יום רביעי, 24 במרץ 2010

הירח בעין צופיה - חלק שלישי

סדרת עין צופיה עוסקת בתצפיות אסטרונומיות ללא טלסקופ. חלקו השלישי והאחרון של המאמר על הירח ידון בחשיבות המדעית של הליקויים ובגאות ובשפל.
לחלקו הראשון של המאמר
לחלקו השני של המאמר

חשיבותם המדעית של הליקויים
הליקויים אינם רק תופעה אסטרונומית יפה לצפייה. ליקויים סיפקו מידע חשוב ביותר על היקום. באמצעות ליקוי ירח ניתן לחשב את היחס בין גדלי כדור הארץ לירח. צל כדור הארץ, גודלו כמעט כגודל כדור הארץ. ניתן למדוד את קשת הצל על הירח באמצע הליקוי. אפשר להשלים את כל העיגול לפי הקשת ולקבל שני עיגולים, אחד של הירח ואחד של כדור הארץ. היחס בינהם יהיה קרוב מאד ליחס האמיתי בין הארץ לירח. מאחר וגודלו של כדור הארץ ידוע (אריסטוטנס חישב אותו כמאתיים שנה לפני הספירה), ניתן לחשב את גודל הירח. בליקוי הירח הבא, נסו לצייר את קשת הצל של הארץ על הירח בשלב החלקי של הליקוי. מדידה זו קשה יותר לביצוע ולכן אם לא תצליחו השתמשו בערך הידוע של קוטר הירח.

כאשר יודעים את גודל הירח ניתן לחשב את מרחקו מכדור הארץ. על מנת לחשב זאת, בצעו את הניסוי הבא בליל ירח מלא. קחו מטבע (עשר אגורות או חצי שקל) והחזיקו אותו ביד מול הירח עד שיכסה בדיוק את הירח. מדדו את המרחק מהעין למטבע. באמצעות דמיון משולשים מקבלים שהיחס בין קוטר המטבע למרחקו מהעין זהה ליחס בין קוטר הירח למרחקו מכדור הארץ. בצעו את החישוב וראו אם הגעתם לערכים הקרובים לערכים האמיתיים. ניתן לחזור על ניסוי זה בירח מלא בפריגאה ואפוגיאה כנזכר למעלה אולם ההבדלים יהיו קטנים למדי וקשים למדידה.

כאשר מרחקו של הירח ידוע ניתן לגשת לחישוב מרחק כדור הארץ מהשמש. החישוב פשוט מתימטית אך מדידתו מסובכת ומצריכה דיוק רב ולא ניתן לבצעה באמצעים ביתיים רגילים. החישוב שבוצע לראשונה על ידי אריסטרכוס איש סאמוס במאה השלישית לפני הספירה לא היה מדויק מספיק ונתן ערך רחוק מהאמת (כ-7.5 מיליון קילומטר בלבד).
גם ליקויי שמש סייעו רבות למדע. נזכיר שלוש תגליות חשובות:
•    מציאת אורך החודש הירחי. הערך המקורב הינו בין 29 ל-30 יום וקרוב מאד ל-29.5. מדידה של שני ליקויי חמה בהפרשים של מאות שנים איפשרו לחלק את מספר הימים שעברו במספר החודשים שעברו ולחשב ערך מדויק הרבה יותר.
•     גילוי היסוד הליום, אותו הזכרנו בכתבה הקודמת. ההליום התגלה בזמן ליקוי חמה שאיפשר מדידת ספקטרום, לא מהשמש עצמה אלא מההילה שלה (קורונה) ושם התגלה הספקטרום המיוחד ליסוד הליום.
•    אישוש תורת היחסות של איינשטיין. לפי התאוריה, כוח המשיכה של השמש צריך לכופף אור של כוכב, כך שהוא ייראה במיקום שונה במקצת ממיקומו הצפוי. הכוכב צולם במהלך השנה כאשר הוא במרחק זוויתי רב מהשמש והמטרה הייתה לצלם את אותו כוכב בשיא הליקוי ולמדוד את התזוזה (גם לפי תורת ניוטון הייתה צריכה להיות תזוזה כלשהי, אולם לפי תורת איינשטיין גודל התזוזה הינו כפול). בשנת 1918 שני צוותי צילום בראשות ארתור אדינגטון נשלחו לצלם את הליקוי בברזיל ובאפריקה.  כשחזרו התוצאות איששו את התאוריה של איינשטיין והפריכו סופית את תיאוריית ניוטון.

למה אין ליקוי כל חודש?
מישור ההקפה של הירח אינו זהה למישור הקפת כדור הארץ מול השמש (האקליפטיק = מישור הליקויים). לו היה הדבר כן היו לנו ליקויי ירח ושמש מדי חודש. מסלול הירח נוטה בזוית של כחמש מעלות למישור כדור הארץ. רק כאשר הירח במילואו או במולדו נמצא על האקליפטיק, יתרחש ליקוי. הנקודות בהן הירח נמצא על מישור האקליפטיק מכונות קשרים. הקשרים עצמם סובבים את כדור הארץ במחזור של 18.6 שנה. מחזוריות זו אובחנה בידי צופים קדמוניים והיוותה את הבסיס הראשוני לתחזיות אודות ליקויים. לאחר 18.6 שנה מתרחשים ליקויים דומים בשמיים (ההבדל בינהם קטן מאד). מחזור ליקויים שלם מתחיל בסדרה של ליקויים חלקיים מאד (או ליקויי חצי צל) ממשיך דרך ליקוי מלא ושוב דרך ליקויים חלקיים ונמשך כ-1400 שנה. מחזור שלם כזה מכונה מחזור סארוס. בפרסומים על ליקויים יופיע תמיד מספר המחזור הסארוסי ומספרו הסידורי של הליקוי במחזור.


גאות ושפל
תופעה נוספת הנגרמת על ידי הירח היא תופעת הגיאות והשפל. תופעה זו איננה ניתנת לצפייה מישראל. הפרשי הגבהים בים התיכון הינם עד חצי מטר וההבדל אינו מורגש כלל. התופעה מודגמת היטב באוקינוסים, שם ההבדלים בגובה פני הים יכולים להגיע למטרים רבים ובעקבותם נסיגה של הים במאות מטרים. כאשר הירח נמצא מעל האוקינוס, כח המשיכה שלו מושך את המים כלפיו ולכן גובה פני הים עולה. הדבר המשונה הוא שגם בצידו השני של כדור הארץ יש גאות (המים מתרחקים מהירח). הסיבה לכך היא שהירח גם מושך קצת את כדור הארץ לכיוונו ולכן המים שאינם מחוברים לארץ אלא רק נמצאים עליה מרגישים פחות את כח הכבידה של כדור הארץ ולכן עולים כלפי מעלה! הגאות והשפל הינה תופעה יומית. חוזק התופעה מושפע גם מהשמש. בתחילת חודש השמש והירח באותו צד של כדור הארץ והגאות תהיה החזקה ביותר. באמצע חודש הגאות תהיה חלשה יותר מאחר וכח השמש מפחית במקצת מכח הירח.

כוחות גאות שמפעיל הירח על ארבע נקודות שונות בכדור הארץ (באדום) כהפרש בין כוח המשיכה של הירח בכל נקודה (בשחור) לבין כוח המשיכה של הירח על מרכז הכובד של כדור הארץ (מקור האיור בויקיפדיה העברית).

קישורים נוספים
עין צופיה - לווינים
עין צופיה - השמש - חלק ראשון
עין צופיה - השמש - חלק שני
עין צופיה - כוכבי לכת

אין תגובות:

הוסף רשומת תגובה