאמה לחליפה ויכולת הזרקת תרופות וויטמינים. 9 7 לתקשורת עם הספינה ,אך שידור וקליטה מוגבלים במרחק. 5 .2בדף הבא -תרגיל נאס"א -לחלוקה לכל תלמיד. 23 תרגיל – NASAאבודים בירח אתם צוות בחלל ! עפ"י התכנית המקורית הייתם צריכים להיפגש עם ספינת האם על צדו המואר של הירח ,אך בגלל תקלות טכניות נאלצה החללית שלכם לנחות נחיתת חרום במרחק 200ק"מ ממקום הפגישה. בזמן הנחיתה ניזוק רוב ציוד החללית ,ומכיוון שהמשך קיומו של הצוות תלוי בפגישה עם ספינת האם עליכם לבחור את החפצים החיוניים ביותר שיעזרו לכם לעבור ולשרוד את מסע 200הקילומטרים. מצורפת רשימה של 15פריטים שלא ניזוקו .תפקידך לסדרם לפי חשיבותם לצוות כך שיוכל להסתייע בהם כדי להגיע למקום המפגש. דרג/י – 1לפריט החשוב ביותר – 2 ,לבא אחריו וכך הלאה עד – 15הפריט הכי פחות חיוני. דרוג אישי דרוג קבוצתי סטייה אישית דרוג נאס"א )למילוי במתן התשובות( קופסת גפרורים מזון מרוכז 17מ' חוט ניילון משי למצנחים מכשיר חימום נייד 2אקדחים ארגז חלב 2מכלי חמצן50 , ק"ג כל אחד מפת כוכבים רחף הצלה )מתנפח עצמאית( מצפן מגנטי 25ליטר מים זיקוק אור תרמיל עזרה ראשונה )כולל סיכות הזרקה( משדר מופעל ע"י אנרגיית השמש סיכום סטיות : 24 סטייה קבוצתית הסבר )למילוי בזמן הדיון( .3כללי התנהגות ודגשים לתייר בגרם השמים הזר – לניהול דיון לאחר תרגיל נאס"א. לקוח מתוך אתר פרחי מדע – תיירות במערכת השמש. כדור הארץ הוא מקום מאד ייחודי -הוא סביבה טבעית התומכת חיים .אולם ,גרמי שמיים אחרים לא נועדו לתפקיד זה ,עליכם לדעת למה לצפות וממה להיזהר. מה מצפה לכם בגרם שמים ,שבו אין אטמוספרה? o אין מה לנשום! בשום פנים ואופן אל תורידו את חליפת החלל ,אפילו אם נורא תרצו לדעת איזה ריח יש לירח! o אין לחץ! אין אפילו המושג לחץ ברומטרי -אין סביבה גזית ,אז אין לחץ בכלל .ברגע שתוריד את חליפת החלל, תתפוצץ כמו בלון שנופח יותר מדי! o "מזג אוויר" קיצוני! בגלל חוסר אטמוספרה "מזג האוויר" של הירח הוא מאד חריג :מ 125 -מעלות צלסיוס ביום ,ועד 170 מעלות מתחת לאפס בלילה )באזור קו המשווה של הירח(. כאשר מדברים על טמפרטורות בכוכבי לכת ,שחסרה להם אטמוספירה ,אז בעצם מדובר על הטמפרטורות של הקרקע )הרי לא יכולה להיות טמפרטורה למה שבכלל לא קיים!( o אין מים! מים ,אם בכלל יש על פני הירח ,לא יכולים להיות במצב צבירה נוזלי בגלל העדרה של האטמוספירה על פני הירח .הכתמים הכהים הנראים מכדור הארץ על פני הירח אינם אוקיינוסים וימים של מים ,אלא מישורים שטוחים שנוצרו כתוצאה מהתפרצות של זרמי לבה. o שמים שחורים אפילו ביום! דמיינו לעצמכם -על רקע השמים השחורים אתם רואה אינסוף כוכבים בהירים שלא מנצנצים וגם השמש מסנוורת! מוזר ,נכון? )חשבו ,מדוע? ואם אתם רוצים לבדוק את עצמכם -בקרו בשעורי בית הספר לאסטרונומיה "אסטרונומיה עם אוויר"( o אין קול! בגלל חוסר האטמוספרה ,אין תווך ,שבו יכולים להתפשט גלי הקול! זהו עולם הדממה הנצחי! מה מצפה לכם בגרם השמים ,שהמסה שלו שונה מהמסה של כדור הארץ? o שינוי במשקל! 25 בירח משקלכם פוחת פי ) ! 6מדוע? -חשוב!( לכאורה העובדה הזו יכולה לשמח את מרבית בני האדם - להוריד את המשקל בלי דיאטה… אבל כמו שמראה הניסיון ,לוקח מספר ימים להתרגל למשקל החדש ולא ליפול בהליכה .אגב ,תמיד כדאי ,לפני שתצאו לאיזשהו גרם שמים ,לבדוק מה יהיה משקלכם על פני הגוף שבחרתם )"משקלך בפלנטות אחרות"( מה מצפה לכם בגרם שמים ,שהקוטר שלו שונה מהקוטר של כדור הארץ? o שינוי בטווח הראיה. טווח הראייה ,או במילים אחרות :המרחק אל האופק ,הוא בירח רק 2.5ק"מ ) 5ק"מ בכדור הארץ!(, בגלל שקוטר הירח קטן פי 4מזה של כדור הארץ) .שיעור "טרמפ אל האופק" ( קחו בחשבון את העובדה הזו והיזהרו לא להתרחק מהמעבורת שלכם יותר מ -2ק"מ ,כי יש סכנה שתלכו לאיבוד .המצפן בירח לא פועל בגלל שדה מגנטי חלש מדי ולא מוצפן. פעילות – 8שמש והתפתחות כוכבים בדפים הבאים: .1סיכום נתוני שמש כלליים -לחלוקה .2תפזורת שמש – לחלוקה ולעשייה בכתה .3תשבץ התפתחות כוכבים – לחלוקה ולעשייה בכתה דמוי שמש מופיע בפרק הרקע התיאורטי ,סעיף .(3.4.2 26 )הסבר/סיכום התפתחות כוכב סיכום – שמש • הגדרות: כוכב )לפעמים נקרא גם כוכב שבת(: מוחזק כגוף שלם ע"י כוח כבידה עצמי. מייצר אנרגיה ופולט קרינה )אור( .המנוע – ריאקציות גרעיניותבמרכז. כוכב לכת )פלנטה(: גם כן ,מוחזק ע"י כוח כבידה עצמי. אינו מייצר אנרגיה .האור הנראה מפניו הוא אור מוחזר ולא אורשמייצר. _______________________________ • השמש שלנו היא כוכב ממוצע למדי ,במסתה ובמידת ההארה שלה .ישנם כוכבים קטנים ממנה עד כדי מאית וישנם הגדולים ממנה עד פי מאה לערך. • רדיוס השמש 695,000 -ק"מ. מעל מאה כדורי ארץ נכנסים בה לאורך הקוטר שלה. כמיליון כדורי ארץ יכולים להיכנס בתוכה )בנפח שלה(. השמש שוקלת פי 330,000מכדור הארץ. • המרחק שלנו מהשמש ,בערך 150מיליון ק"מ ,מרחק הנקרא יחידה אסטרונומית אחת. • השמש ומערכת השמש קיימים בערך 4.5מיליארד שנים. • השמש מורכבת גז לוהט של מימן )מעל ,(70%הליום )מעל (20%ושבריר יסודות הכבדים מהליום )1% .(2% - • הריאקציות הגרעיניות במרכז השמש – היתוך מימן להליום. השמש הופכת בכל שנייה 508מיליון טון מימן ל 504מיליון טון הליום .הפרש המסה משתחרר כאנרגיה )לפי המשוואה המפורסמת של אינשטיין המקשרת בין חומר לאנרגיה(. • לשמש נותרו עוד בערך 5מיליארד שנים עד שתסיים להבעיר את המימן שבתוכה ,אז תהפוך לענק אדום ותבלע גם את כדור הארץ לתוכה )במידה ויהיה קיים עדיין(. • טמפרטורת פני השטח של השמש )שכבה הקרויה פוטוספירה( ,בערך 5800מעלות. הטמפרטורה במרכז 15מיליון מעלות .בטמפרטורה זו יכולות להתרחש ריאקציות גרעיניות. • השמש מאוד פעילה .זאת אנו רואים ע"י הופעתם של כתמי שמש והתפרצויות שמש למיניהן – להבות ענקיות של הגז הלוהט שעולות מעלה ונופלות בחזרה לפני השמש. בנוסף לאור ולחום ,פולטת השמש שטף של חלקיקים טעונים )בעיקר אלקטרונים ופרוטונים( המכונה רוח השמש. רוח השמש מתקדמת במהירויות של מאות ק"מ לשנייה במרחבי מערכת השמש .ביחד עם חלקיקים אנרגטיים יותר ,שמקורם בהתפרצויות על גבי השמש ,יכולים להשפיע בצורה משמעותית על התרחשויות בכדה"א ,החל מקצרי חשמל ,הפרעות ללוויינים ,למערכות רדיו ,תקשורת וניווט ,וכלה ביצירת זוהר הקוטב ) ( auroraהמדהים ביופיו שהוא ביטוי לאינטראקציה עם שכבות באטמוספרה באזור הקטבים המגנטיים של כדה"א. 27 תפזורת שמש .1השמש עשויה בעיקר מיסוד זה. .2התהליכים הגרעיניים המתרחשים במרכז השמש ,שם טמפרטורות ולחץ גבוהים מאוד ,בהם מתחברים גרעיני מימן ליצירת גרעיני הליום נקראים תהליכי ________. .3בערך _____ )מספר( כדורי ארץ יכולים להסתדר זה לצד לאורך קוטרה של השמש, .4ויותר מ _______ כדורי ארץ יכולים למצוא מקום בתוכה. .5כשהשמש פעילה במיוחד מופיעות על פניה נקודות הנראות כהות על רקעה הצהוב-כתום של השמש .נקודות אלה נקראות ______ .____ - )התבוננות וחקירה של אלו היא שגרמה לאסטרונומים להבין לראשונה שסיבוב השמש סביב צירה אינו אחיד – האזורים הקרובים למשווה נעים מהר יותר מהאזורים הקרובים לקטבים(. .6בעוד 5מיליארד שנה לערך ,כשהשמש תסיים להבעיר את רוב ה"דלק " המימני שבתוכה היא תגדל ותתנפח ותהפוך ל ______._______- .7קרינת השמש מתפשטת בגלים לכל הכיוונים ,מקרני גאמה ועד גלי רדיו .כל סוג גל נושא כמות שונה של אנרגיה. תחום הגלים היוצרים את צבעי הקשת שאותם אנו ,בני האדם ,מסוגלים לראות נקרא ___.______- .8הקרינה אותה אנו מרגישים כחום נקראת __.______- .9הקרינה הגורמת לעורנו להשתזף בחוף הים נקראת __._______- .10אטמוספירת השמש החיצונית המשתרעת מפניה והלאה בחלל נקראת _______ ,קורונה בלועזית. .11אור השמש שאנו רואים יום יום מורכב מיחידות זעירות של אנרגיית קרינה הקרויות _________. לוקח לאלו בערך 8דקות להגיע מפני השמש אל כדור הארץ. 28 תשבץ התפתחות כוכבים .11האזור המרכזי של כוכב נקרא גרעין או _______. " .12הדלק" אשר בוער במרכז הכוכב ברוב שנות חייו ואשר בוער בקליפות חיצוניות יותר בשלבי ההתפתחות המתקדמים יותר של חייו. .13אילו רק כוח זה היה משחק תפקיד ,היה הכוכב קורס מיד לכדור קטן מאוד. .14גרעינו של ענק אדום מורכב מיסוד זה .בהתחלה אינו בוער ,אולם כאשר הטמפרטורה עולה ל 100מיליון מעלות לערך הוא מתחיל לבעור במרכז ,כאשר מסביבו כבר בוער המימן. .15כוח המופעל מהמרכז כלפי חוץ ,בזכותו הכוכב אינו קורס ויכול להתקיים מספר מיליארדי שנה. .16כאשר הכוחות בכוכב מאוזנים – הוא אינו קורס ואינו מתנפח הוא נמצא במצב של ____.______- .17כוכב כמו השמש שלנו ההופך מימן להליום במרכזו ואשר נמצא בשלב הארוך והיציב ביותר של חייו נקרא כוכב _____._______- המילה אותה קיבלנו ? ________________ ! וזה נמצא בשלב התפתחות הנקרא _____ , ________ - ומצוי בקבוצת הכוכבים ___________. 29 פעילות – 9מדידת מהירות פליטת מסה מהשמש .1דף הנחיות וביצוע המדידות מדידת תנועת פליטת מסה מהשמש – Coronal Mass Ejection בפעילות זו נבצע פעילות מדעית אמיתית ונחשב את המהירות של המסה הנפלטת מהשמש בתוך אזור העטרה )קורונה( לפי מיקום החומר הנפלט בסדרת תמונות אמיתיות ,כפי שצולמו ע"י מכשיר ה LASCOשעל גבי טלסקופ השמש הלוויני .SOHO .SOlar and Heliospheric Observatory – SOHOפרויקט משולב של סוכנות החלל האירופאית ESAושל הסוכנות האמריקאית .NASAשוגר ב 1995ונמצא במסלול סביב נקודה מסוימת המצויה בין כדה"א והשמש )במרחק של בערך מיליון וחצי ק"מ מכדה"א לעבר השמש( ,כך שישנה ראיה בלתי פוסקת לעבר השמש. מטרת טלסקופ השמש הזה על מכשיריו היא לעזור בחקר המבנה הפנימי של השמש ,לחקור את אזור השפה והאטמוספירה הנרחבת שלה ומקור רוח השמש – אותו שטף של גז טעון )פלסמה( המנשב מהשמש והחוצה אל רחבי מערכת השמש )ההליוספירה( .הגורם המניע את הרוח ופרצי החומר קשור בשדות המגנטיים הסוערים של השמש. על גבי ה SOHOמספר מכשירים הצופים לעבר השמש )ומודדים ספקטרום ,כלומר עוצמת הקרינה באורכי הגל השונים( בסוגי קרינה שונים ,כגון X-ray ,UVואור נראה .כך מתקבלות תמונות שונות ומהשילוב שלהן ניתן ללמוד המון אודות התכונות הפיסיקליות של החומר והתהליכים השונים. .Large Angle and Spectrometric Coronagraph - LASCOמכשיר זה המורכב על גבי ה SOHOמורכב מ ,coronagraphs 3שהם למעשה טלסקופי שמש המסוגלים לבצע הסתרה מלאכותית של אור השמש הישיר )מדמים למעשה ליקוי שמש מלא( ובכך מאפשרים לראות ולמדוד את הקרינה מאזור האטמוספירה וההילה שמסביב לשמש – הקורונה. חישבו מדוע לא ניתן ליצור כאן ,על פני כדה"א ,הסתרה כה יעילה של אור השמש הישיר באמצעות דסקה מסתירה ? ... חומרים לפעילות: סרגל ,עפרון ,מחשבון. אופן הפעילות :מסופקת סדרת תמונות אמיתיות של אזור הקורונה בזמנים שונים. המעגל הלבן במרכז מציין את מיקומה המדויק של השמש ומראה את מידותיה ,העיגול השחור הוא דסקת ההסתרה )מה שמאפשר לראות את אזור הקורונה שמסביב לשמש(. יש להתבונן במאפיין מסוים אשר בחומר הנפלט )לבחור באופן נבון( בכל התמונות ולחשב את מיקומו )המרחק( ביחס לשפת השמש. את המרחק בס"מ על גבי הנייר אפשר לתרגם לק"מ ע"י זה שאנו יודעים את קוטר השמש ומשורטט לנו מעגל השמש .קוטר השמש בערך 1.4מיליון ק"מ. המרחק משפת השמש בק"מ מתקבל ע"י: מרחק אמיתי בק"מ = מרחק נמדד בס"מ כפול קוטר שמש אמיתי בק"מ חלקי קוטר שמש נמדד בס"מ. יש למלא את הפרשי הזמנים )העבירו לשניות( והמרחקים ולחשב את המהירויות בטבלה הבאה: 30 זמנים 08:05 08:36 09:27 10:25 11:23 מרחק אמיתי מהשמש בק"מ הפרש זמנים מרחק מהשמש )בשניות( בס"מ --- הפרש מרחקים אמיתי בק"מ מהירות ממוצעת )בק"מ /שניה( --- --- המהירות הממוצעת היא פשוט הפרש המרחקים מחולק בהפרש הזמנים. s2 − s1 t2 − t1 =v נסו לבצע אותן המדידות לגבי מאפיין אחר בתמונות .האם יש הבדלים? עד כמה מקבלים תוצאות שונות? האם אפשר לאור זה להתייחס ברצינות לתוצאות המתקבלות? קחו מהירות כלשהי שקיבלתם ,ולאור ידיעת מרחק כדה"א מהשמש )זוכרים (1 AU=150*106 km :חשבו כמה ימים ייקח לחומר להגיע לאזורנו) .הזמן = מרחק /מהירות ,וזכרו להעביר שניות לימים.(... החללית SOHO - .2בדף הבא – סדרת התמונות למדידת מהירות פליטת המסה מהשמש 31 SOHO CME Image Sequence: 32 פעילות – 10מפת כוכבים מסתובבת .1דף פעילות – סיכום מונחים ושאלון לביצוע. )החומר לבניית המפות – בסיס המפה והחלק המסתובב ,יינתנו בשיעור( .2בדף השני פתרון השאלון – לחלוקה בתום הביצוע. פעילות מפת כוכבים – סיכום מונחים ושאלון מפות נלקחו מhttp://www.washjeff.edu/physics/plan.html : מונחים: קוטב שמימי צפוני קוטב שמימי דרומי משווה שמימי זניט מרידיאן מישור המילקה :המשכו )היטלו( של הקוטב הצפוני על פני כיפת השמיים .בגלל סיבובו העצמי של כדה"א ,נראים כל הכוכבים סובבים סביב הקוטב השמימי הצפוני ,עולים ממזרח ושוקעים לכיוון מערב. :המשכו )היטלו( של הקוטב הדרומי על כיפת השמיים. :היטלו של קו המשווה על פני כיפת השמיים. :הנקודה אשר בדיוק מעל לראש ,מרכז כיפת השמיים עבור צופה מסוים, 090מעל לקו האופק מכל הכיוונים. :הקו הדמיוני העובר מהקוטב השמימי הצפוני ,דרך הזניט ולעבר הקוטב השמימי הדרומי .הכי טוב לצפות בעצמים בהיותם בסביבות המרידיאן ,אז עוברים דרך פחות אטמוספרה וההפרעות קטנות יותר. :מישור סיבוב כדה"א סביב השמש .במפות שמים מייצג קו מסוים את מישור המילקה ,עליו מסמנים את תנועת השמש על פני כיפת השמים. קבוצות המזלות וכוכבי הלכת מצויים תמיד על קו זה או בסמוך לו. 33 שאלון: )הבהרה :מפת השמים איתה אנו עובדים מותאמת לקו רוחב 040צפון .ישראל מצויה בקו רוחב (032 .1בתאריך 10/9יימצא אלביראו ) - Albireoראש הברבור – ( Cygnusבמרידיאן בסביבות השעה בערב 800 ,לערך מעל לאופק ה . ,כלומר קרוב מאוד ל .2בתאריך 30/1יימצא ביטלג'וז ) (Betelgeuseמקבוצת אוריון ) ( Orionבמרידיאן בסביבות השעה 600 ,לערך מעל לאופק ה . .3העגלה הגדולה ) שהיא חלק מקבוצת הדובה הגדולה – ( Ursa Majorוקבוצת נמצאות האחת מול השניה משני צדי כוכב הצפון -הקרוי בשם הצפוני. והמציין למעשה את הקוטב ה )חורף/קיץ( בשעות הערב ) ,(8,9נמצאת העגלה הגדולה נמוך בשמי .4בתחילת ה האופק הצפוני )ואף מתחתיו -בישראל( ,בעוד הקסיופיאה ) ( Cassiopeiaגבוהה מעל לכוכב הצפון. )חורף/קיץ( בשעות הערב ,נמצאת העגלה הגדולה גבוה בעוד .5בתחילת ה הקסיופיאה נמוכה ממש מעל האופק הצפוני. בערב. .6בתאריך 1/12זורחת קבוצת אוריון בסביבות השעה בהמשך אותו הערב יעלה גם סיריוס ) – Siriusהכוכב הבהיר ביותר .7סמוך לשעה בכיפת השמיים שלנו( מקבוצת כלב גדול ) (Canis Majorמעל לאופק המזרחי. .8כוכבי משולש הקיץ – וגה ) Vegaמקבוצת נבל ,( Lyra -דנב ) Denebזנב הברבור – ( Cygnusואלטאיר ) Altairמקבוצת נשר – ( Aquilaנמצאים כולם ממש מעל לראש, . כלומר סביב הזניט בסביבות השעה 20:00בערב בחודש היא הקרובה ביותר לזניט )מדרום(, .9בתאריך 10/4בשעה ,21:00קבוצת מזל ובדומה לכל שאר קבוצות המזלות מצויה על או בסמוך לקו המציין את מישור ה ) הוא מישור סיבוב כדה"א סביב השמש (. .10באותו הלילה תתחיל לשקוע קבוצת מזל אריה ) ( Leoבסביבות השעה בוקר .בדיוק לפניה שקעה כבר למעשה קבוצת מזל מזל . 34 לפנות ,בעוד אחריה תשקע קבוצת תשובות לשאלון: .1בתאריך 10/9יימצא אלביראו ) - Albireoראש הברבור – ( Cygnusבמרידיאן בסביבות השעה 20:00בערב 800 ,לערך מעל לאופק ה דרומי ,כלומר קרוב מאוד ל זניט . .2בתאריך 30/1יימצא ביטלג'וז ) (Betelgeuseמקבוצת אוריון ) ( Orionבמרידיאן בסביבות השעה 600 , 21:00לערך מעל לאופק ה דרומי . .3העגלה הגדולה ) שהיא חלק מקבוצת הדובה בגדולה – ( Ursa Majorוקבוצת קסיופיאה נמצאות האחת מול השניה משני צדי כוכב הצפון -הקרוי בשם פולאריס והמציין למעשה את הקוטב ה שמימי הצפוני. .4בתחילת ה חורף )חורף/קיץ( בשעות הערב ) ,(8,9נמצאת העגלה הגדולה נמוך בשמי האופק הצפוני )ואף מתחתיו -בישראל( ,בעוד הקסיופיאה ) ( Cassiopeiaגבוהה מעל לכוכב הצפון. .5בתחילת ה קיץ )חורף/קיץ( בשעות הערב ,נמצאת העגלה הגדולה גבוה בעוד הקסיופיאה נמוכה ממש מעל האופק הצפוני. .6בתאריך 1/12זורחת קבוצת אוריון בסביבות השעה 19:00בערב. .7סמוך לשעה 21:00בהמשך אותו הערב יעלה גם סיריוס ) – Siriusהכוכב הבהיר ביותר בכיפת השמיים שלנו( מקבוצת כלב גדול ) (Canis Majorמעל לאופק המזרחי. .8כוכבי משולש הקיץ – וגה ) Vegaמקבוצת נבל ,( Lyra -דנב ) Denebזנב הברבור – ( Cygnusואלטאיר ) Altairמקבוצת נשר – ( Aquilaנמצאים כולם ממש מעל לראש, כלומר סביב הזניט בסביבות השעה 20:00בערב בחודש ספטמבר . .9בתאריך 10/4בשעה ,21:00קבוצת מזל אריה היא הקרובה ביותר לזניט )מדרום( ,ובדומה לכל שאר קבוצות המזלות מצויה על או בסמוך לקו המציין את מישור ה מילקה ) ) (eclipticהוא מישור סיבוב כדה"א סביב השמש (. .10באותו הלילה תתחיל לשקוע קבוצת מזל אריה ) ( Leoבסביבות השעה 3:00לפנות בוקר. בדיוק לפניה שקעה כבר למעשה קבוצת מזל סרטן ,בעוד אחריה תשקע קבוצת בתולה . 35 מזל .3חומר רקע ותיאוריה בפרק זה מובאים הסברים ומידע תיאורטי נוסף אודות חלק מהנושאים הקשורים בפעילויות השונות .למידע נוסף מומלץ לפנות לאתרי האינטרנט ולספרים כפי שמפורטים ברשימה שבסעיף .3.1 רבים מההסברים המופיעים כאן נתקבלו מאתר "אסטרופדיה" – האנציקלופדיה לאסטרונומיה ולאסטרופיסיקה של המועדון האסטרונומי של אוניברסיטת ת"א .האתר מופיע ברשימת האתרים ואני מפנה אליו לחיפוש מידע בנושאים רבים אחרים .תודתי לכל האנשים הקשורים בכתיבה ובאספקת התכנים לאתר ה"אסטרופדיה". 3.1אתרי אינטרנט וספרות מומלצים – הרשימה בדף הבא. 36 אתרי אינטרנט וספרות )עברית( מומלצים- אסטרונומיה פופולארית :אתרים באנגלית http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/astropix.html http://skyandtelescope.com http://spaceweather.com http://spaceflightnow.com/index.html http://www.heavens-above.com http://skymaps.com/downloads.html http://www.nasa.gov/home http://www.esa.int/esaCP http://hubblesite.org http://www.spitzer.caltech.edu http://chandra.harvard.edu http://sohowww.nascom.nasa.gov http://astroa.physics.metu.edu.tr/bigeyes.html#ut1 http://www.nineplanets.org http://www.solarviews.com/eng/homepage.htm http://www.absoluteastronomy.com/messier.htm http://www.astro.wisc.edu/~dolan/constellations http://www.enchantedlearning.com/subjects/astronomy http://www.sundog.clara.co.uk/atoptics/phenom.htm http://www.tufts.edu/as/wright_center/cosmic_evolution/ docs/splash.html http://dir.yahoo.com/Science/Space/Exploration/Missions http://www.rc-astro.com/ Astronomy Picture of The Day Sky & Telescope Magazine Space Weather – news & info about sunearth environment Space Flight Now – general space news Heavens Above – info for viewing satellites Sky Maps – Download monthly sky maps – סוכנות החלל האמריקאיתNASA – סוכנות החלל האירופאיתESA Hubble Space Telescope Spitzer Space Telescope The Chandra X-Ray Observatory SOHO - The Solar & Heliospheric Obs. The World's Largest Optical Telescopes The Nine Planets - solar system info. Solar Views - solar system info. The Messier Objects The constellations and their stars Enchanted Learning - Astronomy Atmospheric Optics Cosmic Evolution – from Big Bang to Humankind Space Exploration Missions Links (Yahoo) תמונות אסטרונומיות יפהפיות – אתרו של ראסל קרומן :אתרים בעברית http://astroclub.tau.ac.il http://astroclub.tau.ac.il/astropedia/ אתר המועדון האסטרונומי של אוניברסיטת ת"א ,"אסטרופדיה" – האנציקלופדיה לאסטרונומיה אסטרופיסיקה וחלל (ויקיפדיה – "האנציקלופדיה החופשית" )גם אנגלית האגודה הישראלית לאסטרונומיה פורום אסטרונומיה של נענע (המסע הישראלי בחלל )המרכז לטכנולוגיה חינוכית מכללת עמק הירדן – פרחי מדע http://he.wikipedia.org/wiki/ http://www.astronomy.org.il http://forums.nana.co.il/astro http://www.cet.ac.il/israspace/index.asp http://www2.yarden.ac.il/bloss ספרות אטלס השמים הישראלי – צפריר קולת – בהוצאת מפה.( נח ברוש וחגי נצר – האוניברסיטה הפתוחה )רמה פיסיקלית גבוהה יותר, יסודות האסטרופיסיקה – מאיר מידב. מקצה השמים מבוא לאסטרונומיה – אליה ליבוביץ' ועודד רגב – האוניברסיטה הפתוחה(. ארציים- )התמקדות בהיווצרות החיים וחיפוש חיים חוץ. עמי בן בסט, מסע אל התבונה – חגי נצר.אל- אסטרונומיה – מדריך להכרת השמים – יגאל פת.( היקום – רוי א' גלנט – הוצאת ספרית מעריב )לאוכ' צעירה יותר( http://geophysics.tau.ac.il/personal/oferya : ומשם רבים מהקישורים הללו ואחרים,)האתר שלי 37 3.2כדור הארץ כדור הארץ )"כוכב הלכת הכחול"( הוא כוכב הלכת השלישי מהשמש .כדה"א הוא הגדול מבין כוכבי הלכת הארציים ,וכוכב הלכת היחיד עליו ידוע בוודאות שמתקיימים חיים .כוכב הלכת נוצר לפני כ 4.5 -מיליארד שנים וזמן קצר לאחר מכן רכש את הלווין הטבעי היחיד סביבו ,הירח. כדה"א כפי שצולם מחללית אפולו – 17החללית המאוישת השישית והאחרונה שנחתה על הירח בשנת .1972 כדה"א הוא כדור אליפטי פחוס קטבים ,עם קוטר ממוצע של 12,742ק"מ בקירוב .שליש מפני כדור הארץ הם יבשה והשאר ימים ואוקיינוסים .הנקודה הגבוהה ביותר על פני כדה"א היא הר האוורסט בגובה של 8,850מטרים ,והנמוכה ביותר היא תהום מריאנה בגובה של 10,911 מטרים מתחת לפני הים. כדה"א מסתובב סביב צירו במהירות משיקית של כ 0.5 -ק"מ לשנייה ונע סביב השמש במהירות של כ 29 -ק"מ לשנייה .כדה"א סובב סביב השמש במסלול אליפטי ,כשהשמש מצויה באחד ממוקדי האליפסה .הנקודה הקרובה ביותר לשמש נקראת פריהליון והנקודה הרחוקה ביותר נקראת אפהליון. שילוב שתי התנועות העיקריות של כדה"א -סיבוב כדה"א סביב עצמו והקפתו את השמש הן האחראיות לתופעות היום-לילה והעונות בהתאמה. עונות השנה נגרמות בשל ההטיה של ציר הסיבוב של כדה"א בזווית של 23.5מעלות ממישור סיבובו סביב השמש )מישור המילקה( ,והעובדה שכיוון ציר הסיבוב במרחב קבוע )בסקאלת זמנים לא ארוכה מדי( .זווית פגיעת קרני השמש משתנה במשך השנה .כלומר ,כאשר כדה"א סובב סביב השמש ,נטייתו גורמת לכך שבחצי זמן הקפה )את השמש( חצי הכדור הצפוני מקבל יותר שעות שמש מחצי הכדור הדרומי ,כשהאזורים מעבר לחוג הקוטב הדרומי מצויים בחשכה מוחלטת כל הזמן ,ובחצי ההקפה השנייה המצב הפוך .משום כך גם אין קיץ וחורף באותו הזמן בחצי הצפוני של כדה"א ובחצי הדרומי. 38 תנועת השמש על פני כיפת השמים היא תנועה מדומה הנגזרת מתנועתו של כדה"א סביב עצמו וסביב השמש .בהעדר אפשרות לצאת אל מחוץ לכדה"א ולמדוד את תנועתו באופן מדויק ,אנו נאלצים לקבוע את משך היממה על פי מהלך השמש בשמים .על מנת להגדיר במדויק את תחילתה וסופה של היממה ,נגדיר מחזור אחד של התנועה היומית של השמש על פני כיפת השמים באופן הבא :פרק הזמן החולף מצהרי יום אחד למשנהו או במילים אחרות, פרק הזמן בין שני מעברים עוקבים של השמש על קו הצהריים .עם המצאת השעון ,נקבע משך היממה ל 24-שעות. אטמוספירת כדה"א צפופה באופן יחסי ומורכבת בעיקר מחנקן ) ,(78%חמצן ),(21% ארגון ) (1%וכמויות קטנות של גזים אחרים ובראשם פחמן דו־חמצני .ביחד עם אדי המים גורמים מולקולות דו תחמוצת הפחמן לאפקט החממה .בגובה של כ 20 -קילומטרים שוכנת לה שכבת האוזון ,המגנה עלינו מפני הקרינה האולטרה-סגולה ) (UVהמגיעה מהשמש. 3.3הירח לווין "טבעי" של כדור הארץ והגוף האסטרונומי הקרוב ביותר לכדור הארץ .קוטרו של הירח 3475ק"מ והוא נמצא במרחק ממוצע של כ 384,400-ק"מ מכדור הארץ )פי 60לערך מרדיוס כדור הארץ( .הירח מסתובב סביב צירו אחת ל 27.3-יום ,ובאותו פרק זמן הוא גם משלים הקפה סביב כדור הארץ .כתוצאה מהסנכרון בין זמני הסיבוב של הירח סביב צירו וסביב הארץ ,צופה מכדור הארץ רואה רק כמחצית משטחו של הירח .בפועל ,כתוצאה ממגוון סיבות ניתן לראות כ 59%-משטחו של הירח )ליברציות( .הסנכרון הנ"ל של מערכת ארץ ירח ,נגרם כתוצאה מכוחות הגאות במערכת .הסנכרון גורם גם לכך שפני הירח בצידו המופנה לכדור הארץ גבוהים יותר בשיעור של כק"מ ביחס לצידו השני המרוחק. הירח מקיף את כדור הארץ במסלול הנטוי בזווית של כ 5 -מעלות למישור המילקה )מישור הסיבוב של הארץ סביב השמש( .מישור הסיבוב של הירח מבצע תנועת פרצסיה ,ביחס למישור המילקה ,שמחזורה כ 18.61-שנה .כתוצאה מכך ,נקודות החיתוך של שני המישורים אינן קבועות והן זזות בשיעור של כ 19.34 -מעלות בשנה. 3.3.1מופעים מופעי הירח הן הצורות השונות שאותן הוא "לובש" במהלך החודש .הירח אינו מפיק אור בכוחות עצמו ,וניתן לראותו מאחר והוא מחזיר את אור השמש .במהלך החודש ,הירח מקיף את כדור הארץ ומיקומו ביחס לשמש משתנה .כתוצאה מכך במהלך החודש החלק המואר )או צורתו( של הירח משתנה. האיור הבא )לא בקנה מידה( מדגים את מופעי הירח במהלך החודש .באיור השמש מאירה מצד ימין .כאשר הירח נמצא בין כדור הארץ לשמש אזי חציו הימני )באיור( מואר, וצופה מכדור הארץ לא יכול לראותו )תקופה זו נקראת מולד הירח( .כאשר הירח מתקדם במסלולו ,חלקים ממנו המוארים ע"י השמש מתחילים להיראות מכדור הארץ .כאשר הירח נמצא ברבע הראשון ,צופה מכדור הארץ רואה את חציו מואר )על פני כיפת השמיים זהו החצי הפונה לכיוון מערב( ,כאשר הירח נמצא מול השמש )צד שמאל באיור( ,אזי צופה מכדור הארץ ,רואה רק את חציו המואר והירח נראה כעיגול שלם בשמיים )תקופה זו נקראת ירח מלא או מילוא( .ברבע האחרון ,שוב נראה הירח כחצי עיגול )הפעם ,על פני כיפת השמיים ,החצי המואר פונה מזרחה(. 39 המופעים העיקריים של הירח הם: מולד ) – (New Moonההפרש בין קו האורך האקליפטי של השמש והירח הוא 0מעלות )בקרבת המרחק הזוויתי המינימאלי מהשמש( .במצב זה הוא איננו נראה ,גם מפני שצידו של הירח הפונה לכדור הארץ אינו מואר ,וגם מאחר והירח מצוי בקרבת אור השמש המאפיל עליו בעוצמתו. רבע ראשון ) – (First Quarterקו האורך האקליפטי של הירח גדול ב 90 -מעלות מזה של השמש .במצב זה הירח נראה כחצי עיגול שחלקו המואר פונה מערבה. ירח מלא או מילוא ) – (Full Moonההפרש בין קו האורך האקליפטי של השמש והירח הוא 180מעלות .במצב זה הירח נראה כעיגול שלם. רבע אחרון ) – (Last Quarterקו האורך האקליפטי של הירח גדול ב 270 -מעלות מזה של השמש .במצב זה הירח נראה כחצי עיגול שחלקו המואר פונה מזרחה. רבע ראשון אור השמש ארץ ירח מלא מולד מסלול הירח רבע אחרון 3.3.2תיאוריות היווצרות ופגיעות כאשר מתבוננים בירח מבעד לטלסקופ ,ניתן להבחין במספר תצורות נוף אופייניות המפורטות להלן: מכתשי פגיעה על הירח ) – (Impact Craterעל הירח מספר עצום של מכתשים שנוצרו כתוצאה מפגיעה של מטאוריטים בקרקע הירח .הסיבה לכמות הגדולה של המכתשים )ביחס לכדור הארץ( היא שלירח אין אטמוספרה ועל כן אין בלייה של מים ,רוח וגשם השוחקים ומחדשים את פני הקרקע .למעשה הבלייה היחידה על פני הירח היא כתוצאה מפגיעות חוזרות ונשנות של מטאוריטים ומיקרו-מטאוריטים )מטאוריטים שגודלם האופייני מספר מיקרומטרים( בקרקע .מאחר ולירח אין אטמוספרה ,המיקרו מטאוריטים 40 אינם מואטים בדרכם לירח ופוגעים בו במהירות גדולה שמתיכה אותם וחלקים מהקרקע. התופעה גורמת לכך ,שקרקע הירח הינה אבקה דקה ,הנקראת רגוליט ),(Regolith שנוצרה מהשחיקה המתמשכת הנ"ל. ימות ) – (Maraאזורים נרחבים על הירח ,הקיימים בעיקר בצידו המופנה לכדור הארץ. ימות הינן מכתשי פגיעה ענקיים ואזורים נמוכים שהתמלאו בלבה )סלעי בזלת( לפני כ4- מיליארד שנים ,בעת שהירח היה פעיל מבחינה גיאולוגית .בימות אין מים והן נקראות כך מסיבות היסטוריות .האזורים הבזלתיים הללו הינם בעלי גוון אפרפר וניתן להבחין בהם גם בעין בלתי מצוידת .כאשר מתבוננים על הימות מבעד לטלסקופ ניתן להבחין שצפיפות מכתשי הפגיעה עליהם נמוכה יחסית .הסיבה לכך ,שאוששה גם ע"י מדידת גיל הסלעים שהובאו מהירח ,היא שקרקע זו "צעירה" יותר ורוב מכתשי הפגיעה הגדולים על הירח נוצרו בזמן תקופת ה"הפצצה הגדולה" לפני כ 4-מיליארד שנים ,בזמן שמערכת השמש "התנקתה". היווצרות הירח – על פי המודל המקובל ,הירח נוצר כתוצאה מהתנגשות בין גוף שגודלו בערך פי 2מגודל הירח עם כדור הארץ .ההתנגשות התרחשה בעת היווצרות מע' השמש ,לפני כ 4.5 -מיליארד שנים .ההתנגשות הנ"ל התיכה את הגוף הפוגע ופיזרה חלקים ממנו וחלקים ממעטפת כדור הארץ לחלל ולמסלול סביב כדור הארץ .ע"פ מודל זה ,הנקרא תיאורית ההתנגשות הגדולה ,הירח נוצר ע"י התגבשות של שרידי ההתנגשות שהקיפו את כדור הארץ .תיאורית ההתנגשות הגדולה היא היחידה ,מבין מגוון התיאוריות שהוצעו ,העומדת בקנה אחד עם התצפיות והעובדות הידועות על הירח. תיאוריות אחרות להיווצרות הירח ,נזנחו עקב חוסר יכולתן להסביר את רוב העובדות התצפיתיות ואת העדויות הגיאולוגיות שנאספו על הירח מניתוח מדוקדק של כ 400 -ק"ג של סלעים שהובאו מהירח במסגרת משימות אפולו .תיאוריות אלו הן: תיאורית היצירה המשותפת – גרסה כי הירח וכדור הארץ נוצרו יחדיו כמערכת בינארית. תיאורית ההתנתקות – גרסה כי הירח נקרע מכדור הארץ. תיאורית הלכידה – גרסה כי הירח נלכד ע"י כדור הארץ. הירח הוא הגוף היחיד מחוץ לכדור הארץ אליו הגיעו בני אדם .במסגרת תוכנית אפולו הנחיתה סוכנות החלל האמריקאית 12 NASAבני אדם על הירח ,בשנים .1969-1972 3.3.3ליקוי ירח ליקוי ירח מתרחש כאשר הירח ,המקבל את אורו מהשמש ,מוסתר מאור השמש על ידי כדור הארץ .מצב זה מתרחש רק כאשר הירח מלא )במחצית החודש העברי(, כיוון שאז הירח ,כדור הארץ והשמש מצויים על קו אחד .בדרך כלל ,ליקוי ירח מלא בא בסמיכות של חצי חודש עם ליקוי חמה )בהפרש של חצי הקפה כאשר הירח מצוי במולד והוא מסתיר את השמש מכדור הארץ הואיל ומישור הסיבוב של הירח סביב כדור הארץ נטוי בזווית של 5מעלות יחסית למישור שבו כדור הארץ סביב השמש ,לא מתרחשים ליקויים מדי מולד או ירח מלא. התנאי הוא שבנוסף להיות הירח במולד )כדי לאפשר ליקוי חמה( או מלא )כדי לאפשר ליקוי ירח( הוא צריך להיות גם סמוך מאוד למישור הסיבוב של כדור הארץ סביב השמש .הבבלים מצאו את המחזוריות של ליקויי המאורות כבר לפני 3000שנה וקראו 41 לה "סארוס" כשבכל מחזור סארוס עד כ 74 -ליקויים בממוצע )ישנם גם מחזורים עם למעלה מ 80 -ליקויים( .בעת ובעונה אחת יש כמה מחזורי סארוס במקביל. שלבי הליקוי בליקוי ירח שלושה שלבים עיקריים: הצל החלקי ) .(Penumbraבשלב זה ,מסתיר כדור הארץ רק חלק מאור השמש וחלק מאורה נופל על הירח .כאשר הירח מצוי באזור הצל החלקי ,קשה מאוד לראות ירידה באורו של הירח ,אלא רק כאשר הירח קרוב לאזור הצל המלא. הצל המלא ) – (Umbraבאזור זה ,חוסם כדור הארץ מהירח את כל אורה של השמש. צורת איזור הצל המלא היא חרוט הנמשך מכדור הארץ אל מעבר לירח .כאשר הירח )או חלקו( נכנס לאזור הצל המלא ,נמנע מאותו איזור אורה של השמש כליל .כל עוד חלק מהירח מצוי באזור הצל המלא וחלק באזור הצל החלקי ,הליקוי הוא חלקי. ליקוי מלא -כאשר הירח כולו מצוי באזור הצל המלא .בשלב זה נמנע אורה של השמש מכל הירח )אדם שיעמוד על הירח יראה ליקוי חמה מלא ,כאשר השמש מוסתרת מאחורי כדור הארץ( .בשלב הליקוי המלא חלק מקרני השמש נשברות מבעד לאטמוספרת כדור הארץ אל איזור הצל המלא וחלקן מגיעות אל הירח .ככל שכמות האבק באטמוספרה גדולה יותר ,יקטן הסיכוי של קרני השמש הכחולות לחדור מבעד לאטמוספרה והירח ייראה אדום יותר .כמו כן ,ככל שמתקרבים אל מרכז חרוט הצל שמטיל כדור הארץ ,פחות ופחות קרניים מצליחות להגיע .מסיבה זו ,ייראה הירח אדמדם בעת ליקוי ירח מלא. 3.4השמש ככוכב ביקום 3.4.1השמש שלנו ]ראו גם סיכום שמש בסעיף [2.3 טמפרטורת פני השמש היא כ – 5,800מעלות קלווין ואילו במרכזה מגיעה הטמפרטורה לכ 15 -מיליון מעלות .החום הרב השורר במרכזה מאפשר קיום תהליכים תרמו גרעיניים ,ובפרט היתוך גרעיני ,שהם מקור האנרגיה שלה .קוטרה של השמש הוא 1,392,000קילומטר והיא יכולה להכיל בקרבה כמיליון כדורי ארץ .מסתה גדולה ממסת כדה"א פי 300,000בקירוב והיא מהווה 99%מכלל המסה של מערכת השמש .היא עשויה בעיקר מימן ,74% -והליום ,24% -ומכילה גם חמצן ,פחמן ,חנקן ,ניאון ,ברזל, צורן ,מגנזיום ,גופרית ויסודות אחרים. השמש סובבת סביב צירה לא כגוף צפיד )קשיח( וזאת אנו למדים בין השאר מבחינת תנועתם של כתמי השמש שהם תוצאה של פעילות מגנטית חזקה על פני השמש .צבעם כהה יותר מפני השמש בגלל הטמפרטורה הנמוכה שלהם יחסית לסביבה .גילה המוערך של השמש הוא כ 4.5 -מיליארד שנה. 42 השמש נעה סביב במסלול בגלקסיית שביל החלב במרחק של כ 25 -אלף עד 28 אלף שנות אור ממרכז הגלקסיה ומשלימה הקפה בזמן של כ 226 -מיליון שנים. החלק החיצוני של פני השמש הנראה לעינינו ושממנו נפלטת למעשה קרינת השמש לחלל נקרא פוטוספירה .עובייה אינו עולה על כמה מאות קילומטרים .מעל הפוטוספירה מצויה האטמוספירה של השמש ,צבעה כתום והיא מכונה כרומוספירה. מעבר לכרומוספירה מצויה שכבת מעבר שעובייה כ 75,000 -קילומטר ומעבר לה מצויה העטרה )קורונה( שאותה אנו רואים בשעת ליקוי חמה מלא. 3.4.2מבנה והתפתחות כוכבים התפתחות )אבולוציה( של כוכבים דומי -שמש – סיכום נקודות מרכזיות הכוונה בכוכב דומה-שמש ,כוכב בעל מסה דומה לזו של השמש שלנו )המסה איתה "נולד" כוכב היא התכונה הדומיננטית לקביעת אופן ההתפתחות – השלבים וכמה זמן נמשך כל שלב .עוד תכונה חשובה אך קצת פחותה בהשפעתה היא ההרכב הכימי איתו נוצר הכוכב(. • שיווי משקל בסדרה הראשית. גרביטציה )כוח משיכה( קיימת היכן שמצוי חומר )מסה( .חייב להיות משהו שימנע מכל גוף אסטרונומי שהוא לקרוס לחלוטין תחת כוחות הכבידה .במקרה של כוכבים ,הדבר המאזן את השאיפה לקרוס למרכז הוא לחץ הגז שמקורו באזור הלוהט והגועש של ליבת )גרעין( הכוכב. בזמן קיום שיווי המשקל הזה )בין הגרביטציה ללחץ הגז( הכוכב אינו עובר שינויים משמעותיים. מידת ההארה של הכוכב והטמפרטורה כמעט קבועות לחלוטין. כמובן שישנם מאפיינים שונים הנראים מפני השטח כגון התפרצויות של גז ,רוחות ,כתמים ,אבל כל אלו אינם שינויים במבנה הכללי והתכונות של הכוכב. בסופו של דבר שינוי קיצוני אכן מתרחש ... 43 • הידלדלות המימן בליבה. לאחר בערך 10מיליארד שנים של בעירה קבועה בכוכב דמוי -שמש ,מתחיל להיגמר "הדלק". ומהו הדלק ? כמובן ,גרעיני המימן שבאזור המרכזי של הכוכב – הליבה. תהליך סיום הדלק הדרגתי ואיטי אך תוצאותיו מהירות וקיצוניות .מגיע זמן בו נשאר מעט מימן בטמפרטורות הנדרשות לתהליכי ההיתוך הגרעיני ,בסביבות 10מיליון מעלות. זוכרים מה משמעות היתוך גרעיני ? הפיכת יסוד אחד ליסוד אחר .במקרה שלנו הפיכת גרעיני מימן להליום ,תוך שחרור המון אנרגיה כמובן. בסופו של דבר ,נפסקת הבעירה הגרעינית בליבת הכוכב שלנו ,וראו זה פלא ,אין יותר מה שיתנגד לכוחות הגרביטציה השואפים לגרום לחומר הכוכב לקרוס פנימה !! הופר שיווי המשקל ששרר במשך מספר מיליארדי שנה ושינויים משמעותיים במבנה הכוכב בלתי נמנעים ! בכדי לחדש את ההתנגדות לקריסה יש למצוא מקור אנרגיה אחר ,למשל היתוך גרעיני של הליום המצוי כעת בשפע בליבה )שהרי המימן שאזל הפך כולו להליום( ליסודות כבדים ממנו כגון פחמן. אבל ישנה בעיה ,הטמפרטורה בליבה ,אפילו שגבוהה מאוד ,עדיין אינה מספיקה להיתוך של הליום .הליבה עדיין קרה מדי ,אך אל דאגה ,אנו נמצא דרך לחמם אותה עד לרמה בה תיתכן בעירה של ההליום .ולאיזו טמפרטורה אנו שואפים להגיע ? בערך 100מיליון מעלות ! אז איפה היינו .נגמר המימן בליבה ובשל כך אין מקור אנרגיה שיתנגד לקריסה ,ובאמת האזור המרכזי של הכוכב קורס פנימה ,ליצירת ליבה )עשויה בעיקר הליום( אפילו יותר דחוסה וצפופה. צפיפות הגז עולה והרי לנו דרך להעלות את הטמפרטורה בליבה החדשה של הכוכב .אך הטמפרטורה לא עולה מיד ל 100מיליון מעלות .התהליך איטי ונמשך מספר מיליוני שנים. הדבר דומה לחימום הדרגתי של תנור ממצב פושר למצב חם מאוד ,לוהט. עד כה התייחסנו רק לליבה ,אך מה קורה בשכבות שמעליה ,כלומר בשכבות הביניים שבין המרכז לפני השטח ? מעל לליבה קיים עדיין מימן בשפע )הרי הוא אזל רק במרכז( וגם קיימת טמפרטורה מעל 10מיליון מעלות ,כלומר תנאים מספיקים לבעירת מימן להליום בשכבות אלו שמעל לליבה. להזכירכם ,ההליום שבליבה עדיין לא בוער ,טרם הגענו ל 100מיליון מעלות במרכז. הכוכב מצוי כרגע במצב ביניים מוזר .ליבת הליום לא בוערת )גוון חום באיור למעלה( הממשיכה להתכווץ ולהתחמם ,מעליה שכבות המבעירות מימן )קליפה אדומה באיור למעלה( באופן 44 משמעותי שלא רק שמצליחות להתגבר על הקריסה אלא אף גורמות לשכבות החיצוניות להתפשט. אנו בדרכנו לכוכב ענק ! יש לנו כרגע כוכב גדול במידותיו ,בערך 100פעמים גדול מהשמש ,אך בעל טמפרטורת פני שטח נמוכה יותר .טמפרטורה נמוכה יותר משמעותה גוון אדום יותר ,ולכן אנו נמצאים כרגע במצב של ענק אדום. גודלו של ענק אדום ביחס לגודל השמש. • ענקים אדומים. בעוד הכוכב התנפח ליבת ההליום התכווצה והיא עתה בגודל של כמה כדורי ארץ בלבד .אך הליבה כל כך צפופה שמכילה בערך רבע ממסת הכוכב. זהו כמובן גם עתידה של השמש שלנו – כוכב נפוח וגדול בעל ליבה קטנה וצפופה .השמש תהיה גדולה כל כך שתבלע לתוכה אף חלק מהפלנטות ,בוודאי חמה ונוגה ,אולי אף כדה"א ומאדים. אך אל דאגה ,זה יקרה רק בעוד מספר מיליארדי שנים ,חמש לערך. השמש כרגע בערך במחצית חייה ככוכב סדרה ראשית. אנו רואים מספר ענקים אדומים בשמי הלילה סביבנו .המפורסם ואולי המרשים ביותר הוא ביטלג'וס )בית השחי של הצייד אוריון( ,ענק אדום זקן ונפוח בקבוצת אוריון ,מרוחק רק 430 שנות אור מאתנו )מזהים אותו בתמונה?(. 45 3.5מערכת השמש ] ראו גם סיכום לחלוקה ולעיון ונתונים ותמונות המופיעים בסעיף [ 2.3 מערכת השמש כוללת את השמש )הכוכב המרכזי במערכת( ואוסף הגופים הקשורים אליה כבידתית ומקיפים אותה .את השמש מקיפים 8כוכבי לכת ,ע"פ סדר מרחקם מהשמש: חמה ) ,(Mercuryנגה ) ,(Venusארץ ) ,(Earthמאדים ) ,(Marsצדק ) ,(Jupiterשבתאי ) ,(Saturnאוראנוס ) (Uranusונפטון ) .(Neptuneארבעת הראשונים נקראים גם כוכבי הלכת הסלעיים או ארציים והם מורכבים בעיקר מסיליקטים .ארבעת האחרונים נקראים כוכבי הלכת הענקיים הגזיים מאחר והם כדורי גז ענקיים )המורכבים בעיקר מימן והליום( .כוכבי הלכת הסלעיים נמצאים באזורים הפנימיים שבהם שררו טמפרטורות גבוהות יותר בעת היווצרות מערכת השמש והגזים השכיחים מימן והליום לא יכלו להתגבש .לעומת זאת ,באזורים הרחוקים מהשמש ,הגזים מימן והליום שהשכיחות שלהם ביקום גדולה הרבה מזו של חומרים האחרים, יכלו להתגבש לכדי כוכבי לכת גזיים ענקיים .בקירוב ,מקיפים כוכבי הלכת את השמש באותו המישור – מישור זה נקרא מישור המילקה. השם כוכבי לכת ) ,(Planetsניתן להם מאחר וגופים אלו ,הקרובים אלינו יחסית ,נראים לנו נעים על רקע הכוכבים הרחוקים יותר )ה"קבועים"( בכיפת השמיים. בנוסף לכוכבי הלכת מקיפים את השמש אסטרואידים רבים ,שרובם נמצאים בחגורת האסטרואידים בין מסלוליהם של מאדים וצדק ,שביטים )שרבים מהם מרוכזים באזורים המכונים חגורת קויפר וענן אורט( וחלקיקי אבק .העצם הגדול ביותר בחגורת קויפר הוא פלוטו )(Pluto שיש המתייחסים אליו כאל כוכב הלכת התשיעי. רוב המסה של מערכת השמש מרוכזת בשמש .הגוף השני בגודלו במערכת השמש הוא כוכב הלכת צדק ,והוא נושא עימו את רוב התנע הזוויתי של מערכת השמש. היווצרות מערכת השמש -מערכת השמש נוצרה לפני כ 5 -מיליארד שנים מערפילית גז ואבק. הגז והאבק קרסו תחת הכובד העצמי שלהם .כתוצאה מהתנע הזוויתי ההתחלתי של הענן )סיבוב הענן( ,קריסת הענן בכיוון הניצב לכיוון הסיבוב איננה יעילה ולכן הענן מקבל צורה של דסקה .דסקות כאלה אכן נצפות באזורי יצירת כוכבים וסביב כוכבים צעירים. כוכבי הלכת נוצרו במישור הדסקה ,מכיוון ששם צפיפות החומר הייתה הגבוהה ביותר בזמן יצירת מערכת השמש .על פי המודלים המקובלים כיום ,במערכת השמש הבראשיתית נוצרו אלפי פלנטסימלים ) ,(Planetessimalsאו "כוכבוני לכת" .הפלנטסימלים התנגשו זה בזה ,תוך כדי הקפתם את השמש .חלקם נצמדו זה לזה ליצירת גופים גדולים יותר .במקרים רבים ,כוחות המשיכה בין הפלנטסימלים גרמו לכך שחלק גדול מהם נזרקו לעבר השמש או אל מחוץ למערכת השמש )כך למשל נוצרה גם עננת אורט( .התנגשות הפלנטסימלים זה בזה ,ובגופים הגדולים יותר שהחלו להיווצר היו שכיחות ביותר בזמן היווצרות מערכת השמש ,תקופה הנקראת גם תקופת ההפצצה הגדולה .עדויות לכך ניתן למצוא בתור מכתשי פגיעה הפזורים על פני הפלנטות במערכת השמש וכן על פני ירחים שלהם. הגופים הגדולים במערכת השמש )למעט השמש( המקיפים את השמש קרויים כוכבי לכת. השם כוכב לכת או פלנטה ) ,Planetמיוונית , planasthai :לנדוד( נגזר מהעובדה כי לצופה בכדור הארץ נראים גופים אלו כנעים על כיפת השמים ביחס לכוכבים הרחוקים )למעשה גם הכוכבים הרחוקים נראים כנעים ,אך מפאת מרחקם הגדול מאיתנו תנועתם איטית ביותר(. כוכבי הלכת אינם פולטים אור משל עצמם ,ואנו רואים אותם מכיוון שהם מוארים ע"י השמש. 46 במערכת השמש שמונה כוכבי לכת עיקריים ,אם כי יש הסופרים גם את פלוטו בתור כוכב לכת והדבר הינו תלוי-הגדרה והשקפה .ארבעת כוכבי הלכת הקרובים לשמש הקרויים גם כוכבי הלכת הארציים או כוכבי הלכת הפנימיים או כוכבי הלכת הסלעיים -כוכב חמה ),(Mercury נוגה ) ,(Venusארץ ) (Earthומאדים ) (Marsהינם גופים קטנים ביחס לכוכבי הלכת הרחוקים יותר ,וסלעיים ,בעלי קרקע מוצקה עשויה סיליקטים .ארבעת כוכבי הלכת החיצוניים הקרויים גם כוכבי הלכת הצדקיים או כוכבי הלכת הגזיים ,צדק ) ,(Jupiterשבתאי ) ,(Saturnאוראנוס ) (Uranusונפטון ) (Neptuneהם גופים גדולים יותר ועשויים גז )בעיקר מימן והליום( .אחוז המימן וההליום באורנוס ונפטון נמוך יותר מאשר בצדק ושבתאי ולעיתים הם נקראים כוכבי הלכת הקרחיים .כל כוכבי הלכת החיצוניים בעלי טבעות – אוסף של חלקיקי אבק ,סלעים קטנים וקרח המקיפים אותם כירחים קטנים .המפורסמות ביותר הן טבעותיו של כוכב הלכת שבתאי שאותן ניתן לראות גם בטלסקופים קטנים. סקירה קצרצרה של כוכבי הלכת )כמובן שניתן למצוא חומר רב בנושא באתרי האינטרנט המצוינים למעלה )מומלץ במיוחד אתר ,(nine planetsכמו גם ריכוז נתונים ותמונות המופיעים בסעיף (2.3 חמה -כוכב הלכת הקרוב ביותר לשמש ,משלים הקפה סביב השמש אחת ל 88-יום ומשלים הקפה אחת סביב צירו אחת ל 58יום )בדיוק 2/3מהקפתו סביב השמש( – יחס זה בין זמן ההקפה של כוכב חמה סביב צירו וסביב השמש נגרם כתוצאה מכוחות הגאות של השמש על כוכב הלכת חמה .כוכב הלכת חמה קטן מעט יותר מהירח של כדור הארץ והוא חסר אטמוספרה. הטמפרטורה על פניו נעה בין -180מעלות צלסיוס בלילה לבין 400מעלות צלסיוס ביום .מפאת קרבתו של כוכב הלכת חמה לשמש ,מסלולו מושפע מאפקטים שנובעים מתורת היחסות הכללית של אינשטיין. נוגה -לכוכב הלכת נוגה אטמוספרה סמיכה ומסיבית במיוחד )לחץ אטמוספרי של כ90 - אטמוספרות – אותו הלחץ הקיים בעומק של כ 900מתחת לפני המים( שמורכבת בעיקר מדו- תחמוצת הפחמן .האטמוספרה שלו מונעת מאיתנו לראות ישירות את פני השטח ,אלא אם כן מחלליות באמצעי צפייה מיוחדים )שיגור אותות וקליטתן( .נוגה דומה בגודלו לכדור הארץ ,אך התנאים האטמוספריים הקיצוניים יוצרים אפקט חממה מוגבר והטמפרטורה על פניו הינה כ- 460מעלות צלסיוס. כדה"א והירח -כדור הארץ הינו כוכב הלכת שעליו אנו חיים ,היחיד )בינתיים( שברור כי יש בפני השטח שלו מים נוזליים .הירח הוא הגוף הקרוב ביותר לכדור הארץ בחלל – סובב סביב כדה"א במרחק ממוצע של כ – 400אלף ק"מ ,וקוטרו כרבע מקוטרו של כדור הארץ .מסתו של הירח כ- 1/81ממסתו של כדור הארץ. מאדים -מאדים קטן בקוטרו בערך פי 2מכדור הארץ ומשלים הקפה אחת סביב צירו אחת ל 24 שעות ו 37-דקות .למאדים אטמוספרה דלילה )הלחץ האטמוספרי כ 1/100 -מזה שעל כדור הארץ( המורכבת בעיקר מדו תחמוצת הפחמן .החריץ החוצה את כוכב הלכת נקרא "ואליס מרינריס" – עמק שאורכו כ 3000 -ק"מ ועומקו כ 8 -ק"מ .לעומת זאת ,על מאדים מצוי ההר הגבוה ביותר בכל מערכת השמש -גובהו כ 25 -ק"מ )פי 3כמעט מהאוורסט שלנו( .הר זה, הנקרא הר האולימפוס – "מונס אולימפוס" הוא הר געש כבוי וכמוהו יש עוד מספר הרי געש כבויים וגבוהים על פני השטח של מאדים. צדק -צדק הוא כוכב הלכת הגדול ביותר במערכת השמש .מסתו כאלפית ממסת השמש וקוטרו כעשירית לערך מקוטר השמש .לצדק מאפיינים אטמוספריים ברורים ודינאמיקה אטמוספרית פעילה במיוחד .המבנה האדמדם בעל הצורה האליפטית שנראה על פניו – "הכתם האדום הגדול" הוא למעשה סערה בדומה להוריקן שקיימת על פניו של צדק מאז שאנו צופים בו. שבתאי -שבתאי הוא כוכב הלכת השני בגודלו במערכת השמש .שבתאי מקיף את השמש במרחק של כ 1.4 -מיליארד ק"מ ומשלים הקפה סביבה אחת לכ 30 -שנים. 47 אורנוס -כוכב הלכת אורנוס הוא כוכב הלכת הראשון שהתגלה לאחר המצאת הטלסקופ ,בשנת 1781ע"י וויליאם הרשל .אורנוס מקיף את השמש אחת ל 84 -שנים ונמצא במרחק של כ - 19.2יחידות אסטרונומיות מהשמש )שהם כ 2.9 -מיליארד ק"מ או 160דקות אור(. נפטון -גילויו של כוכב הלכת נפטון היה אחד הניצחונות הגדולים של המכאניקה הניוטונית .גילויו התאפשר לאחר שאסטרונומים הבחינו כי כוכב הלכת אורנוס אינו נע בהתאם לצפוי מחוקי הכבידה ,והסיקו כי גוף נוסף מפריע למסלולו .לאחר סידרה של חישובים מסובכים חושב מיקומו של נפטון והוא אכן התגלה בדיוק במקום שעליו הצביעו החישובים ,בשנת .1846 3.6גופים קטנים במערכת השמש ]תיאור זה מתוך המבוא לתזה של דוד פולישוק מאונ' ת"א[ האסטרואידים הינם גופים קטנים ,מוצקים ,הסובבים את השמש שלנו .האסטרואידים הם חלק מקבוצת "הפלנטות הקטנות" ,המוגדרת כפועל יוצא של שאר חלקי מערכת השמש: הגופים קטנים מתשע הפלנטות ,ואינם סובבים סביבן )כירחים( .בעבר ,הוגדר באופן שרירותי, הקוטר המקסימאלי לפלנטה קטנה כקוטרו של האסטרואיד סרס ) ,(1 Ceresכ 1,000 -ק"מ ,אך בעשור האחרון התגלו מספר גופים גדולים יותר ) 20000 Varuna ,50000 Quaoarועוד( והללו הוגדרו ע"י הקהילה המדעית כפלנטות קטנות גם כן .הרעיון שפלוטו איננו כוכב הלכת הקטן ביותר אלא "הפלנטה הקטנה" הגדולה ביותר ,יכול לספק חסם מרבי נוסף של כ 2,300 -ק"מ קוטר .גם הגדרת חסם מזערי לפלנטות הקטנות נתון לויכוח .יש חוקרים המפרידים בין פלנטות קטנות לשבריהם ,המכונים מטאורידים ,וקובעים חסם תחתון של 50מטרים .חסם זה לקוטר הגוף קשור למידת הנזק שהוא יגרום במפגש אפשרי עם כדור-הארץ :בעוד שגוף הקטן מ50 - מטרים לערך יתפרק במעברו באטמוספרה ,גוף גדול יותר יוכל לגרום לפגיעה משמעותית בכדור-הארץ .יחד עם זאת ,ברשומות רשמיות של המרכז לפלנטות קטנות ) (MPCמיסודו של הארגון הבינלאומי לאסטרונומיה ) ,(IAUמופיעים גם גופים קטנים ,שקוטרם איננו עולה על 10 מטרים .עם זאת ,ברור לכל העוסקים בתחום ,שכמות שברי הסלעים ,האבנים וגרגירי האבק הנעים במערכת השמש הוא גדול מכדי שיהיה ניתן להתייחס לכל אחד מהם כאל פלנטה קטנה בזכות עצמה. הפלנטות הקטנות הן הכללה של שתי קבוצות ,הזוכות לרוב להתייחסות נפרדת: אסטרואידים ושביטים .הבדל משמעותי קיים בין שתי הקבוצות :האסטרואידים הם גופים מוצקים ,העשויים ממינרלים סיליקטים או ברזליים ומצויים ברובם )אך לא כולם( באזור המצומצם שבין מאדים לצדק ,המכונה חגורת האסטרואידים הראשית ) .(Main Beltהשביטים הינם גופים של קרח ,אבק וחומרים נדיפים ,הנעים במסלולים אליפטיים מקצה מערכת השמש ועד מרכזה, שם הם מפתחים הילה וזנב מרשימים של חלקיקי אבק ופלסמה )גז טעון( .ההבדל בהגדרת הגופים נובע מסיבות היסטוריות ,כאשר האסטרואידים התגלו לראשונה בתחילת המאה ה,19 - בעוד השביטים מוכרים מאז שחר האנושות .עם זאת ,בשנים האחרונות ,כאשר תצפיות מזהות שביטים בעלי מראה "אסטרואידי" בטרם "צימח" להם זנב ,וכאשר אסטרואידים מתגלים באזורים שונים במערכת השמש ובמסלולים "שביטיים" ,ההבדל "התצפיתי" בין הקבוצות מצטמצם ונוספות נקודות השקה ביניהן .כתוצאה מכך ,עולות הצעות לחלוקות חדשות של הפלנטות הקטנות בהתאם לפרמטרים המסלוליים שלהם ,הרכבם המינרלוגי והיחס בינן לפלנטות הגדולות ולשמש. 48 3.7טלסקופים המילה טלסקופ מקורה ביוונית ופירושה "לראות דברים רחוקים" .הטלסקופ הוא מכשיר אופטי שתפקידו העיקרי )באסטרונומיה( הוא לאסוף אור מעצמים רחוקים ולמקד את האור במישור המוקד .שתי תכונותיו החשובות ביותר של הטלסקופ )באסטרונומיה( הינן יכולת איסוף האור שלו וכושר ההפרדה שלו .שתי התכונות הללו תלויות בקוטר הטלסקופ )או מפתח הטלסקופ( .ככל שמפתחו של הטלסקופ גדול יותר כך הוא אוסף אור רב יותר ועל כן מסוגל "לראות" עצמים חיוורים יותר .כאמור ,ככל שקוטרו של הטלסקופ גדול יותר כך כושר ההפרדה שלו טוב יותר ,קרי ,הוא מסוגל להפריד בין שתי דמויות של כוכבים שמרחקם הזוויתי קטן יותר. בתצורתו הפשוטה ביותר ,טלסקופ בנוי מראות או עדשות שאוספות את קרני האור וממקדות אותן לעבר מישור המוקד של הטלסקופ .העדשה או המראה שאוספת את האור נקראת עדשת העצם או מראת העצם )או עצמית או אובייקטיב( .המרחק בין האובייקטיב למישור המוקד נקרא אורך המוקד של הטלסקופ ,ואילו היחס בין אורך המוקד של הטלסקופ לקוטר האובייקטיב נקרא יחס המוקד של הטלסקופ .במישור המוקד של הטלסקופ ניתן להציב גלאי אור כגון מצלמת התקן מטענים מוצמדים ) ,(CCDסרט צילום ,מד אור )פוטומטר(, ספקטרוגרף וכו' .אפשרות אחרת הינה לשים בקרבת מישור המוקד של הטלסקופ עדשה שתפקידה להגדיל את הדמות הנוצרת במישור המוקד .עדשה זו נקראת עדשת העין של הטלסקופ או עינית .העינית מאפשרת לצופה באמצעות העין לראות עצמים מוגדלים זוויתית וההגדלה הזוויתית של טלסקופ מתקבלת על ידי חלוקת אורך המוקד של הטלסקופ )שהוא אורך המוקד של האובייקטיב( באורך המוקד של העינית. הטלסקופים הקרקעיים )כלומר המצויים בפני השטח של כדה"א( הגדולים ביותר מגיעים לגדלים של עד כ – 10מטרים – קוטר העדשה/המראה הראשיים .טלסקופים כאלו ממוקמים בד"כ בפסגות הרים גבוהים ומיועדים לצרכים מחקריים .אסטרונומים מכל רחבי העולם מנסים להשיג "זמן תצפית" לטלסקופים אלו עבור ביצוע מחקר מדעי .בנוסף קיימים מספר טלסקופים המצויים בחלל )בשכבות העליונות של האטמוספירה או מחוצה לה( .טלסקופים אלו )כגון טלסקופ החלל ע"ש האבל או טלסקופ החלל ספיצר( קטנים יותר בגודלם אבל ביצועיהם עולים לעתים על ביצועיהם של הטלסקופים הקרקעיים הגדולים ביותר מכיוון שאין הם צריכים לצפות דרך אטמוספרה .האטמוספרה היא הגורם המקשה ביותר לקבלת תמונות חדות וברורות והיא הגורם המפריע ביותר ליכולת ההפרדה. ישנן צורות שונות של טלסקופים .אלו העשויים עדשות נקראים שוברי אור .הטלסקופים הראשונים אשר הומצאו בתחילת המאה ה – ,17בהן עשה לראשונה שימוש לצרכי אסטרונומיה גלילאו גלילאי ,היו שוברי אור פשוטים .טלסקופים עשויים רק מראות נקראים מחזירי אור – למשל הטלסקופים הניוטונים ע"ש ממציאם .הטלסקופים העשויים שילוב של עדשות ומראות נקראים קטה-דיופטרים .אלו נחשבים מודרניים יותר )לא בהכרח איכותיים יותר( ומנסים לגשר על פני היתרונות והחסרונות של השיטות השונות. 49 מחזיר אור )ניוטוני( – Newtonian reflector שובר אור פשוט – refractor קטה-דיופטרי – שילוב עדשות ומראות Catadioptric 3.8כיפת השמיים – קבוצות כוכבים ,מזלות ומפות שמיים כיפת השמיים הינה כדור דמיוני ,בעל רדיוס אינסופי ,שהצופה נמצא במרכזו ועל "פניו" ממקמים את העצמים בשמיים. מעגלים ונקודות מיוחדות על פני כיפת השמיים: אופק ) - (Horizonברגע נתון ,צופה על כדור הארץ יכול לראות כמחצית מכיפת השמיים. המעגל הגדול המפריד בין החצי הנראה של השמיים לחצי הלא נראה הינו קו האופק. זניט ו -נדיר ) - (Zenith & Nadirהזניט היא הנקודה המצויה בדיוק מעל ראשו של הצופה ואילו הנדיר היא הנקודה אשר מתחתיו. מצהר ) – (Meridianהמעגל הגדול שמחבר בין צפון לדרום ועובר דרך הזניט. הקוטב השמימי הצפוני ו -הקוטב השמימי הדרומי )– (North & South Celestial pole הנקודות בשמיים אשר נמצאות בהמשך ציר סיבוב כדור הארץ סביב צירו. חצי כדור צפוני ו -חצי כדור דרומי ) – (Northern & Southern hemisphereחצי כיפת השמיים הנראית לצופה מהקוטב הצפוני והדרומי של כדור הארץ ,בהתאמה .צופה מקו המשווה של כדור הארץ יכול לראות את שני חצאי הכדור. 50 זניט קו המצהר קו המשווה השמימי – מחלק את השמים לחצי כדור צפוני וחצי כדור דרומי הקוטב השמימי האופק גובה הקוטב השמימי מעל האופק – שווה לקו הרוחב של הצופה הקוטב השמימי הדרומי נדיר באיור מצוירת כיפת השמיים עבור צופה בישראל ועליה מסומנות מספר נקודות וקווים חשובים. קבוצות הכוכבים -כוכבי השמיים מחולקים באופן שרירותי לאזורים הקרויים קבוצות כוכבים )קונסטלציות( .בדרך כלל ,אין קשר פיזיקאלי בין הכוכבים או העצמים בקבוצת הכוכבים והקשר הינו מקרי – היטלי הכוכבים על פני כיפת השמיים הדו -ממדית ממקמים אותם בסמיכות )זוויתית( זה לזה. בשנת 1930חילק האסטרונום יוג'ין דלפורטה ) (Eugene Joseph Delporteאת השמיים ל 88קבוצות וקבע את הגבולות ביניהם .בשנת ,1934אימץ האיגוד האסטרונומי הבין-לאומי ) International (Astronomical Unionחלוקה זו .רוב הקבוצות ) 48קבוצות( בחצי הכדור הצפוני מקורן בתרבות היוונית .הקבוצות בשמיים הדרומיים ,קיבלו את שמן ע"י יורדי ים במאה ה.16 - בטבלה הבאה מופיעות בסדר אלפאבתי לטיני ,מקבץ נבחר מתוך 88קבוצות הכוכבים הנהוגות כיום -שמן העברי ,הלטיני ,האנגלי ,הקיצור האסטרונומי של שם קבוצת הכוכבים ,שטח הקבוצה במעלות רבועות ,תאריך מקורב שבו הקבוצה צוהרת )כלומר עוברת במצהר( בשעה ) 21:00שעון חורף מקומי( כפי שנראה לצופה מישראל ,והנטייה )קו הרוחב השמימי של הקבוצה(. בין הקבוצות ניתן לזהות גם את 12המזלות .קבוצות הכוכבים המהוות את המזלות הן קבוצות אשר מצויות כביכול על גבי המשכו של מישור המילקה לכל הכיוונים .על כן הכינוי – גלגל המזלות. הקבוצה אשר על פיה נקבע מזל החודש היא הקבוצה אשר מצויה בהמשך הקו המחבר את כדה"א והשמש – בדיוק מעבר לשמש )ניתן לומר "הקבוצה בה נמצאת השמש"( .לפיכך ,הקבוצה שהיא מזל חודש מסוים לא נראית בשמי הלילה של אותו החודש מכיוון שזו הקבוצה שנמצאת בדיוק מאחורי השמש. 51 שטח הקבוצה )מעלות (רבועות נטייה תאריך צהירה 21:00 בשעה מישראל +40 נובמבר 722 -10 אוקטובר +5 שם הקבוצה ()אנגלית קיצור שם הקבוצה ()לטינית Andromeda And Andromeda 980 Water Carrier Aqr Aquarius ספטמבר 652 The Eagle Aql Aquila נשר +20 דצמבר 441 The Ram Ari Aries טלה +40 פברואר 652 The Charioteer Aur Auriga עגלון +30 יוני 907 The Herdsman Boo Bootes רועה דובים +20 מרץ 506 The Crab Cnc Cancer סרטן -20 פברואר 380 The Greater Dog CMa Canis Major כלב גדול +5 מרץ 182 The Lesser Dog CMi Canis Minor כלב קטן -18 ספטמבר 414 The Goat-Fish Cap Capricornus גדי +60 נובמבר 598 Cassiopeia Cas Cassiopeia +44 ספטמבר 804 The Swan Cyg Cygnus ברבור +12 ספטמבר 189 The Dolphin Del Delphinus דולפין +24 פברואר 514 The Twins Gem Gemini תאומים +30 יולי 1225 Hercules Her Hercules הרקולס -12 אפריל 1303 The Water Serpent Hya Hydra +18 אפריל 947 The Lion Leo Leo -15 יוני 538 The Scales Lib Libra מאזניים +37 אוגוסט 286 The Lyre Lyr Lyra נבל -4 יולי 948 Serpent Holder Oph Ophiuchus +4 ינואר 594 The Hunter Ori Orion +20 אוקטובר 1121 The Winged Horse Peg Pegasus פגאסוס +44 דצמבר 615 Perseus Per Perseus פרסאוס +12 נובמבר 889 The Fish Psc Pisces דגים -25 אוגוסט 867 The Archer Sgr Sagittarius קשת -30 יולי 497 The Scorpion Sco Scorpius עקרב +17 ינואר 797 The Bull Tau Taurus +53 אפריל 1280 The Great Bear UMa Ursa Major דובה גדולה +82 יוני 256 The Lesser Bear Umi Ursa Minor דובה קטנה +0 מאי 1294 The Virgin Vir Virgo 52 שם הקבוצה ()עברית אנדרומדה דלי קסיופיאה נחש מים אריה נושא הנחש אוריון שור בתולה 3.9היכרות עם היקום – מבנים ומרחקים אז מה בעצם יש ביקום שסביבנו הבהרת מספר מונחים ,מכוכבים ועד גלקסיות ומרחקים... • כוכב גוף זה אנו כבר מכירים היטב. כדור גז חם וגדול ,בעיקר מימן וגם הליום ,מוחזק ע"י כוח כבידה עצמי ,פולט קרינה ואנרגיה לכל הכיוונים ,זאת באמצעות תהליכים גרעיניים המתרחשים בליבה ,כי שם תנאים מתאימים. אנו יודעים שכוכבים נוצרים מעננים בתנאים מסוימים ,מתפתחים באופנים שונים ובסוף דועכים ,או אפשר לומר נרדמים. מסביב לכוכב יכולה להתפתח מערכת של פלנטות וגופים נוספים .מערכת השמש שלנו כזו. • צביר כוכבים לעתים הכוכבים אינם בודדים בחלל וזקוקים לחברים בסביבתם .קבוצות כאלו של כוכבים נקראות צבירים. ישנם צבירים "קטנים" ,בהם רק מספר מאות עד מספר אלפים של כוכבים ,אלו נקראים "צבירים פתוחים" .זאת מכיוון שצורתם לא מוגדרת והכוכבים בהם נוטים להתרחק האחד מהשני עם הזמן .צבירים גדולים יותר נקראים "צבירים כדוריים" ,בהם יכולים להיות עד יותר ממיליון כוכבים .הכוכבים יחסית קרובים – צפיפותם גבוהה ,והמבנה של הצביר פשוט כדורי. צביר פתוח מפורסם מאוד הוא ה"פליאדות" או "שבע האחיות"" .סובארו" – חברת המכוניות והסמל שלה זה בדיוק זה .צביר זה מרוחק מאתנו בערך 400שנות אור – משמעות מרחק שכזה נבין במהרה. וכך נראה צביר כדורי בו יותר ממיליון כוכבים: אלו הן הפליאדות: 53 • ערפיליות בין כוכבים וצבירים החלל כלל אינו ריק ובו בין השאר עננים עצומים של גז ואבק .עננים אלו נקראים עננים בינכוכביים או ערפיליות. ישנן ערפיליות מהן נוצרים הכוכבים ,אלו הן בתי היולדות של כוכבים, וישנן ערפיליות המורכבות מחומר אותו העיף כוכב לקראת סיום חייו. ישנם גם סתם עננים גדולי מימדים המשייטים להם ברחבי היקום ,ללא מטרה מיוחדת, קרים או חמים ,צפופים או דלילים .גם בהם אנו צופים ואת מאפייניהם לומדים. • גלקסיות וכעת ,כשאנו יודעים מהם כוכבים ,צבירים וערפיליות ,ניתן לדבר גם על גלקסיות. גלקסיות הן אבני הבניין של היקום ובכל גלקסיה יכולים להיות עד מאות מיליארדי כוכבים ,כמו גם ערפיליות כמובן – ענני גז ואבק מכל הסוגים. הקוטר של גלקסיה ממוצעת בסביבות מאה אלף שנות אור ! ישנם מספר סוגים של גלקסיות ,בהתאם לגודלן וצורתן .שני הסוגים העיקריים הם : .1גלקסיות ספיראליות – בעלות מבנה דמוי זרועות .2גלקסיות אליפטיות. הגלקסיה שלנו ,בא אנו נמצאים ,נקראת "שביל החלב" ,והיא גלקסיה ספיראלית טיפוסית. לא רחוק מאתנו ,במרחק 2.9מיליון שנות אור ,גלקסיה ספיראלית יפהפייה - "אנדרומדה" ,הגדולה מהגלקסיה שלנו .באנדרומדה כ 300 -מיליארד כוכבים ! 54 • צביר גלקסיות גם גלקסיות ,בדומה לכוכבים ,מסתדרות לפעמים בקבוצות הנקראות צבירים. כפי שלמדנו ,היכן שיש חומר ישנו כוח משיכה )גרביטציה( ,וכוח זה הוא הגורם להרבה גופים ברחבי היקום כולו להסתדר בקבוצות או בצורות מסוימות ,ועל כן ישנם צבירים של כוכבים וצבירים של גלקסיות ועוד מבנים גדולים כקטנים ,המסודרים ונראים כפי שנראים לא במקרה. ופה אולי גם המקום לציין ,כפי שישנם בסביבות מאה מיליארד כוכבים בכל גלקסיה ,אנו משערים שברחבי היקום כולו בסביבות מאה מיליארד גלקסיות. ומה זה אומר לגבי מספר הכוכבים ביקום ? מכפלה פשוטה היא התשובה ,ומספר הכוכבים יוצא בערך) !!! 10,000,000,000,000,000,000,000 :אחד ועשרים ושניים אפסים אחריו(. הנה תצלום אמיתי של קבוצות של גלקסיות ,מרוחקות מאוד מאתנו ,תמונה שצולמה ע"י טלסקופ החלל "האבל" .רק בשדה זה ניתן לראות מאות גלקסיות ! 55 וכעת ,קצת על מרחקים. • כשאנו בתוך כיתה ,או בבית או ברחבת משחקים ,מרחקים בינינו ומסביבנו נמדדים במטרים. • כשאנו נוסעים מתל אביב לירושלים ושואלים את הנוהג/ת ברכב כמה אנו רחוקים ,התשובה מן הסתם תינתן בקילומטרים .כך גם לגבי ציון המרחקים שבין ארצות ויבשות .עד כאן ,פשוט למדי. • אבל מה קורה כשאנו משייטים ברחבי מערכת השמש שלנו ,בין השמש ,פלנטות וירחים ? מרחקים נמדדים ב"יחידות אסטרונומיות". ומהי יחידה אסטרונומית ? את זאת חלקינו כבר יודעים :זו מציינת את מרחק כדה"א מהשמש. ובקילומטרים ,יחידה אסטרונומית אחת שווה בערך 150מיליון ק"מ. • אולם ,בין כוכבים ואף בין גלקסיות אנו כבר משתמשים ביחידה אחרת לציון מרחקים. רובנו כבר מנחשים "שנת אור" ,וצודקים. מונח זה קצת מבלבל אך סבלנות ,בעוד מספר שניות הכל יהיה ברור ומובן. אם כן ,איזה מרחק מגדירה שנת אור אחת? האור ,אותו אור שמגיע מהשמש או ממנורה ,נע במהירות מסוימת היא מהירות האור .מהירות זו גבוהה במיוחד ,ולא זאת בלבד ,אין אף גוף מכל סוג שהוא שיכול לנוע במהירות הגבוהה ממהירות זו. הידעתם ? לאור היוצא מהשמש לוקח 8דקות להגיע אלינו ,במהירות האור כמובן. "שנת אור" היא המרחק אותה תעבור קרן אור שכזו במשך שנה שלמה. חישוב פשוט הכולל הכפלת מהירות האור ) למשל ביחידות של ק"מ/שנייה ( במספר השניות בשנה מביא למסקנה הבאה: שנת אור אחת = כ 9,500,000,000,000 -ק"מ ) 9500מיליארד ק"מ ( !!! זהו מרחק עצום אותו קשה לנו לתפוס ,וזו רק שנת אור אחת. מרחק זה הוא בערך 63,000פעמים המרחק מאתנו לשמש )יחידות אסטרונומיות( ,או 25מיליון פעמים המרחק בינינו לירח. כשמסתכלים על כוכבים ואל גרמי שמים אחרים ,את המרחק אליהם מציינים בשנות אור. oהכוכב הקרוב ביותר לשמש שלנו נקרא "פרוקסימה קנטאורי" והמרחק אליו בערך 4.3 שנות אור. oהגלקסיה הקרובה ביותר לגלקסיה שלנו נקראת "ענני מגלן" והמרחק אליה 2.3מיליון שנות אור. זוכרים את אנדרומדה ? כפי שציינו המרחק אליה קצת יותר גדול ,כמעט 3מיליון שנות אור. וקוטר של גלקסיה ממוצעת ? ...הסתכלו למעלה ,שני דפים אחורה. 56 אסטרונומים צופים באמצעות טלסקופים משוכללים על גלקסיות במרחק מיליארדי שנות אור מאתנו ! ואיזו משמעות נוספת קיימת בצפייה לרחוק ? יפה .צפייה אל העבר ,אחורה בזמן. שהרי אם אנו מסתכלים דרך טלסקופ על גלקסיה המרוחקת מאתנו מאה מיליון שנות אור למשל, אנו צופים למעשה באור שיצא מאותה גלקסיה לפני בדיוק מאה מיליון שנה ורק כעת הגיע אלינו, אל תוך שטח האיסוף של הטלסקופ שלנו. אנו צופים בגלקסיה כפי שזו הייתה לפני מאה מיליון שנים ! אולי כיום היא נראית שונה ,או אולי אף לא קיימת יותר? את זה יידעו רק בעוד 100מיליון שנים, אם יהיו כאן )או במקומות אחרים( עדיין תושבים. 57