חלל - חומר כוכבים - חלק 1

 

הפרק הראשון מכסה את מוצא החיים ומראה איך כל דבר שקיים בעצם קשור לכוכבים.

חלל - חומר כוכבים - חלק 2

חלל - להישאר בחיים - חלק 1

הפרק השני עוסק בסיכונים מהחלל שניצבים בפני כדור הארץ.

חלל - להישאר בחיים - חלק 2

הפרק השני עוסק בסיכונים מהחלל שניצבים בפני כדור הארץ.

חלל - האם אנחנו לבד? - חלק 1

הפרק הרביעי מחפש עולמות שעליהם התפתחו חיים חוץ-ארציים והסיכוי שבני האדם יצרו עימם קשר.

 

חלל - האם אנחנו לבד? - חלק 2

הפרק הרביעי מחפש עולמות שעליהם התפתחו חיים חוץ-ארציים והסיכוי שבני האדם יצרו עימם קשר.

חלל - עולמות חדשים - חלק 1

הפרק החמישי עוסק באפשרות של יישוב כוכבי לכת אחרים, גם בתוך מערכת השמש ומעבר.

חלל - עולמות חדשים - חלק 2

הפרק החמישי עוסק באפשרות של יישוב כוכבי לכת אחרים, גם בתוך מערכת השמש ומעבר.

חלל - ללכת באומץ - חלק 1

 

הפרק השישי והאחרון סוקר את הטכנולוגיות שמפותחות על מנת לאפשר לנו לנוע עמוק יותר אל תוך החלל.

 

חלל - ללכת באומץ - חלק 2

הפרק השישי והאחרון סוקר את הטכנולוגיות שמפותחות על מנת לאפשר לנו לנוע עמוק יותר אל תוך החלל.

מה זה אטמוספירה?

מסע במערכת השמש * כדור הארץ הרכב האטמוספרה זיהום אוויר קווי אורך רוחב

אטמוספירה

אטמוספירה היא שם כולל לכינוי שכבת גזים המקיפה גוף שמיימי בעל מסה משמעותית. הגזים נמשכים אל הגוף בגלל כוח המשיכה שלו.

 

גזים אטמוספיריים בורחים לחלל דרך קבע, כאשר מהירותן של מולקולות בודדות עוברת את מהירות הבריחה של הגוף. הבריחה קיימת אפילו בגופים קרים, מפני שמולקולות גז זזות במהירויות שונות בכל טמפרטורה, וגז בלחץ נמוך, כמו הגז הסמוך לריק של החלל החיצון, רותח בנקל. בריחת הגז גורמת לכך שגופים שמיימים בעלי מסה נמוכה, כגון הירח של כדור הארץ, אינם יכולים להחזיק באטמוספירה משמעותית.

 

מולקולות קלות יותר נעות מהר יותר ביחס למולקולות כבדות בעלות אותה אנרגיה תרמית, ולכן גזים בעלי משקל מולקולרי נמוך אובדים בקצב מהיר יותר מאלה שמשקלם המולקולרי גבוה.

אטמוספירה - האטמוספירה של כדור הארץ

משקלה בגובה האדמה יוצר את לחץ האוויר שתחתיו התפתחו כל יצורי היבשה. בגלל משיכת כדור הארץ, האטמוספירה סמיכה ביותר סמוך לקרקע.

 

ככל שעולים גבוה יותר, היא דלילה יותר. בגובה של כמה מאות קילומטרים היא נמוגה אל החלל הריק.

 

האטמוספירה היא תערובת של גזים. חנקן וחמצן מהווים 99 אחוזים מהאטמוספירה. כמות החנקן גדולה פי 4 בערך מכמות החמצן. האחוז הנותר מכיל פחמן דו-חמצני וגזים אצילים (שאינם פעילים מבחינה כימית), כגון ארגון, הליום וניאון. היחסים בין הגזים השונים קבועים בדרך כלל.

אטמוספירה - היווצרות האטמוספירה של כדור הארץ

 

האטמוספירה נוצרה עם היווצרות כדור הארץ והכילה רק 2 גזים, כעבור עשרות מיליוני שנים החל כדור הארץ להתקרר ונפלטו אל האטמוספירה גזים שהיו בתוך המאגמה, הגזים גרמו לשינוי בהרכב האטמוספירה, במהלך הזמן השתנה הרכב הגזים של האטמוספירה והיא הפכה משכבה רעילה לשכבה שמכילה גזים המאפשרים חיים על פני כדור הארץ. על פני כדור הארץ הופיעו ציאנו-בקטריות אשר נשמו באמצעות תהליך הפוטוסינתזה, הם נשמו פחמן דו-חמצני ופלטו חמצן, מה שהוביל ליצירת שכבת האוזון. עם השנים החמצן הצטבר ואפשר חיים על פני כדור הארץ.

גלקסיה - היסטוריה

גלקסיה היא המבנה הסדור הגדול ביותר ביקום. זהו אוסף כוכבים שאינטראקציה כבידתית קושרת אותם יחד, והם סובבים כולם יחדיו עם הגלקסיה. גלקסיות שכנות מרכיבות צבירי גלקסיות, וצבירי-על מורכבים מהרבה צבירי גלקסיות. מרבית הגלקסיות ניתנות לסיווג נוח לאוסף מוגבל של מבנים קלים לזיהוי.

 

ביקום קיימות מאות מיליארדי גלקסיות. טלסקופים מודרניים מאתרים כמאתיים מיליארד, ועם שיפור הטכנולוגיה מתגלות גלקסיות נוספות.

 

הרוב המכריע של כוכבים נוצר בגלקסיות. גודלן של גלקסיות נע בין גלקסיות ננסיות, המכילות כעשרה מיליון כוכבים, ועד גלקסיות ענק, המכילות כמאה טריליון (1014) כוכבים. מספר הכוכבים בגלקסיה ממוצעת נמנה בעשרות מיליארדים. בגלקסיית שביל החלב, שבה שוכנת מערכת השמש שלנו, יש בין 200 ל-400 מיליארד כוכבים.

 

גלקסיות שאינן כבולות כבידתית זו לזו במסגרת צביר גלקסיות מצייתות להתמתחות המרחב הכלל-יקומית ומתרחקות זו מזו. תופעה זו נחזתה על ידי הוגי תאוריית המפץ הגדול ואושרה בתצפיות רבות שערך האסטרונום אדווין האבל בשנת 1930.

גלקסיה - היסטוריה

בשלהי המאה ה-17 יזם האסטרונום הבריטי ויליאם הרשל סקר שמים מקיף, אותו ביצע בטלסקופים שבנה במו ידיו. במסגרת הסקר בנה הרשל הערכה גסה של המבנה התלת-ממדי בו פזורים הכוכבים. הוא הופתע לגלות שכוכבי השמיים אינם מפוזרים באופן אחיד, אלא ערוכים במעין דיסקה שמרכזה נפוח, ומישור הדיסקה הוא שביל החלב - חגורה רחבה הנראית בעין בלתי מזוינת כענן זרחני בשמי הלילה.

 

אחרי שהרשל פרסם את תוצאותיו טבע הפילוסוף עמנואל קאנט את המונח גלקסיה, אותו גזר מהמלה היוונית לחלב. קאנט שיער שקיימות גלקסיות רבות, בניגוד להרשל שסבר ששביל החלב הוא הגלקסיה היחידה ביקום, ולמעשה היא היקום כולו.

 

מחלוקת זו, שהתפרסמה בשם המחלוקת הגדולה, שיסעה את עולם האסטרונומיה למשך יותר ממאה שנה, הרבה אחרי שקאנט והרשל הלכו לעולמם.

 

עם שיפור הטלסקופים החלו האסטרונומים לקטלג ערפיליות, שהן גרמי שמים חיוורים. חלק מהערפיליות היו ללא מבנה מוגדר, אך אחרות נראו כדיסקה שמרכזה נפוח, בדומה למבנה שביל החלב. תומכי מחנה קאנט טענו שאלו אינן ערפיליות כלל, אלא גלאקסיות אחרות, הנמצאות מחוץ לגלקסיית שביל החלב. מצדדיו של הרשל ענו שדמיון במבנה אינו מחייב זהות בממדים, וגרסו שאפשר שאלו מערכות שמש בשלב מוקדם של יצירתן. במקביל הצליחו למדוד מרחקים לכוכבים קרובים, אך ללא שיטה למדידת המרחק ל"ערפיליות" דמויות הדיסקה לא ניתן היה ליישב את המחלוקת.

 

ההכרעה הגיעה מתגלית של אסטרונום צעיר ומוכשר, וחשוב מכל דקדקן באופן אובססיבי, בשם אדוין האבל. האבל זיהה קפאיד באחת ה"ערפיליות", והסתייע בתוצאות מחקריה של הנרייטה ליוויט לחישוב המרחק לקפאיד זה. החשבון הניב תוצאה בת מאות אלפי שנות אור - בשני סדרי גודל מעל כל מרחק כוכבי שחושב קודם לכן.

גלקסיה - סוגי גלקסיות - גלקסיות לולייניות (ספירליות)

לגלקסיות אלו יש מבנה לולייני, כשמהן יוצאות זרועות מפותלות. גלקסיה לוליינית דומה בצורתה החיצונית לגלקסיה שלנו, שביל החלב.

 

גלקסיות לולייניות מכילות כמות ניכרת של גז (בעיקר מימן מולקולרי) ואבק, ומתחוללת בהן יצירה של כוכבים חדשים. תהליך היצירה אינו מפוזר באקראי, אלא מתחולל לאורך חזיתות של גלי הלם. בחזיתות אלו רבים הכוכבים הצעירים, שחלק ניכר מהם מהוים ענקים כחולים בוהקים מאד. חזיתות בוהקות אלו הן הזרועות הלולייניות.

 

גלקסיה - סוגי גלקסיות - גלקסיות אליפטיות

 

גלקסיות אליפטיות צורתן פחות או יותר סימטרית בצורת אליפסה. הן מכילות כמויות זעומות של גז ואבק, ולא מתחוללת בהן יצירת כוכבים. פועל יוצא מכך שכוכבי הגלקסיות האליפטיות זקנים, ומאופיינים בצבע הקרוב לקצה האדום של הספקטרום.

 

גלקסיה - סוגי גלקסיות - גלקסיות לא-סדורות

להן אין צורה מוגדרת, והן בדרך כלל בראשית התהוותן או בעידן הקץ שלהן.

גלקסיה - סוגי גלקסיות - גלקסיית עדשה

מכילות מרכז בהיר המוקף במבנה דמוי עדשה, אך להבדיל מהגלקסיות הספירליות, אין להן זרועות וכמות הכוכבים החדשים הנוצרים בהם היא מועטה.

 

גלקסיה - סוגי גלקסיות - גלקסיות טבעת

נקראות כך בשל צורתן המזכירה צורת טבעת. כיום מאמינים שגלקסיות טבעת נוצרות כאשר גלקסיה קטנה עוברת דרך מרכזה של גלקסיה גדולה. מכיוון שרוב הגלקסיה מכילה מרחב ריק, ה"התנגשות" גורמת רק לעתים נדירות להתנגשויות ממשיות בין כוכבים.

 

גלקסיה - סוגי גלקסיות - גלקסיות ננסיות

נקראות כך בגלל ממדיהן הקטנים יחסית לגלקסיה ממוצעת.

גלקסיה - סוגי גלקסיות - גלקסיות אפלות

גלקסיה אפלה היא עצם היפותטי בגודל של גלקסיה, המכיל מעט מאוד, אם בכלל, כוכבים, ומשום כך הינו אפל. גלקסיה אפלה מוחזקת ביחד על ידי חומר אפל וייתכן שגם גז ואבק. אף על פי שיש כמה מועמדים לגלקסיה מסוג זה, עדיין לא הוכח קיומה בשום דרך מקובלת.

גלקסיה - היווצרות גלקסיות

האופן בו נוצרות גלקסיות עדיין אינו ברור די הצורך. רוב המודלים הממוחשבים, המניחים צבירה של גז היולי בשל פעולת הכבידה בין חלקיקי הגז, מנבאים יקום בו גלקסיות אליפטיות מהוות כ 90% מכלל הגלקסיות, בעוד שבפועל חוזים בחלוקה שווה כמעט של לולייניות מול אליפטיות.

 

בעיה בלתי פתורה נוספת היא חורים שחורים סופר-מאסיביים שנמצאים בליבת חלק ניכר מהגלקסיות, אם לא בכולן. לא ידוע כיצר נוצר חור שחור סופר-מאסיבי, ועל פי חישובים של קצב ספיחת החומר המקסימלי לחור שחור במסה נתונה, המאסיביים ביותר מהחורים השחורים המאסיביים לא יכלו לגדול למסתם הנוכחית גם אם ספחו את כמות המאסה המקסימלית שביכולתם, ברציפות מאז המפץ הגדול. בעיות מסוג זה, אשר נראות בלתי פתירות וכביכול שומטות את הקרקע תחת רגלי התאוריה, נפוצות בהיסטוריה של האסטרונומיה והקוסמולוגיה, ועל פי רוב מתגלות כנטולות משמעות עמוקה.

שביל החלב

שביל החלב היא הגלקסיה בה נמצאת מערכת השמש, והיא אחת ממיליארדי גלקסיות ביקום.

שביל החלב - מבנה הגלקסיה

קוטרה כ-100,000 שנות אור, עוביה כ-1,000 שנות אור, והיא מכילה כ-200 מיליארד כוכבים דוגמת השמש, ולפי הערכות מסוימות עד 400 מיליארד כוכבים, הסובבים את מרכז הגלקסיה במהירות הקרובה ל-220 קילומטרים בשנייה. כדי להמחיש את גודלה של הגלקסיה: אילו ניתן היה לכווץ את מערכת השמש לגודלו של מטבע, כי אז הקוטר של הגלקסיה, מכווץ באותו יחס, היה כרוחבה של יבשת אמריקה הצפונית.

 

הקצה של הגלקסיה אינו מוגדר באופן חד, אלא מוגדר על ידי הריכוז של כוכבים, ההולך ויורד.

 

מכיוון שאנו מסתכלים על הגלקסיה מתוכה, היא נראית בלילות חשוכים ונקיים כמעין שביל לבן, ומכאן התקבל שמהּ - זהו תרגום השם הלטיני via lactea. ה"שביל" משתרע לאורך השמיים בכיוון צפון-דרום, ולמעשה מקיף את כל כיפת השמים, ונראה כמאונך לזודיאק. למעשה, כל הכוכבים הנראים בשמי הלילה ללא טלסקופ שייכים לשביל החלב; אלא שצורת הדיסקה שלה גורמת לכך, שכוכבים מרוחקים נראים צפופים כל כך, שנקודות האור שלהם מצטרפות לפס צר של אור לבן.

 

הראשון שהראה שה"שביל" הלבן אינו אלא אוסף של מספר עצום של כוכבים היה גלילאו גליליי, באמצעות אחד מהטלסקופים הראשונים שייצר.

 

אדווין האבל הראה בשנת 1924 ששביל החלב איננה הגלקסיה היחידה ביקום.

 

הגלקסיה כולה נעה ביחס למערכת ייחוס קרינת הרקע הקוסמית במהירות של כ-600 ק"מ בשנייה. גילה מוערך ב-13.2 מיליארד שנה, כלומר היא נוצרה כ-600 מיליון שנה בלבד לאחר המפץ הגדול. הכוכבים בגלקסיה מקיפים את מרכזה במהירות משיקית של כ-220 ק"מ בשנייה, ללא תלות במיקומם.

 

עובדה זו סותרת לכאורה את החוק השלישי של קפלר, ועל כן מניחים שרוב המסה של הגלקסיה היא כזאת שאיננה פולטת או בולעת קרינה אלקטרומגנטית, כלומר על פי התאוריה העכשווית (2016), זהו חומר אפל.

 

במרכז שביל החלב מצוי כנראה חור שחור על-מסיבי (בדומה למרכזן של רוב הגלקסיות הספירליות והאליפטיות), אשר סביבו סובבים כל הכוכבים בגלקסיה. היפותזה זו מתבססת על העובדה שבאזור מרכז הגלקסיה נמדדו כוחות כבידה חזקים, אולם לא נצפה באזור הזה גרם שמים בעל מסה גדולה מספיק כדי להוות מקור לכוחות האלה. החור השחור נמצא כנראה בתוך סאגיטאריוס A*, שהוא מקור של קרינת גלי רדיו.

 

אזורים חשוכים בשביל החלב, כדוגמת ערפילית שק הפחם, הם ענני אבק בין-כוכבי שמסתירים את אור הכוכבים. גלקסיית שביל החלב בולטת בייחוד באזור קבוצת כוכבים קשת - בכיוון זה נמצא מרכז הגלקסיה.

 

גלקסיית שביל החלב נמנית עם קבוצת הגלקסיות הספירליות, בגלל צורתה הספירלית בעלת מספר הזרועות. הזרועות הן (מן החיצונית פנימה):

זרוע ברבור (Cygnus Arm).
זרוע פרסאוס (Perseus Arm).
זרוע אוריון (Orion Arm), המכילה את מערכת השמש שלנו.
זרוע קשת (Sagittarius Arm)
זרוע מגן-קנטאור (Scutum–Centaurus Arm)
זרוע סרגל (Norma Arm) שהיא הפנימית ביותר.

שביל החלב - מערכת השמש

מערכת השמש שבה אנו נמצאים מצויה במרחק כ-26,000 שנות אור ממרכז הגלקסיה, בערך במחצית הדרך בין המרכז לבין שולי הגלקסיה, על ה"זרוע" המורכבת מגז, אבק וכוכבים הקרויה זרוע אוריון. ביחס למימד הצר של הגלקסיה, השמש נמצאת קרוב למישור של הדיסקה. עובדה זו גורמת לכך ששביל החלב, כפי שהוא נראה בשמים, חוצה את כיפת השמים השלמה לשתי כיפות בקירוב זהות.

 

זמן ההקפה של השמש את מרכז הגלקסיה הוא כ-200 מיליון שנה.

 

שביל החלב - סביבת הגלקסיה

לגלקסיה שלנו מספר גלקסיות לווייניות המקיפות אותה, ביניהן: סאגיטאריוס (Sagittarius Dwarf), דובה קטנה (Ursa Minor Dwarf), ודרקון (Draco Dwarf).

 

גלקסיית שביל החלב מצויה בצביר הגלקסיות המכונה "הקבוצה המקומית", שבו נכללת גם גלקסיית אנדרומדה. צביר זה הוא אחד מאלפי צבירים בצביר-על הבתולה.