עמוד הבית > מדעי כדור-הארץ והיקום > אסטרונומיה [מדעי החלל] > גרמי שמים
אאוריקה : כתב-עת להוראת מדעים וטכנולוגיה



תקציר
מה הם " כוכבים נופלים " ? המאמר עוסק במטאורים ושביטים. המאמר עוסק גם בפגיעות מטאוריטים בכדור הארץ ובהתנגשויות מטאוריטים.



על שביטים, על מטאורים ועל התנגשויות במערכת השמש
מחבר: ד"ר יואב יאיר



"כוכבים נופלים"


בכל לילה ניתן לצפות בכמה "כוכבים נופלים" - שובלים קצרצרים של אור הניצתים לשנייה או שתיים על כיפת השמים. על פי האמונה, משאלה הנאמרת בעת ש"כוכב" נופל, עתידה להתגשם. אולם "כוכבים נופלים" אינם כוכבים, והם אינם נופלים: אלה הם מטאורים - חלקיקים קטנים המגיעים אל כדור הארץ מהחלל, חודרים לאטמוספרה של כדור הארץ, מתחככים במולקולות האוויר ומלהיטים אותן עד פליטת אור. רובם הגדול של חלקיקים זעירים אלה מתכלים בגובה 80 ק"מ לערך ואינם מגיעים לקרקע. לעתים נמשך מסלולו של המטאור מספר שניות ואף משאיר אחריו "זנב" ברור המתפוגג לאטו, ואז הוא קרוי "כדור אש" או "בוליד" (Fireball).
בתאריכים מסוימים בשנה, מספר המטאורים הניתנים לצפייה הוא גדול במיוחד 20 או 30 לשעה ואף יותר. לילות כאלה נקראים לילות של "מטרות מטאורים", ואז החלקיקים שחודרים לאטמוספרה שלנו הם בדרך כלל שאריות מזנבם של שביטים שעברו סמוך למסלולו של כדור הארץ.

"שאריות"? "זנב של שביט"? בוודאי נשמע לכם מוזר. אך כיום ידוע ששביטים הם "כדורי שלג מלוכלכים" העשויים ברובם קרח וגזים קפואים, אבק וחומרים פחממניים שונים. גרעין השביט הוא כמו קרחון חלל מוצק שגודלו בדרך כלל כ- 10 קילומטרים. כל עוד מרוחק השביט מן השמש, אין הוא פולט אור, ולמעשה איננו יכולים להבחין בו. רק כאשר השביט מתקרב לאזור מסלולו של כוכב הלכת צדק (כ- 780 מיליון קילומטרים מהשמש), מתחילה קרינת השמש להשפיע על הקרח ולאדות אותו (בדומה לקרח של קרטיב הניתך לנוזל בהשפעת השמש, גם קרח השביט "ממריא" והופך ישירות לגז). קרינת השמש פוגעת בחלקיקי הגז והאבק שניתזו מגרעין השביט, וכך נוצרת סביבו הילה בהירה. ככל שהשביט מתקרב לשמש, גדל קצב ההתאדות של הקרח, ונוצר זנב ענק של אבק וגזים זוהרים, אשר מתפרש על פני מרחקים של מיליוני קילומטרים. מראה ההילה והזנב מרשים ומקסים את הצופים בשביט. לא פעם הוא הטיל אימה ומורך בלב רואיו ונחשב סיכון מובהק לאסונות צפויים וכמבשר מלחמות ומותם של שליטים.

שביטים


שביטים הם אורחים אקראיים במערכת השמש, ואחת לעשור לערך ישנו שביט אשר הופך ל"סלבריטי" וזוכה לחשיפה עצומה בתקשורת הכתובה והאלקטרונית.

רצה הגורל ובעשור הקודם באו לבקר ב"שכונה שלנו" במערכת השמש שלושה שביטים מרשימים: שביט "שומייקר-לוי 9" אשר התנגש בכוכב הלכת צדק ביולי 1994, שביט "היאקוטקה" אשר חלף במרחק 15 מיליון קילומטרים מכדור הארץ בחודש מארס 1996 ושביט "הייל-בופ" אשר ערך מופע ראווה באביב 1997. על פי אחת התאוריות, חלק ניכר מהאטמוספרה ומהאוקיינוסים הובאו לכאן על ידי שביטים, לפני כ- 4.5 מיליארדי שנים, ויש הסוברים שגם המולקולות האורגניות הראשונות, ששימשו אבני בסיס להתפתחות החיים, מקורן בשביטים.

לאחר ששביט חולף ליד השמש ונע בחזרה לקצוות מערכת השמש, נשאר האבק שנפלט ממנו לרחף בחלל, וכאשר כדור הארץ חולף באותו אזור, חודרים החלקיקים הזעירים לאטמוספרה. זהו לילה של "מטר מטאורים" – הרבה מאוד "כוכבים נופלים" בזמן קצר.

חובבים ומדענים רבים ציפו לשובו של אחד ממטרות המטאורים הגדולים ביותר, הלא הוא מטר הלאונידים, המגיע לשיאו בלילה שבין ה- 17 וה- 18 בנובמבר. מטר זה קשור לשביט "טמפל-טאטל", והוא מגיע לשיאים נדירים אחת ל- 33 שנים, לאחר מעבר השביט בסמוך לשמש. בהופעתו הקודמת במערכת השמש השאיר שביט טמפל-טאטל נחיל של רסיסים קטנים, אשר יצרו מטר מטאורים חזק במיוחד ב- 1966. עדויות היסטוריות מן המטרות של 1833 ו- 1869 (הפעמים הקודמות שבהן הוא חלף בקרבת השמש) שנבדקו על ידי חוקרים בני זמננו, מראות שבשיא המטר היה קצב נפילת המטאורים כ- 100,000 בשעה!!!

ה"רדיאנט" של המטר - אותה נקודה מדומה שממנה נראים כל המטאורים מגיחים לעבר כדור הארץ – נמצא באזור קבוצת אריה (Leo) ומכאן שמו של המטר. המטר מצטיין במטאורים בהירים במיוחד, רבים בהם "כדורי אש" שבהירותם מגיעה לפי 1000 יותר מנגה וצדק בשיאם.

בשנה שעברה ציפו לשיא המטר מעל יפן, אך אי-דיוק במיפוי הביא לכך שהנחיל המרכזי נראה רק מעל צרפת והאוקיינוס האטלנטי. מיפוי נחיל החלקיקים שהשאיר זנבו של השביט, מלמד על כך שרוחבו כ- 35 אלף קילומטרים, ובו נמצא מרב הריכוז של החלקיקים, והריכוז דועך באופן ניכר מחוץ לאזור. ב- 1999 עבר כדור הארץ את נקודת השיא בשעות שלפני עלות השחר של ה- 18 בנובמבר (04:00 לפי הזמן המקומי של ישראל), ושיא המטר התרחש מעלינו ומעל אירופה. מי שאכן טרח והשכים קום באותן שעות, זכה למראה מדהים של "נפילת" כוכבים מהשמים בקצב של 6-5 לשנייה!


פיצוץ אדיר בסיביר…


לעומת הפתיתים המרהיבים האלה שיוצרים זיקוקי די-נור שמימיים, מהחלל מגיעים אלינו גם גושים גדולים
יותר. עדים בעל כורחם לאמת פיזיקלית זו היו נוסעי הרכבת הטראנס-סיבירית שניעורו בבוקר ה- 30 ליוני 1908 מקול פיצוץ אדיר. נהג הקטר בלם את הרכבת, כי היה משוכנע שהרכבת עצמה התפוצצה. עדי ראייה בין הנוסעים סיפרו שראו ברק כחול זוהר, עטור עשן נופל מהשמים. כ- 600 קילומטרים צפונית-מזרחית משם, בעמק של הנהר פודקמניה-טונגוסקה, עקרה התפוצצות עזה עשרות אלפי דונמים של יער, שיטחה אותם לקרקע והרגה עדרים שלמים של צבאים וחיות בר. החוקרים שקיבלו את המידע, היו משוכנעים שמטאוריט ענקי פגע בקרקע האזור, אולם משלחת המחקר הראשונה שהגיעה למקום (רק ב- 1927, בשל עיכובים של מלחמות ומהפכות), לא מצאה כל שריד למכתש או לרסיסים מוצקים. היער ההרוס הכיל רק מספר גרגרים של חומר מטאוריטי בקוטר של כמה עשיריות המילימטר. היכן המטאוריט? מהו העצם שפגע בקרקע של סיביר? תופעה נוספת שנצפתה זמן קצר לאחר האירוע, הגדילה את המסתורין: שמי הלילה של האזור בחודש יולי היו חשוכים פחות מהרגיל וזהרו בנוגה בהיר.

השערות שונות ומשונות הוצעו לפתרון התעלומה: גוש של אנטי-חומר, עב"ם שסטה ממסלולו, חור שחור קטן שפגע בכדור הארץ. אולם חישובים שערך ארי בן מנחם ממכון ויצמן ב- 1975 הראו שהאירוע כולו נגרם מעצם שהתפוצץ באוויר בגובה של כ- 8 קילומטרים, וגל ההדף שנוצר מההתפוצצות הוא שהרס את האזור. ההתפוצצות כילתה לחלוטין את הגוף השמימי שחדר לאטמוספרה, ועצמתה נאמדה כ- 12.5 מגאטון של חומר נפץ (יותר מפי 20000 מהפצצה שהשמידה את הירושימה). מהותו המדויקת של הגוף שהתפוצץ - אם היה זה רסיס של שביט או שמא אסטרואיד קטן - אינה ידועה בוודאות עד היום. החישובים הראו שמסת הגוף הנדרשת לחולל גל הלם כה חזק היא כ- 50 אלף טון. אם מתרגמים זאת לגודל של שביט העשוי כולו קרח - מתקבל רסיס בקוטר של כ- 40 מטר. עד לפני זמן לא רב, גופים כאלה לא היו ניתנים כלל לאיתור מוקדם, ורק בעת פגיעתם בנו היה נודע על קיומם.


סלעים הנופלים מהחלל


באוקטובר 1947 שוב נשמע פיצוץ אדיר בחלקו המזרחי של אזור סיביר בברית המועצות לשעבר: מטאוריט ברזילי שחדר לאטמוספרה בזווית תלולה יחסית, פגע בקרקע. הפגיעה יצרה כ- 23 מכתשים קטנים, וסך המשקל של הרסיסים שנאספו באזור הגיע ל- 40 טון! המטאוריט האדיר שהגיע ככל הנראה מחגורת האסטרואידים (1) שבין מסלוליהם של צדק ומאדים, התפרק לרסיסים תוך מעופו באטמוספרה והמטיר גשם של רסיסי מתכת לוהטת על הקרקע. למרבה המזל, סיביר היא ענקית ובלתי מיושבת בחלקה הגדול. לא צריך לנחש מה היה קורה, לו פגע המטאוריט הזה באזור מיושב...

ב- 10 לאוגוסט 1972 נצפה בשמי ארצות-הברית כדור אש ענקי. היה זה אסטרואיד בקוטר 10 מטרים לערך שחלף באטמוספרה במהירות של 15 קילומטרים לשנייה והותיר נתיב זוהר של כמה אלפי קילומטרים. התצפיות הראו שהוא חדר עד לעומק של 53 קילומטרים ויצא חזרה אל החלל, כמו אבן שטוחה שאנו מקפיצים על פני הים. מעקב אחר העצם ונתוני מסלול מדויקים שלו הראו שהוא התקרב שנית לכדור הארץ ב- 1997. בעתיד צפויים "מפגשים קרובים" נוספים עם גוש סלע זה.

למעשה אין בכך כל חידוש, ומטאוריטים נופלים בכל רגע אל הקרקע (2). לפגיעות מטאוריטים קטנים יש בדרך כלל הדים משעשעים בתקשורת: ב- 9 לאוקטובר 1992 פגע מטאוריט קטן בבית במדינת ניו יורק, ובפברואר 1995 ריסק מטאוריט שמשקלו 435 גרם את מכוניתה של תושבת אוסקה ביפן. כל אלה הן כמובן דוגמאות והוכחות לכך שאנו למעשה לוח מטרה קוסמי, שעצמים מהחלל פוגעים בו כל העת.


הצלקות הישנות של כדור הארץ


ישנן כמובן הוכחות לכך שהיו בעבר פגיעות גדולות הרבה יותר בכדור הארץ מגופים "לא כל כך משעשעים". מכתש המטאוריט השמור ביותר על פני כדור הארץ הוא מכתש המטאור באריזונה, אשר נשמר כבור עגול בקוטר 1,600 מטרים לערך, עדות לפגיעת מטאוריט גדול עשוי מתכת לפני כ- 20 אלף עד 50 אלף שנה. המכתשים האחרים שהתגלו על פני כדור הארץ (3) הם בשלבי בליה מתקדמים וניתנים לזיהוי רק בתצלומים מהחלל או על פי סוג הסלעים שמאפיין התנגשויות: חול מותך שהפך לזכוכית, גבישי קוורץ מעוותים ותכולת יסודות מתכתיים נדירים בריכוז גבוה יחסית (כמו, למשל, היסוד אירידיום). "טביעת אצבע" זו עמדה בבסיס התאוריה של אלוורז (אב ובנו מאוניברסיטת קליפורניה) שהיכחדות הדינוזאורים (ועוד 70% מהמינים שחיו אז על פני הארץ) לפני 65 מיליון שנים התרחשה בעקבות פגיעת אסטרואיד ענקי בכדור הארץ. לאחר שנים של חיפושים נמצא המכתש של פגיעה קדומה זו קבור מתחת לסלעי המשקע בקרקעית מפרץ מכסיקו, ליד חצי האי יוקטאן.

עדויות חדשות התקבלו ממעבורת החלל האמריקנית "אנדבר", אשר ביצעה שתי משימות בחלל בחודשים אפריל ואוקטובר 1994. המעבורת נשאה עמה, בין יתר המכשירים והציוד המדעי, גם מכ"ם מיוחד המאפשר הדמיה מדויקת של פני כדור הארץ. מדענים, אשר בחנו את תצלומי המעבורת של אזור צ'אד במערב אפריקה גילו כי ליד מכתש גדול אשר יוחס בעבר לפגיעה מהחלל החיצון, נמצאים שני מכתשים נוספים הצמודים לו. המדענים אשר חוקרים מכתשי פגיעה בכדור הארץ, קשרו את רכבת המכתשים הזו למה שנלמד מפגיעת 21 רסיסי השביט "שומייקר לוי" בכוכב הלכת צדק. מתברר שישנם גופים שמימיים אשר סמוך לפגיעה בכוכב לכת או בירח שלו, מתפרקים לכמה רסיסים גדולים הפוגעים סמוך מאוד זה לזה וכך יוצרים תבנית אופיינית של מכתשים צמודים.



מ"ארמגדון" ועד "משמר החלל"


שני סרטי מדע בדיוני היו להיטי קיץ 1998: "פגיעה קטלנית" ו"ארמגדון" עם ברוס וויליס. הסרטים עסקו בתוצאות של התנגשות עם שביט (הראשון) או אסטרואיד (השני), וכיצד יכול המין האנושי להינצל מכליה. כאשר הוליווד מתעניינת בנושא מדעי, משמעות הדבר שזהו נושא "חם", ועל כן ברור שסכנת ההתנגשויות עם גופים מהחלל חלחלה היטב למודעות הציבור.

כדי להתגונן ולהתכונן למפגש עם אורח לא קרוא, הולך והופך בימים אלה רעיון ישן של הסופר ארתור סי. קלארק למציאות: גופי מחקר מקדישים מאמץ רב לתצפיות ולאיתור מוקדם של גופים הנמצאים בסכנת התנגשות עם כדור הארץ. החוקרים רוברט מקמילן ותום גרלס מאוניברסיטת אריזונה מרכזים מיפוי של מאות העצמים הרוחשים בחלל בקרבה מסוכנת אלינו. באמצעות הטלסקופ של מצפה קיט-פיק באריזונה מצליח פרויקט "משמר החלל" (Spacewatch) לאתר כ- 600 אסטרואידים מדי לילה (לא כולם חדשים, כמובן.) פותחה טכניקה מיוחדת המשלבת צילום ממוחשב וסקירה אלקטרונית של גזרות בשמים המועדות לפורענות, ואחת התגליות החשובות הראשונות הייתה איתורו ב- 1994 של אסטרואיד קטן שחלף במרחק זעיר של 105 אלף קילומטרים מאתנו (כשליש המרחק מכאן לירח). עד היום גילה "משמר החלל" כמות עצומה של אסטרואידים שקוטרם עשרות מטרים במספר שהיה גדול פי 40 מאמדנים קודמים. הצעד הבא בפרויקט: שימוש בטלסקופים גדולים יותר תוך שילוב מספר אתרי צפייה במקומות גאוגרפיים שונים. המדענים מצפים לסיים את המיפוי עד שנת 2008: עד אז עלינו לקוות שאין שום אסטרואיד "עם הכתובת שלנו" עליו. פן מעשי לפרויקט זה הוא פיתוח אסטרטגיות ליירוט ולהטיה של אסטרואידים מסוכנים. כצעד ראשון נשלחה חללית "ניר" (Near) למפגש עם האסטרואיד "ארוס", שמסלולו חוצה את זה של כדור הארץ. המפגש בוצע בהצלחה בחודש פברואר 2000.

"ארוס" הוא גוש סלע ענק שקוטרו כ- 40 קילומטרים ורוחבו 16 קילומטרים. "ניר" תמפה אותו בפירוט ותזהה את הרכבו המדויק ואחר כך תנחית עליו רובוט מכני שיבדוק את חוזקו ואת יכולתו לעמוד בפיצוץ של נשק גרעיני. ייתכן שבעתיד נזדקק לידע זה כדי להציל את האנושות מכליה, כמו זו שפקדה את הדינוזאורים חסרי המזל.


הערות:
1. חגורת האסטרואידים היא אזור במערכת השמש המשתרע בין 2.7 ו- 3.1 יחידות אסטרונומיות מהשמש, ובו נעים מאות אלפי רסיסים מוצקים בגדלים שונים המכונים אסטרואידים. הגדול ביותר הוא בקוטר של 1,000 ק"מ לערך, והקטנים ביותר עשויים להגיע לגודל של קופסת נעליים. האסטרואידים הם סלעים קדומים מראשית היווצרותה של מערכת השמש המכילים מינרלים רבים.

2. מדענים חישבו את קצב ההגעה של אבק מטאוריטי מהחלל אל כדור הארץ, והוא מגיע לכמה עשרות אלפי טונות בשנה. מקורו של אבק זה בדרך-כלל, כפי שנטען, בשרידים שנותרו משביטים שעברו סמוך לנו, או בחומרים שנשארו ממטאורים שנכחדו ונשרפו באטמוספרה העליונה.

3. עד היום נמצאו כ- 125 מכתשים, וההערכה היא שישנם עוד כ- 1000 הממתינים לגילוי.

* הכותב הוא ראש תל"מ (תקשוב להוראה מרחוק) באוניברסיטה הפתוחה, חוקר ומלמד אסטרונומיה ומדעי האטמוספרה באוניברסיטה הפתוחה ומרכז פרויקט טיסת האסטרונאוט הישראלי במעבורת החלל של נאס"א.



לקריאה נוספת:
מערכת השמש באנציקלופדיה ynet




אל האסופה מסע במרחבי כדור הארץ : פרקים נבחרים בגאוגרפיה פיזית3

ביבליוגרפיה:
כותר: על שביטים, על מטאורים ועל התנגשויות במערכת השמש
מחבר: יאיר, יואב (ד"ר)
תאריך: יולי 2000 , גליון 10
שם כתב העת: אאוריקה : כתב-עת להוראת מדעים וטכנולוגיה
בעלי זכויות : רמות; אוניברסיטת תל אביב
הוצאה לאור: אוניברסיטת תל אביב; רמות
הערות: 1. כתב העת יוצא ביוזמת למדע: מרכז מורים ארצי להוראת מדע וטכנולוגיה בבתי הספר היסודיים.
הערות לפריט זה: יוצא ביוזמת למדע - מרכז מורים ארצי להוראת מדע וטכנולוגיה בבתי הספר היסודיים.
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית