השמש שבחיינו

כשאנו קמים בבוקרו של יום קיץ בהיר, אחת התופעות הראשונות שצדות את עינינו היא, איך לא, אור השמש הבהיר החודר מבעד לחלונות הבית. ליום קיץ כזה אנו קוראים יום "שטוף שמש". במהלך היום, מלווה אותנו השמש לכל אשר נלך - היא מאירה את הרחובות, את החדר בו אנו שוהים, את הבניינים ואת הגנים. השמש מאפשרת את התפתחותם של צמחים ושל בעלי חיים הניזונים מהם. למעשה, החיים כפי שהם מוכרים לנו לא היו מתאפשרים לולא השמש.

השמש היא כדור אש ענקי העשוי גזים לוהטים. היא מצוייה במרחק של 150 מיליון קילומטרים מכדור הארץ. כדי לנסות לתפוס את המרחק העצום הזה, השוו אותו למשל להיקף כדור הארץ כולו שהוא 40 אלף קילומטרים. חישוב פשוט יראה לכם שמרחק השמש גדול פי 3750 (!) מהיקף כדור הארץ.

למרות מרחק עצום זה, השמש נראית לנו כעיגול גדול ומסנוור ואנו יודעים היטב שאי אפשר להביט בה יותר משניות ספורות בלי להסב נזק לעין.
דבר זה מעיד על מימדיה העצומים.

ומימדיה אכן עצומים. קוטר השמש הוא כ 1,400,000 קילומטרים, יותר מאשר פי 100 מקוטרו של כדור הארץ שלנו. נפחה כה גדול עד שניתן היה להכניס לתוכה למעלה ממיליון כדורי ארץ. מסתה גדולה פי 330,000 ממסת כדור הארץ.

אולם לא רק מימדיה עצומים. גם הטמפרטורות השוררות בה הן עצומות. הטמפרטורה בשכבת פני השטח של השמש, היא כ 6000 מעלות צלזיוס. שכבה זו קרוייה בשם פוטוספירה והיא פולטת את מרבית האנרת בשמש. כדי להמחיש לעצמנו כמה הם 6000 מעלות צלזיוס נוכל לחשוב על תנור ביתי. הטמפרטורה בו מגיעה עד ל 300-400 מעלות צלזיוס. אולם זה עוד כלום בהשוואה לטמפרטורה השוררת במרכז השמש. שם, מגיעה הטמפרטורה ל 15,000,000 (15 מיליון) מעלות.

השמש מפיקה ללא הרף, כמויות אדירות של אנרגית חום ואנרגית קרינה. כיצד זה נעשה?

רוב מסתה של השמש היא מימן. במרכז השמש, מתנגשים גרעיני מימן אלה באלה במהירויות עצומות. בהתנגשויות אלה מתמזגים ארבעה גרעיני מימן לגרעין הליום אחד. תהליך כזה קרוי בשם מיזוג גרעיני והוא יכול להתרחש רק במקום בו קיימת טמפרטורה אדירה, כפי שאכן קיימת במרכז השמש. בתהליך המיזוג הגרעיני, מסתו של גרעין המימן שנוצר, קטנה ממסת גרעיני המימן שיצרו אותה. במלים אחרות, בתהליך המיזוג, פוחתת המסה הכוללת של גרעיני המימן. לאן נעלמת המסה החסרה? היא הופכת לאנרגיה. תהליך המיזוג הגרעיני מתרחש ללא הרף, מיליארדים רבים של פעמים בכל שנייה. מכל קילוגרם של גרעיני מימן, כ 7.5 גרמים הופכים בתהליך המיזוג לאנרגיה, זאת אומרת - פחות מאחוז אחד (ליתר דיוק 0.75%). בכל שנייה, כמות של 700 מיליון טון של מימן הופכים להליום. מתוך 700 מיליון טונות אלו, חמישה מיליון טון נעלמים, והופכים לאנרגיה בכמות עצומה.

השמש היא אכן גוף אדיר ומעורר רושם אולם אין היא בת יחידה ביקום. מיליארדים רבים של שמשות קיימים ביקום. מרבית הכוכבים שאנו רואים בלילה הם שמשות - זאת אומרת גופים ענקיים המפיקים את קרינתם בעצמם באמצעות תהליכי מיזוג גרעיניים.

אל כדור הארץ מגיעה מן השמש אנרגית קרינה בכמות אדירה, כה אדירה עד שהיא גדולה פי אלפים מכמות האנרגיה שצורכת האנושות. אילו יכולנו לנצל כמות מזערית ממנה היו בעיות האנרגיה של האנושות נפתרות. צעדים בניצול אנרגית השמש לצרכי האנושות כבר נעשו. אמצעים לניצול כזה הם דודי שמש, תאי שמש, בריכות שמש ועוד. יחד עם זאת האנרגיה המופקת בדרך זו קטנה בהרבה מהאנרגיה המופקת מפחם ונפט שהם עדיין המקורות העיקריים לאספקת האנרגיה לאנושות.

למרות הכמות העצומה של הקרינה המגיעה אל כדור הארץ מן השמש, היא מהווה רק חלק זעיר ביותר, פחות ממיליארדית, מסך כל הקרינה שהשמש פולטת. השמש היא תופעה כה רגילה ומובנת מאליה בעיננו עד שקל לנו לחשוב שהיא קיימת מאז ומעולם.

האמנם קיימת השמש מאז ומעולם?

על פי ההשערה המקובלת על רוב הפיזיקאים בעולם, נוצרה השמש לפני כחמישה מיליארד שנה מענן ענק של גז ואבק בינכוכבי. אחד ממרכיבי הענן היה מימן. כידוע, גופים מושכים אחד את השני עקב מסתם. משיכה זו קרוייה בשם משיכה גרביטציונית. עקב המשיכה שבין מרכיביו, החל הענן להתכווץ. חלק מהחומר המרכיב את הענן הפך לכוכבי הלכת המקיפים את השמש, שכדור הארץ הוא אחד מהם. חלקו האחר המשיך להתכווץ ולהיעשות צפוף יותר ויותר. התכווצות זו גרמה להתחממות הולכת וגוברת. בשלב מסויים, הגיעו הטמפרטורות במרכז הענן המכווץ, לערך כה גבוה עד שגרמו להתחלתו של תהליך מיזוג גרעיני שבו גרעיני מימן מתמזגים והופכים לגרעיני הליום. כפי שכבר ראינו, משתחררת בתהליך זה אנרגית חום רבה מאד. אנרגית חום זו גרמה ללחץ כלפי חוץ ובלמה את המשך התכווצותו של הענן. אנרגית החום שהשתחררה בתהליך המיזוג הגרעיני איפשרה להמשיך עוד ועוד מיזוגים של גרעיני מימן לגרעיני הליום. מיזוגים אלה שיחררו אנרגית חום נוספת וזו איפשרה עוד ועוד מיזוגים גרעיניים וכך הלאה בלי הרף. בדרך זו נוצרה השמש. תהליך המיזוג הגרעיני ממשיך מאז שנוצרה השמש לפני מיליארדי שנים ועד ימינו אלה.

השמש קיימת אמנם מיליארדים רבים של שנים אולם אין זה מבטיח שתמשיך להתקיים לנצח. ראינו שמקור האנרגיה שלה הוא המיזוג הגרעיני שבו מימן הופך להליום. כמות המימן בשמש היא עצומה אבל לא אינסופית. בשלב מסויים, כשרוב המימן בשמש ייגמר, תתנפח השמש מאד. נפחה יגדל פי מיליונים!! למעשה היא תהיה כה גדולה עד שתבלע חלק מכוכבי הלכת המקיפים אותה, כולל את כדור הארץ. החלק החיצוני של השמש המנופחת הזאת יתפזר לבסוף בחלל הבינכוכבי ויתקרר. מה שיישאר הוא שמש הרבה יותר קטנה בנפחה ודחוסה מאד. קוטרה יהיה קטן פי מאה מקוטר השמש של ימינו.

נכון שזה נשמע מפחיד מאד, אבל התיאור הזה מתווה את מה שיקרה רק בעוד עשרה מיליארדי שנים!!! לשם השוואה - האדם בגרסתו המודרנית (הומו ספיינס) קיים רק כמה עשרות אלפי שנים והתרבות האנושית קיימת רק אלפי שנים, ואילו אברהם אבינו חי רק לפני כארבעת אלפים שנה.

אז בינתיים, יש לנו מספיק זמן כדי להשתרע מתחת לשמש ולהנות מאורה. ואל תשכחו למרוח קרם שיזוף.