עמוד הבית > מדעי כדור-הארץ והיקום > אסטרונומיה [מדעי החלל] > גרמי שמים > מערכת השמש
ישראל. משרד החינוך. האגף לתכנון ופיתוח תוכניות לימודיםרמות


תקציר
מידע על על התפיסה הגיאוצנטרית של כדור הארץ בתקופות קדומות ועל התפיסות החדשות של המבנה שלו והאטמוספירה וכוח המשיכה.



כדור הארץ : פלנטת הבית שלנו
מחברות: ד"ר רבקה ברנד; ד"ר ליאת בן-דוד (טיבר)


מבנה כדור-הארץ ותהליך היווצרותו תוארו באופנים שונים בתרבויות השונות. התורה מתארת את תהליך הבריאה בפרק א בספר בראשית: "הראשית ברא אלוהים את השמים ואת הארץ" (בראשית, א, א). המסורת היהודית מתארת את תהליך בריאת כדור-הארץ כמעשה רקמה עדינה: תחילה הבדיל האל בין אור לחושך, בין מים לשמים, ורק ביום השלישי לבריאת העולם הופיעה היבשה - ומיד לאחריה החלה היווצרות החיים.

לעומת זאת, המיתולוגיה המצרית מספרת שבתחילה היה הכול רק אוקיינוס אינסופי, אשר מתוכו נברא אל השמש. אל השמש יצר לעצמו תל קטן, אשר גדל והפך ליבשה. המיתולוגיה היוונית מתארת את תהליך הבריאה במושגים של רגשות: בתחילה היה הכול תוהו ובוהו, יקום חשוך אשר מתוכו נבראו הלילה והמוות. ואז, לפתע (וללא הסבר) נוצרה האהבה אשר גירשה את האנדרלמוסיה העיוורת, בראה את האור הזוהר - ואת הארץ היפה. כך, למשל, האמינו היוונים הקדמונים כי הרי הגעש הם מקום מושבו של הפיסטום הידוע גם בשמו הרומי וולקן. הפיסטום, בנם של אלים ואל בעצמו, היה חרש הנשק של האלים. הם האמינו כי בית מלאכתו שוכן מתחת להרי געש, ולכן רואים את הגיצים מהנפחייה שלו… היוונים האמינו גם כי הגיהינום נצמא במעמקי כדור-הארץ, וסיפרו סיפורים שונים על טיבו ועל אנשים שביקרו שם. על-פי אמונתם, התפרצויות הזעם של האלים השוכנים שם הן הסיבה להתפרצויות געשיות. מרומי הרקיע, לעומת זאת, הם מקום משכנם של זאוס ופמלייתו. המסורות המיתולוגיות תאמו את התפיסה הגיאוצנטרית, לפיה כדור-הארץ הוא מרכז היקום.

הסיפורים על אודות מבנה כדור-הארץ לא היו נחלתם של הקדמונים בלבד, וניתן למצוא אותם דם בעת החדשה. סיפורו של ז'ול וורן שחי במאה התשע-עשרה בצרפת, המסע אל מעמקי האדמה, הוא דוגמה לכך. מובן כי גם סיפורים אלה אינם מבוססים על עובדות מדעיות. יחד עם זאת הם גירו את דמיונם של בני האדם ואפשרו לבני התקופה להתמודד עם בעיות שלא היה להן מענה באותה העת.

בעקבות התפתחות מדעי כדור-הארץ בכיוונים שונים (גיאולוגיה, מינרולוגיה, גיאופיסיקה ועוד) אנו יודעים היום עובדות רבות יותר על מבנה כדור-הארץ ועל הדינמיקה שלו. התאוריה המדעית העיקרית לגבי היווצרותו של כדור-הארץ ידועה בשם "תאוריית ההתגבשות". על-פי תאוריה זו, התחיל ענן ענק של אבק וגזים שהיה קיים בגל'סיה שלנו בעבר הרחוק "להצטמק", בהשפעת כוח המשיכה של חלקיו השונים. ריכוזו של רוב החומר יצר את השמש, ומריכוזי מומר קטנים יותר נוצרו כוכבי-הלכת, ובכלל זה כדור-הארץ. השמש וכוכבי-הלכת נוצרו באותו זמן. ראוי לציין, כי חלק גדול מהידע על אודות כדור-הארץ נרכש הודות לחקר גופים אחרים בחלל, וההשוואה ביניהם.


שכבות כדור-הארץ


גופים רבים בחלל, ובכלל זה רוב כוכבי-הלכת וחלק מהירחים שלהם, עטופים בשכבה גזית הנקראת אטמוספירה. לכל גוף יש אטמוספירה שהרכבה אופייני רק לו. כאשר מדברים על כדור-הארץ, נוהגים לחשוב רק על הכדור המוצק. אולם כיום נוהגים המדענים למנות גם את השכבה הגזית העוטפת אותו בין השכבות המרכיבות אותו. השכבה הגזית של כדור-הארץ היא האטמוספירה שלו. האטמוספירה של כדור-הארץ מורכבת מכ- 78% חנקן, כ- 21% חמצן וכ- 1% גזים אחרים. הרכב זה הוא ייחודי לכדור-הארץ בלבד, והוא המאפשר חיים על פניו. כדורי-הארץ הוא כוכב-הלכת היחיד שהחמצן מהווה אחוז כה גבוה באטמוספירה שלו, ואין בה מימן. בהשפעת אור השמש גורם הרכב הגשים שבאטמוספירה להיווצרות הצבע הכחול של השמים ולמראה הכחול של כדור-הארץ מהחלל. הפחמן הדו-חמצני ואדי המים שבאטמוספירה משתתפים בוויסות הטמפרטורה של כדור-הארץ של כדור-הארץ. מאזן קליטת החום ופליטתו תלוי בריכוזם של גזם אלה באוויר.

בשנים האחרונות חלה עלייה בריכוז הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה כתוצאה מפעילותו של האדם (שריפת חומרי דלק ועוד). עלייה זו הביאה בעקבותיה לעלייה של הטמפרטורות הממוצעות על פני כדור-הארץ. לתופעה זו נהוג לקרוא בשם "הגברת אפקט החממה". מדינות שונות ברחבי העולם עוסקות במשותף בהקטנת השימוש במקורות אנרגיה שמביאים לפליטת פחמן גו-חמצני ובחיפוש אחר מקורות אנרגיה חלופיים (שמש, רוח ועוד).

בגובה של כ- 20-30 ק"מ מעל פני הקרקע מכילה האטמוספירה ריכוז גבוה במיוחד של גז הנקרא אוזון. מכיוון שבאזור זה יש יותר אוזון מבכל אזור אחר באטמוספירה, אזור זה נקרא בשם "שכבת האוזון". האוזון הוא מולקולה של חמצן המורכבת משלושה אטומים, בניגוד למולקולת חמצן רגילה המורכבת משני אטומים. קרינה על-סגולית הנמצאת באור השמש, נקלטת על-ידי האוזון. עקב כך מתפרקות מולקולות האוזון ובכך מונעות מקרינה זה להגיע על פני כדור-הארץ ולהזיק ליצורים חיים. בשנים האחרונות נפגעה שכבת האוזון במקומות מסוימים בעולם, בעקבות שימוש מוגבר בגזים המכילים כלור ופלואור. גזים אלה, ובעיקר פריאון, נמצאים בשימוש בתעשייה ובמכשור ביתי (מזגנים, מקררים, תרסיסים). מדינות רבות בעולם פועלות היום למניעת המשך הפגיעה, על ידי צמצום השימוש בגזים אלה.

נהוג לחלק את החלק המוצק של כדור-הארץ לשלוש שכבות עיקריות: השכבה החיצונית הקרובה ביותר לאטמוספירה היא שכבת הקרום: הקרום הוא שכבה סלעית רציפה, שעוביה והצפיפות שלה משתנים. ביבשות מגיע עובי הקרום ל- 40 ק"מ, ומתחת לאוקיינוסים עוביו 5 ק"מ בלבד! מכאן נובע, כי מקווי ממים נמצאים למעשה על הקרם, במקומות הנמוכים שבו (שקעים בקרום).

אם כי הקרום מהווה רק אחוז אחד מנפח כדור0הארץ, חשוב להדגיש, כי כל צורות החיים, תפקודן ויחסי הגומלין שביניהן מתקיימות על פניו בלבד, הן בים והן ביבשה. גם משאבי הטבע שאנו מנצלים )מחצבים, נפט, פחם, אבני-חן ועוד) נמצאים בקרום. השכבה השנייה היא שכבה הנקראת מעטפת. זוהי שכבה סלעית, מותכת בחלקה, המגיעה לעומק של 2900 ק"מ בתוך כדור-הארץ. רעידות האדמה, ההתפרצויות הגעשיות והיווצרות סלעים מסוימים (סלעי פרץ) מקורם במעטפת. השכבה הפנימית הנמצאת במרכז כדור-הארץ היא שכבת הגלעין. שכבה זו מורכבת משני חלקים: החלק הפנימי ביותר מוצק, בעוד שהחלק החיצוני מותך. שכבת הגלעין מכילה בעיקר ברזל וניקל. עובי השכבה כ- 3500 ק"מ, והטמפרטורה במרכז הגלעין מגיעה כנראה עד 4000 מעלות צלזיוס! ככל שחודרים לתוך מעמקי כדור-הארץ, כן עולים הטמפרטורה והלחץ.



כדור-הארץ וכוח המשיכה


עד לפני כ- 500 שנה האמינו רוב בני האדם, כי הארץ היא שטוחה, וכי המפליג עד לקצה - אכן ייפול ממנה. קולומבוס היה אחד הראשונים אשר קרא תיגר על אמונה זו. בהיותו יורד-ים למד את תורת הניווט והמיפוי. במהלך לימודיו הכיר את התפיסה, שהייתה נחלתם של בעלי ידע מעטים בלבד, כי הארץ היא כדור. לכן החליט לנסות להגיע להודו באמצעות הפלגה מערבה. בעוד שעד לזמנו הפליגו להודו תמיד מזרחה. ההמשך, כמובן, ידוע: בהפלגותיו מערבה גילה בשנת 1492 יבשת חדשה, את יבשת אמריקה. בהאמינו כי אכן הגיע לאזורים של הודו ("אינדיה) בלועזית) קרא לתושבי המקום בהתאם - אינדיאנים.

האנייה הראשונה שהצליחה להקיף את העולם ולהוכיח בכך, כי הארץ היא כדור, הייתה אחת מאניותיו של יורד-הים הפורטוגלי, פרדוננד מאגלאן. בשנת 1519 יצא מאגלאן עם חמש אניות למסע ארוך וקשה להקפת כדור-הארץ. המסע נמשך כשלוש שנים, ובמהלכו אבדו ארבע מתוך חמש האניות. מאגלאן עצמו נרצח באחת התחנות בדרך, בפיליפינים, עוד ב- 1521. אולם אנשי צוותו המשיכו את המסע עד להשלמתו ב- 1522. בכך הושלמה המשימה שלקח מאגלאן על עצמו, מבתי שהוא עצמו זכה לראות בהתגשמותה.

הגילוי כי הארץ היא כדור היה בבחינת שינוי תפיסה וערר תמיהות רבות. גם בימינו אחת השאלות האופייניות ללומדים צעירים העוסקים בהכרת כדור-הארץ היא, "כיצד זה ייתכן שכדור-הארץ הוא עגול, והאנשים שבצדי השני לא נופלים ממנו?" שאלה דומה העסיקה את סר איזק ניוטון, אשר חקר את יחסי הכוחות בין גופים. לפני כ- 300 שנה פרסם ניוטון את תאוריית הכבידה, לפיה כל שני גופים ביקום מושכים זה את זה. ככל שמסת הגוף גדולה יותר, כן כוח המשיכה שלו גדול יותר. ככל שהמרחק בין שני הגופים גדל, כוח המשיכה ביניהם קטן. כדור-הארץ בהיותו גוף מפעיל כוח משיכה כלפי כל הגופים הנמצאים בסביבתו. הגופים הנמצאים על פני כדור-הארץ (מים, יצורים חיים, אוויר), מסתם קטנה בהרבה ביחס למסה של כדור-הארץ עצמו, ולפיכך הם נמשכים אליו בכוח רב מאוד ולמעשה "צמודים" אליו, ובכך נפתרת החידה, מדוע איננו "נופלים מכדור-הארץ".

ביבליוגרפיה:
כותר: כדור הארץ : פלנטת הבית שלנו
מחברות: ברנד, רבקה (ד"ר) ; בן-דוד (טיבר), ליאת (ד"ר)
שם  החוברת: ללכת על כוכב-לכת : מדריך למורה (כיתות ד-ה)
מחברות: בן-דוד (טיבר), ליאת (ד"ר) ; ברנד, רבקה (ד"ר)
עורכת החוברת: וטנשטיין-מאייר, חיה
תאריך: 1998
הוצאה לאור: ישראל. משרד החינוך. האגף לתכנון ופיתוח תוכניות לימודים; רמות
הערות: 1. כיתות ד-ה.
2. שייך לתכנית מב"ט (מדע בחברה טכנולוגית). ראשי הפרוייקט: פרופ' דוד חן, ד"ר רות נוביק. מפמ"ר מדעי הטבע: ד"ר חנה ויניק.
3. ניהול מדעי: ד"ר רות נוביק.
4. ייעוץ מדעי" ד"ר יואב יאיר.

הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית