עמוד הבית > מדעי כדור-הארץ והיקום > אסטרונומיה [מדעי החלל]
ראש גדול




תקציר
על התפתחות הידע האסטרונומי שהביא לשינוי תמונת העולם; החל מהאסטרונומים הקדומים, שחשבו שכדור הארץ הוא מרכז היקום והכל נע סביבו, מהפכת קופרניקוס שהובילה את השמש למרכז, וקפלר שגילה את מסלוליהם האליפטיים של כוכבי הלכת.



מסלול כוכבי הלכת : סובבים ומקיפים את השמש
מחבר: רוברט ברץ


הולכים ויושבים מסביב לעולם

כבר בימי קדם הבחין האדם בחמישה כוכבים1 שנדמו כנעים ביחס לאחרים הנותרים במקומם. הללו נקראו "כוכבי לכת" או בלועזית – פלנטות2 (PLANETS). היום הם מזוהים בשמות חמה, נוגה, מאדים, צדק ושבתאי. הכוכבים הקבועים נקראו "כוכבי שבת" (יושבים במקומם). מאז המאה ה-18 נתגלו שלושה כוכבי לכת נוספים – שלא ניתן היה לזהותם קודם לכן ללא אמצעי עזר (טלסקופים) – אורנוס, נפטון ופלוטו.

חשבו שהארץ היא מרכז העולם

תצפיות שבוצעו על ידי תוכנים (האסטרונומים הקדומים) בזמן העתיק הצביעו על כך שהשמש, הירח והכוכבים עולים (זורחים) במזרח ושוקעים במערב. מסקנתם הייתה ש"צבא השמים" נע מסביב לכדור הארץ שהוא מרכז היקום. מודל זה של העולם נקרא "גיאוצנטרי" (גיאו-ארץ, צנטרום-מרכז). אפלטון החזיק בו במאה הרביעית לפני הספירה וכך גם תלמידו אריסטו. הבנה זו, בניסוחים שונים שפותחו מאוחר יותר, התבססה על שלוש הנחות:

1. תנועת כל גרמי השמים נעשית במעגלים מושלמים.
2. כל הכוכבים עשויים מחומר מושלם אשר לא ניתן לשינוי.
3. כדור הארץ נמצא במרכז היקום.

אמנם התצפיות לא תמיד התאימו למודל וגם, למען הדיוק, היו מספר אנשים שחשבו אחרת, כמו למשל אריסטראכוס מסאמוס3 שטען שלמעשה כדור הארץ נע סביב השמש (לפני כ- 2250 שנה!). אולם דעות אלו נתפסו כמוזרות ולא השפיעו על תמונת העולם המקובלת של אז. המודל הגיאוצנטרי אומץ מאוחר יותר על ידי הכנסייה ושלט באירופה כ- 1800 שנה!

מהפכת קופרניקוס

נקודת האל-חזור הרשמית להתפתחות האסטרונומיה המודרנית נזקפת לזכותו של אסטרונום פולני במאה ה-16, ניקולאי קופרניקוס, שהפך את התמונה בהציעו מודל "הליוצנטרי" להסבר תנועת הכוכבים (הליוס – שמש, צנטרום– מרכז). במודל הקופרניקאי מוצבת השמש במרכז מערכת כוכבי הלכת (מערכת השמש) ומכאן ש:

1. כדור הארץ הוא כוכב לכת בדומה לכוכבי הלכת האחרים וכמותם סובב את השמש במסלול מעגלי.
2. הכוכבים (כוכבי השבת) רחוקים מאד ביחס לכוכבי הלכת ואינם סובבים את השמש.
3. כדור הארץ סובב סביב צירו ולכן כל גרמי השמים נראים כמקיפים את הארץ בכיוון הפוך לכיוון סיבוב זה.

מודל זה נתן מענה מוצלח יותר לתצפיות אולם לא היה נקי מבעיות. הקושי נבע מהנחתו של קופרניקוס שכוכבי הלכת נעים במעגלים סביב השמש, ולכן עדיין נותרו אי התאמות בתנועת כוכבי הלכת. בכל זאת, המהפכה המחשבתית של ראיית השמש במרכז, במקום כדור הארץ, הייתה אדירה וזכתה לכינוי "המהפכה הקופרניקאית" – כינוי המשמש גם היום לתיאור מהפכה גדולה בכיווני חשיבה.

המסלול האליפטי והקנאה של טיכו ברהה

מי שהתמודד עם חולשות המודל הקופרניקאי היה מתמטיקאי ואסטרונום גרמני בשם יוהאנס קפלר שחי במאה ה-16. קפלר היה עוזרו של אסטרונום דני בשם טיכו ברהה, שעוד לפני המצאת הטלסקופ ביצע תצפיות מדויקות ביותר על תנועת כוכבי הלכת ואסף את המידע באופן מסודר. הלה חשש מתלמידו המוכשר והטיל עליו משימה מורכבת מאוד – למצוא הסבר למה שנראה כנסיגה והתקדמות בתנועתו של מאדים. ברצונו היה להעסיק את קפלר כדי שלא יפריע לו בפיתוח מודל מעגלי משלו על מערכת השמש. אולם למרבה ההפתעה, דווקא תנועת מאדים אפשרה לקפלר לגלות את מסלוליהם האליפטיים של כוכבי הלכת, לנסח את המשוואות המתארות אותם ולהיכנס להיסטוריה עם החוקים שניסח:

1. כוכבי הלכת נעים במסלול אליפטי4, שבו השמש נמצאת באחד המוקדים. במצב זה, כשכוכב הלכת רחוק מהשמש, הוא נע לאט יותר, ואילו כאשר כוכב הלכת קרוב לשמש, הוא נע מהר יותר. 2. אם מתבוננים על הקו המחבר את כוכב הלכת אל השמש בפרקי זמן שווים, מתברר שהם מכסים שטחים שווים.
3. ככל שכוכב הלכת רחוק יותר מהשמש, זמן ההקפה שלו ארוך יותר.

גלילאו גליליי

תפיסתו של קפלר חוזקה בתחילת המאה ה-17 על ידי גלילאו גליליי, שערך תצפיות שיטתיות בטלסקופ ונתן בכך תנופה לידע האסטרונומי שהלך וגדל מאז. היום אנו יודעים לחזות את מיקומם ומהירותם של כוכבי הלכת ברמת דיוק כה גבוהה, עד כי חלליות (לא מאוישות עד כה) הנשלחות לחקור את צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון, משוגרות במסלולים המנצלים את כבידת כוכבי הלכת שנמצאים בדרכן, להאצת המהירות ולהכוונתן ליעדן. וזו רק ההתחלה. . .

1. כוכב - המילה 'כוכב' מכוונת היום לשמש. ה'כוכבים' המקיפים כוכבים (שמשות) נקראים פלנטות.2. פלנטות - מקור המילה ביוונית ופירושה נוודים.
3. סאמוס - אי השוכן ליד טורקיה של היום.
4. אליפסה - מעין מעגל פחוס בעל שני מוקדים, שסכום המרחקים מכל נקודה בהיקף אל שני המוקדים הנתונים הוא קבוע.

http://csep10.phys.utk.edu/astr161/lect

ביבליוגרפיה:
כותר: מסלול כוכבי הלכת : סובבים ומקיפים את השמש
מחבר: ברץ, רוברט
תאריך: ינואר 2003 , גליון 31
שם כתב העת: ראש גדול
הוצאה לאור: ראש גדול : עמותה לקידום הידע והחינוך המדעי
הערות: 1. ירחון מדע לצעירים.
2. העמותה למצוינות בחינוך.
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית