יום שבת, 6 במרץ 2010

עין צופיה - השמש (חלק שני)

סדרת עין צופיה מרכזת מאמרים בנושא אסטרונומיה ללא טלסקופ. את רוב הפעילויות המוזכרות ניתן לעשות תוך שימוש בעיניים בלבד. בחלקו הראשון של המאמר ניתחנו את תנועת השמש בשמים לצופה הנמצא בישראל וחישבנו את זווית הנטייה של כדור הארץ. בחלק השני של המאמר נדון בעונות השנה, בתנועת השמש בשאר חלקי העולם, בקו המשווה ובקוטב הצפוני והדרומי ובתופעות שמש נוספות.

הוראות בטיחות
תצפית ישירה בשמש אסורה לחלוטין ומחייבת שימוש בפילטר שמש מיוחד. אין להביט בשמש ללא אמצעי הגנה מתאים (אמצעים כגון פילם של מצלמה, זכוכית מפוייחת, תקליטור או דיסקט ומשקפי שמש מתאים אינם מתאימים ועלולים לגרום לנזק ראייתי בלתי הפיך)

עונות השנה
זוית הנטייה של כדור הארץ גורמת לשוני באורך היום והלילה ולכן מהווה את הגורם לעונות השנה: כאשר השמש במסלול גבוה היא מקרינה אנרגיה במשך זמן רב יותר, ומחממת את כדור הארץ וזוהי עונת "קיץ". כאשר השמש נמוכה בשמים היא מקרינה פחות אנרגיה, פחות מחממת את כדור הארץ וזוהי עונת "חורף". בין לבין יש את עונות "אביב" ו-"סתיו" בהם חלים ימי השיוויון. קיים גורם נוסף המשפיע על העונות אם כי בצורה משמעותית פחות והוא העובדה שמסלול כדור הארץ אליפטי ומהירות ההקפה של כדור הארץ משתנה בהתאם למיקומו במסלול (לפי חוקי קפלר). נתון זה גורם לכך שעונות השנה אינן שוות באורכן ולהשפעה מועטה על הטמפרטורה. בקיץ בחצי הכדור הצפוני, השמש רחוקה יותר ולכן מזג האוויר קריר יותר מאשר בקיץ בחצי הדרומי במעלה עד שתיים בממוצע (ובחורף הפוך). נתון זה מסביר למה בקוטב הדרומי קר יותר מאשר בקוטב הצפוני.

תנועת השמש בקו המשווה
בקו המשווה, תנועת השמש שונה מהותית מאשר בישראל. בישראל השמש בשיא גובהה תיראה תמיד בדרום. בקו המשווה תיראה השמש בשיא גובהה לעיתים בצפון ולעיתים בדרום. זווית הנטייה של כדור הארץ (24° מעלות) גורמת לכך שבימי ההיפוך השמש מגיעה לגובה 66 מעלות (90-24) אך פעם בדרום ופעם בצפון.
השמש ובעית אינדוקציה


האמונה כי השמש זורחת ושוקעת מדי יום הייתה כל כך חזקה עד שהיא משמשת דוגמה לבעיית האינדוקציה. אם השמש זרחה אתמול וגם לפני אתמול, הרי ברור שהיא תזרח גם מחר. מבחינה לוגית היסק זה אינו נכון ואף הופרך כאשר שבו ראשוני מגלי הארצות מאזורי הקוטב ודיווחו שהשמש אינה שוקעת וזורחת במשך חודשים.

לעומת זאת בימי השיווי, השמש נמצאת בשיא גובהה בדיוק מעל הצופה (נקודה זו מכונה "זנית") כלומר בגובה 90 מעלות בדיוק. בחישוב קל נצליח לגלות את המקומות היחידים בהם השמש בזנית ביום הארוך ביותר וזהו קו רוחב 24° המכונה "חוג הסרטן" מצידו הצפוני של קו המשווה ו- "חוג הגדי" מצידו הדרומי. בין שני קווי רוחב אלו השמש תיראה בזנית במיצהר, מתישהו במהלך השנה ובמהלכה תנוע מצפון לדרום. צפונה ודרומה מקווים אלו השמש לעולם לא תיראה בזנית ותיראה תמיד בדרום (בחצי הכדור הצפוני) או בצפון (בחצי הכדור הדרומי).

תנועת השמש בקטבים
בקטבים, זווית כדור הארץ גורמת לכך שבמשך מחצית השנה השמש לא תזרח כלל ובמחצית השנייה, השמש לא תשקע כלל. תנועת השמש תזכיר ספירלה בה השמש מטפסת גבוה יותר ויותר עם כל יום שעובר תוך שהיא עושה סיבוב מלא ממזרח למערב ושוב למזרח. לפי הנוסחאות שהבאנו קודם, גובה השמש ביום הארוך ביותר יהיה 24 מעלות (90-90+24).
תופעה זו של שמש שאינה שוקעת למשך תקופה, ניתנת לצפייה החל מקו רוחב 66 (90-24). בקו רוחב אלו השמש תיראה כלא שוקעת ו/או זורחת לפחות יום אחד בשנה. קווים אלו הינם "חוגי הקוטב" הצפוני והדרומי.

בכך הסברנו את משמעות כל חמשת קווי הרוחב המיוחדים על כדור הארץ: קו המשווה, חוג הגדי, חוג הסרטן ושני חוגי הקוטב.

תרגילים להבנת תנועת השמש בשמים
תרגיל יפהפה הינו לרשום את מיקום השמש בשמים באותה שעה כל כמה ימים (מספר קבוע של ימים) במהלך שנה שלמה. סדרת רישומים אלו תראה את השינוי היומי בתנועת השמש ואת הצורה שהשמש עושה בשמים. כדי לעשות זאת ניקח גיליון נייר גדול ונסמן באמצעו את המקום בוא נקבע את המוט (חשוב מאד להניח את המוט תמיד באותו מקום וגם שקצה צל המוט לא יחרוג מגדול הנייר). כל כמה ימים, תמיד באותה שעה, נסמן על הנייר את קצה הצל. לאחר שנה השמש תחזור לאותה נקודה והתרשים יושלם. הצורה המתקבלת מכונה אנלמה (annalema). לא נגלה איך נראית הצורה אבל מומלץ מאד לחפש את הערך הנ"ל ברשת ולהסתכל בתמונות של מי שצילם סדרה כזו (ובפרט בסידרה בה צולמה אנלמה עם ליקוי חמה מלא).

השמש ביהדות


תיאור המאורות בבריאת העולם - תפקידם של המאורות, לקבוע את הזמנים על כדור הארץ, מופיע כבר בתיאור בריאת העולם בספר בראשית: "...וְהָיוּ לְאֹתֹת וּלְמוֹעֲדִים, וּלְיָמִים וְשָׁנִים" (בראשית א' י"ד).


אדם הראשון והשמש - בתלמוד בבלי מסכת עבודה זרה דף ח עמוד א מסופר על אדם הראשון המתבונן בשמש ומזהה את מחזוריות הימים והעונות: "...יום שנברא בו אדם הראשון כיון ששקעה עליו חמה אמר אוי לי שבשביל שסרחתי עולם חשוך בעדי ויחזור עולם לתוהו ובוהו וזו היא מיתה שנקנסה עלי מן השמים היה יושב [בתענית] ובוכה כל הלילה וחוה בוכה כנגדו כיון שעלה עמוד השחר אמר מנהגו של עולם הוא...
לפי שראה אדם הראשון יום שמתמעט והולך אמר אוי לי שמא בשביל שסרחתי עולם חשוך בעדי וחוזר לתוהו ובוהו וזו היא מיתה שנקנסה עלי מן השמים עמד וישב ח' ימים בתענית [ובתפלה] כיון שראה תקופת טבת וראה יום שמאריך והולך אמר מנהגו של עולם הוא ..."


ברכת החמה – מצוות ברכת החמה נוהגת ביהדות פעם ב-28 שנים ותמיד ביום רביעי (יום בריאת השמש). השנה תחול בירכת החמה ביום רביעי י"ד בניסן, שהוא גם ערב פסח. המנהג הוא לקיים את הברכה מוקדם ככל האפשר - בזמן הזריחה

תרגיל נוסף הוא לבצע את הניסויים המחשבתיים הבאים. נסו לצייר את איורים מספר 1 ו-2 תוך שינוי מספר פרמטרים (לחוד ו/או בבת אחת): שנו את מיקום הצופה (לקו המשווה, לקוטב, לחצי הכדור הדרומי) וראו איך זה משפיע על המסלולים. שנו את זוית הנטייה של כדור הארץ. מה קורה אם אין נטייה כלל ( בכל מיני קווי רוחב). מה קורה אם הנטייה היא בזווית של 90 מעלות (כמו בנפטון). נסו לחשוב איך היו מושפעות עונות השנה (עוצמתן ואורכן) משינויים אלו.

כתמי שמש והתפרצויות שמש
תופעה מיוחדת הינה כתמי השמש. השמש נראית ככדור חלק ואחיד למדי, אולם לא כך הדברים. השמש מורכבת מגזים, אינה עשויה מיקשה אחת ואינה אחידה בחומה. בגרעין השמש מתבצע תהליך היתוך המימן להליום המייצר אנרגיה בחום אדיר של 15 מיליון מעלות. מערכת הסעת אנרגיה מורכבת ואיטית מסיעה את האנרגיה ממרכז השמש לפניה במשך מיליוני שנים ולכן פני השמש קרים יותר בטמפרטורה של כ-6000 מעלות. הפרשים של כמה מאות עד מעלות בטמפרטורות פני השמש יוצרים תופעה שנקראת כתמי שמש, אזורים קרים יותר הנראים ככתמים או נקודות שחורות על פני השמש (למרות שהכתם בפני עצמו מאיר בעוצמה גבוהה פי 50 מהירח, הוא נראה שחור מאחר וסביבתו מאירה הרבה יותר). כתמי השמש אינם מופיעים תמיד אלא במחזוריות של 11 שנה. אנו עכשיו בתחילתו של מחזור חדש ופני השמש היו ללא כתמים במשך רוב השנה שעברה. בחודשים האחרונים השמש שוקקת חיים וכתמים נראים על פניה בתדירויות גבוהות.
קיימות שתי שיטות עיקריות לתצפיות בכתמי בשמש: ישירה או באמצעות הקרנה. שתיהן מחייבות סיוע אמצעי אופטי, זהירות מרובה ושמירה קפדנית על כללי בטיחות. בשיטת הצפייה הישירה מסתכלים ישירות על השמש (תוך שימוש בפילטרים מתאימים, בשום אופן לא בצורה ישירה). בשיטת ההקרנה מקרינים את דמות השמש היוצאת מהטלסקופ או המשקפת על נייר או קרטון וכך אפשר להסתכל בנוחות מרובה יותר וגם להראות את התצפית לקבוצה. מסגרת המאמר אינה מאפשרת להרחיב בנושא ויש לחפש הפניות בספרות המתאימה, אולם כדאי לעקוב אחרי הפרסומים על התפרצויות שכן כתמים גדולים במיוחד ניתן לראות אפילו בעין (כאשר השמש בזריחה, שקיעה או מאחורי עננים קלים או ענני אבק).

גאות שפל וליקוים
תופעות נוספות הניתנות לצפייה והקשורות בשמש הינן תופעות הגאות והשפל של הים (לא נצפית מישראל) וליקויים. התופעות האלו קשורות גם ובעיקר לירח ולכן נדון בהן בכתבה הבאה בסדרה שתעסוק בירח.

קישורים נוספים
עין צופיה - לווינים
עין צופיה - הירח - חלק ראשון
עין צופיה - הירח - חלק שני
עין צופיה - הירח - חלק שלישי
עין צופיה - כוכבי לכת
גירסת הדפסה

תגובה 1:

שרון לוי אמר/ה...

מעניין איך זה לחיות חצי שנה בלי לילה בכלל. זה בטח משגע את כל המערכות. מעניין מה זה גורם לצמחיה העונתית גם ואם השינויים מופיעים במפות של האזורים הללו בנושא זה.

הוסף רשומת תגובה