עמוד הבית > מדעי כדור-הארץ והיקום > אסטרונומיה [מדעי החלל] > גרמי שמים > מערכת השמש
ספרית מעריב


תקציר
עובדות רבות על כדור-הארץ ועל לוויינו היחיד, הירח.



כוכב-הלכת המוכר לנו ביותר : כדור-הארץ
מחבר: רוי א' גלנט


עננים דקיקים כנוצות שנוצרו מאדי מים מרחפים מעל כדור-הארץ ומסתירים חלקית את פניו, המכוסים רובם במים. משום כך ראוי כדור-הארץ להיקרא בשם "עולם המים".

כדור-הארץ עם לוויינו היחיד, הירח, נראים בתמונה עוצרת-נשימה זו מחללית המקיפה את עולמנו במרחק אלפי קילומטרים. מדבר סהרה חוצה את אפריקה הצפונית לרוחבה. מצפון נראה הים התיכון, עם הים האדום וחצי-האי ערב ממזרח, חלק מספרד והאוקיינוס האטלנטי הכחול ממערב. אבל פניו של כדור-הארץ לא נראו כך במרוצת כל העידנים. פעילות געשית ורעשי אדמה משנים אותם, לפעמים בפראות. חולות נודדים ומים זורמים מביאים שינוי גם הם. כוחות הבליה (ארוזיה) מסתירים את עברו של כוכב-הלכת שלנו או מוחקים אותו כליל.

אבל לירח אין אטמוספירה, ואין בו מים שישנו את פניו. לכן הפנים שאנו רואים היום הם שריד לימי-הקדם הגיאולוגיים של הירח. רובם ככולם. בתמונה זו אנו רואים על הירח את המכתש המקרין הענקי קופרניקוס, באמצע הדרך בין הקו המפריד בין יום ולילה, הקרוי טֶרְמִינָטוֹר, לבין שפת הירח. משמאל לקופרניקוס נמצא מכתש גדול אחר, קפלר, ולידו אוקיינוס הסערות. אלא שהאוקיינוסים של הירח, כפי שנראה, אינם אוקיינוסים כלל ועיקר.

עובדות על כדור הארץ

גֵיאָה, אלת הארץ של היוונים הקדמונים, נקראה בפי הרומאים טֶרָה מָאטֶר – אמא אדמה.

אורך השנה: 365 יום
מהירות הקפה ממוצעת: 30 ק"מ בשנייה
מרחק ממוצע מהשמש: 149,600,000 ק"מ
אורך היממה: 23 שעות, 56 דקות
נטיית ציר: 23.45°

כדור-הארץ ולוויינו, הירח, נעים במסילה סגלגלה במקצת סביב השמש. משום כך מגיע כדור-הארץ, בחלק מסוים של מסילתו, למרחק העולה ב-2,500,000 קילומטרים על מרחקו הממוצע מהשמש. אף-על-פי-כן, כדור-הארץ נשאר בתוך תחום אֲפִיצוּת הקרוי "אֶקוסְפֵירָה". באיזור הבטוח הזה, המשתרע בין מסילת נוגה לבין מסילת מאדים, אין הטמפרטורות גבוהות מדי או נמוכות מדי לקיומן של צורות-החיים המרובות שבעולמנו. אילו השתנתה מסילת כדור-הארץ והביאה אותו קרוב יותר לשמש, היינו נצלים. אילו התרחקנו יותר מהשמש, היינו קופאים בכדור של קרח.

נטיית הציר של כדור-הארץ גורמת לחילופי העונות. כשהקוטב הצפוני נוטה לעבר השמש, יש קיץ בחצי-הכדור הצפוני. אף שמרחקו של כדור-הארץ מהשמש הוא אז הגדול ביותר, אור השמש מגיע בזווית פחות משופעת ונמשך זמן רב יותר. החורף בא לחצי-הכדור כשהקוטב הצפוני נוטה מהשמש והלאה.

השדה המגנטי פועל כמגן מפני רוח השמש, ויוצר איזור הקרוי מַגְנֶטוֹסְפֵירָה. הרוח הזאת נושאת עמה בבואה מן השמש חלקיקים קטלניים בעלי מטען חשמלי. מקצת החלקיקים נלכדים בחגורות וַן אֶלֶן, שתי רצועות המקיפות את כדור-הארץ מסביב.

שכבות האטמוספירה מכסות על כדור-הארץ. רוב פעילותו של מזג-האוויר מתרחשת בטְרוֹפּוֹסְפֵירָה. האוויר, העשוי רובו חנקן וחמצן, מכיל גם כמויות קטנות של אדי מים וגזים אחרים. מטאורים מבזיקים באטמוספירה, והזוהר הצפוני שצורתו כווילון נוגֵה באור יקרות.

מאבק לכדור

בתוך ענן מסתחרר של גז ואבק מתנגשים גרגרים זעירים של חומר ונהפכים לגושים יותר ויותר גדולים... הגושים נתקלים זה בזה ויוצרים כדור, המפיק חום אדיר... כך, לדעת המדענים, התהווה כדור-הארץ לפני ארבעה מיליארדי שנים וחצי. בתוך כדור-הארץ, שכבר היה לוהט, עלו הטמפרטורות עוד יותר עם השתחררות חום נוסף בהתפרקות יסודות רדיואקטיביים, עד שהפך הכדור כולו לעיסה מבעבעת בטמפרטורה של 2000° צלזיוס. שעה שהחומר הכבד יותר, כגון ברזל, שקע לעבר המרכז ויצר גלעין בצפיפות-על, צפו גבישים קלים יותר כלפי מעלה והתחילו ליצור את הקרום.

סדקים בַּצעו את הקרום ההולך ומתקשה, ומתוכם בעבעו לבה וגזים לכודים אל פני השטח. מהם נוצרה האטמוספירה הקדמונית, שהיתה שונה מזו שאנו מכירים כיום. היא היתה עשויה בעיקר חנקן, פחמן דו-חמצני, פחמן חד-חמצני ואדי מים, אולי עם כמויות קטנות של מתאן ואמוניה. אדי המים שריחפו מעל כוכב-הלכת התקררו, התעבו לטיפות וירדו כגשם. בכמה מקומות נשארו פני השטח לוהטים, והגשמים היורדים התנדפו מיד וחזרו להיות אדי מים.

כחלוף הזמן, ספגו פני השטח הסלעיים את רוב הגשמים הראשונים. כשלא היה הקרום מסוגל לספוג עוד, התחילו המים להיקוות אט אט באגנים גדולים ונהפכו לימים הראשונים של עולמנו. מבעד לעננים ההולכים ומִדלדלים זרחה לבסוף השמש על עולם של סלעי טרשים ומים נוצצים.

יבשת אחת

היבשות, כפי שאנו מכירים אותן כיום, טרם התקיימו אז. אבל היו גושים יבשתיים, ולפני 220 מיליון שנה בערך התלכדו הללו לעל-יבשת ענקית יחידה, פַּנְגֵיאָה שמה. לפני 135 מיליון שנה בקירוב התפרקה פנגיאה ושבריה החלו מתרחקים זה מזה; החלק הצפוני – נקרא לוֹרְאַסְיָה, והדרומי – גוֹנְדְוָונָה. לפני 65 מיליון שנה התפצלו שני גושי היבשה הענקיים האלה שוב, ושבריהם נדדו ותפסו בהדרגה את מיקום היבשות המוּכּרות לנו בהווה.

העולם המשתנה בהתמדה

היבשות עדיין ממשיכות לצוף. הן מונחות על לוחות קרום הנסחפים בזרמי ההולכה שעוברים במעטפת המוּתכת למחצה, כמו גושי אבן גדולים על סרט נע. האנרגיה היוצרת את התנועה הזאת היא החום העולה ממעמקי עולמנו. במקומות ששולי הלוחות מתחככים זה בזה או עולים זה על-גבי זה מתפרצים הרי געש, מתחוללים רעשי אדמה או השוליים מתקמטים ויוצרים הרים. במקומות ששני לוחות הולכים ומתרחקים זה מזה תחת פני האוקיינוס, הולכת ומשתנה צורתה של קרקעית האוקיינוס. לדוגמה, קרקעית האוקיינוס האטלנטי מתרחבת בשיעור של כארבעה סנטימטרים בשנה, ואילו קרקעית האוקיינוס השקט הולכת ומתכווצת.

גם אקלים העולם הולך ומשתנה. בהשפעת הקרח שבקטבים, פוקדות את העולם תקופות קרח ותקופות הפשרה, לסירוגין. בשני מיליוני השנים האחרונות – עידן הקרח הגדול – היו עד שמונה-עשרה תקופות של התקרחוּת. בשיאה של ההתקרחות האחרונה, לפני 18,000 שנה בערך, היו כ-30 אחוזים משטחי היבשה מכוסים בקרח. נראה לנו כאילו הקטבים מכוסים קרח-עד, אבל אין זה נכון. היו תקופות בעברו של כדור-הארץ שהטמפרטורה העולמית הממוצעת עמדה על 22° צלזיוס, ואז היו אפילו הקטבים נקיים מקרח. כיום הטמפרטורה העולמית הממוצעת היא 14° צלזיוס, ודי בכך על-מנת לכסות את גרנלנד (שפעם היתה מיוערת כולה) ואת אנטארקטיקה כיפות קרח שעוביָן קילומטרים רבים.

אם תבוא שוב תקופת חום ותמיס את שכבות הקרח מעל גרנלנד ואנטארקטיקה, ישתחררו כמויות עצומות של מים, פני האוקיינוסים יעלו ויטביעו את ערי החוף בכל רחבי העולם.

בניית הרים

כדור-הארץ הוא עולם חי ופעיל: קרח, רוח ומים מגלפים בלי-הרף את פניו וההרים המתרוממים אט אט משנים את צורתו בהתמדה. הרכס האַפָּלָאצִ'י החל לובש צורה לפני יותר מ-400 מיליון שנה. הרים אלה, המשתרעים בשרשרת מניו-אינגלנד דרומה, התרוממו בפעולת קימוט לפני 230 מיליון שנה, בעת שיבשות אמריקה הצפונית ואפריקה התנגשו יחדיו. רכס סִיֶירָה נֵבָדָה שבמערב אמריקה הצפונית התחיל להתרומם לפני 140 מיליון שנה, כשסלע מותך נדחק לחלקו העליון של הקרום. את צורתו הנוכחית קיבל רכס זה העובר לאורכה של קליפורניה במיליוני השנים האחרונות. הרי הרוֹקִי התחילו ללבוש צורה לפני 300 מיליון שנה בערך. אבל הרי הרוקי של ימינו, הממשיכים עדיין להתרומם, נוצרו לפני 100 עד 70 מיליון שנה.

התפרצויות גדולות של אש ולבה, לפני כשני מיליוני שנים, יצרו את הר שַׁסְטָה שבקליפורניה ואת הר רֵיינִיר שבמדינת וושינגטון. התפרצותו של הר סנט הֶלְנס שבוושינגטון, שקרעה מעליו את ראשו בשנת 1980, הזכירה לנו שוב באיזו מהירות עשויים פני הארץ להשתנות. מנגד, באריזונה, מתחולל שינוי אִטי מאוד. שם, במשך מיליוני שנים, עסקו הרוח העזה, הגשם הניתך, הכפור המבקע סלעים והשיטפונות הסוערים של הנהר קולורדו בחציבת הקניון הגדול.

הרים תחת פני הים

האוקיינוסים, המכסים את רוב שטחו של עולמנו, מגיעים לעומק ממוצע של 4.5 קילומטרים. אבל יש בקרקעיות האוקיינוסים שוחות שעומקן כפול מזה. שוחת מַרִיאָנָה באוקיינוס השקט, הנקודה העמוקה ביותר בכדור-הארץ, צוללת לעומק 11 קילומטרים תחת פני הים. היא עמוקה פי שבעה מעומקו של הגרנד-קניון בארצות-הברית. תהום פעורה אחרת באוקיינוס השקט, שוחת קֶרְמָדֶק-טוֹנְגָה, ארוכה כמו המרחק המפריד בין ירושלים לרומא.

רכס ההרים הארוך ביותר בכדור-הארץ אינו נמצא על היבשה אלא תחת פני הים – הרכס האמצע-אוקייני, שאורכו כ-64 אלף ק"מ. אחדות מפסגותיו מבצבצות מעל פני המים: איסלנד, האיים האָזוריים, אי הפסחא.

גם קרקעית הים, כמו פני היבשה, משנה צורה בלי הפוגה. לגושי היבשת הגדולים יש מדפים יבשתיים רדודים הנמשכים לתוך הים, לפעמים עד למרחק 1,000 קילומטרים, ומשם הם משתפלים במתינות לעבר קרקעית האוקיינוס העמוקה. שכבות עבות של בוץ מצטברות בשולי המדפים היבשתיים הללו, עד שהן ניתקות ומידרדרות מטה כמפולות-עפר תת-מימיות. מפולות אלה חורצות קניונים עמוקים במדרונות, והמשקעים גולשים הרחק אל קרקעית האוקיינוס העמוקה.

נהרות בים

הרוחות מניעות את מימי השטח של האוקיינוסים סביב היבשות. המים הללו נעים בזרמים, כאילו היו אלה נהרות בתוך האוקיינוס עצמו.

אחד המפורסמים ביותר מבין הזרמים החמים הוא זרם הגולף. הוא שוטף מנגד לחוף המזרחי של ארצות-הברית ופונה בהדרגה צפונה ומזרחה, חולף ליד בריטניה וממשיך לעבר איסלנד.

החום שנושא עִמו זרם הגולף מחמם את ארצות הצפון. יש גם זרמים קרים, כמו זרם לַבְּרָדוֹר היוצא מהאוקיינוס הארקטי ליד גרנלנד. ויש עוד זרמים עמוקים, מקפיאים, העושים את דרכם בעצלתיים מאנטארקטיקה צפונה מעל קרקעית הים. כשם שהאוויר פועל על היבשה, כך הוא גם פועל על המים, מחליף עמם חומרים ומכוון את תנועתם. מקור האנרגיה העיקרי לפעילות זו – הן ביבשה והן בים – הוא השמש.

חקירת פנים הארץ

מרכזו של עולמנו נמצא כמעט 6,400 קילומטרים מתחת לפני הקרקע. בשנים האחרונות הרבינו לעסוק בקידוחים שמטרתם ללמוד להכיר את כדור-הארץ. עד כה הגענו רק לעומק של שמונה קילומטרים בקירוב, אבל הגיאולוגים חולמים על קידוח חור אל המרכז, כדי להעלות ממנו דגימות של חומר. כך נדע מהו הרכבו המדויק של חלקו הפנימי של העולם. מכיוון שעדיין איננו יכולים לקדוח לעומק כזה, אנו נאלצים לחפש מידע בדרכים אחרות. אחת הדרכים החשובות היא חקר רעשי האדמה ומדידתם.

כשמתרחש רעש אדמה, עוברים סביב עולמנו ובתוכו גלים הקרויים גלים סֵייסְמִיִים. סוגים שונים של גלים נעים ממוקד רעש האדמה כלפי חוץ, במהירויות שונות. הגלים הראשוניים חשובים למדע משום שהם חוצים את כדור-הארץ. מכיוון שידוע לנו כיצד אמורים הגלים האלה להתנהג כשהם עוברים דרך חומרים שונים, כגון סלעים ונוזלים, אנו יכולים ליצור לעצמנו תמונה של מבנה החלק הפנימי של עולמנו והרכבו.

אבל כדי ללמוד את מבנה הקרום, איננו צריכים לחכות לרעשי אדמה. הגיאופיסיקאים יוצרים לעצמם רעשי אדמה מלאכותיים בדמות פיצוצים תת-קרקעיים. אלה מחוללים גלים סייסמיים הנרשמים במכשירים הקרויים סייסמוגרפים, ואת רשומותיהם של המכשירים האלה אנו יכולים לקרוא ולהבין.

הגלים הסייסמיים מלמדים אותנו מה צפיפותו של הסלע שהם עוברים דרכו. הגלים עוברים סלע צפוף ביותר, כגון בזלת, מהר יותר מכפי שהם נעים בסלע פחות צפוף, כגון אבן חול. עוד ידוע לנו שגלים מסוימים יכולים לחצות חומרים מוצקים, נוזליים וגזיים, ואילו גלים אחרים, כגון הגלים השניוניים, יכולים לעבור רק דרך חומר מוצק – אבל לא דרך נוזל. המדענים שחקרו את משך תנועותיהם של הגלים הסייסמיים בכדור-הארץ ואת דרכי תנועתם, צירפו יחדיו את התמונה הבאה:

יש לעולמנו שלושה רבדים עיקריים – הקרום, המעטפת והגלעין. הקרום עשוי סלעי שטח קלים שצפיפותם גדולה פי 2.8 מצפיפות המים. הוא משתרע כלפי מטה לעומק 40 קילומטרים בערך תחת היבשות ולעומק חמישה קילומטרים בקירוב תחת האוקיינוסים. 40 קילומטרים, במקרה זה, אינם מרחק גדול. הקרום תופס רק אחוז אחד מנפח כדור-הארץ. אם נראה את כדור-הארץ כתפוח, הרי שהקרום אינו עבה יותר מקליפת התפוח.

במבט מגבוה מעל "קליפתו" של כדור-הארץ, אפשר להבחין היטב בכמה תוואים בולטים של פני השטח, ביניהם מכתשים שנוצרו מפגיעות מטאוריטים. במגֵן הקנדי, למשל – שטח נרחב של סלע בן שני מיליארדי שנים מסביב למפרץ הַדְסוֹן – אפשר למצוא את שרידיהם של 17 מכתשים לפחות. רוב המכתשים מצויים בחלקיו העתיקים יותר של קרום כדור-הארץ. החלקים הצעירים יותר של הקרום התהוו אחרי שחלפה הפעילות המטאוריטית העיקרית. במיליוני השנים שעברו מאז נוצרו המכתשים, נמחקו רובם בפעולת הבליה או נקברו תחת סלעי משקע. יש לשער שבתחילת תולדותיו של כדור-הארץ, היו פניו נקובים בכל מקום ומקום במכתשי פגיעה. כיום אנו מכירים כמעט 80 מהם, אבל אין ספק שיש עוד רבים נוספים. גודלם נע בין פחות מ-100 מטרים ליותר מ-100 קילומטרים. קוטרו של אחד מהם, בפְרֶדֶפוֹרְט שבדרום-אפריקה, מגיע ל-140 ק"מ.

מתחת לקרום מצויה המעטפת, שכבת סלע המגיעה עד מחצית הדרך למרכז כדור-הארץ, כלומר, לעומק 2,900 קילומטרים. חלקה העליון עשוי כנראה סלע פריך, כי נרשמו רעשי אדמה שמוקדיהם נמצאו עמוק בתוך המעטפת, עד 700 קילומטרים. במקומות אחדים נעשית המעטפת חמה עד כדי כך שהסלע ניתך ונע לאִטו בזרמים מסתובבים כלפי מעלה.

לגלעין של כדור-הארץ שכבה חיצונית נוזלית סביב ליבה פנימית מוצקה, ושני אלה עשויים בעיקר ברזל עם כמות קטנה של ניקל. הגלעין הפנימי הוא כדור שקוטרו בערך 2,600 קילומטרים. הטמפרטורה של כדור-הארץ עולה מסביבות 15° צלזיוס בפני השטח עד 4,000°, כנראה, בליבה הפנימית. הלחץ בליבה הפנימית גבוה מאוד, פי שלושה ויותר מזה שבתוך המעטפת ופי שלושה מיליון ויותר מלחץ האטמוספירה על פני כדור-הארץ.

נפלאות החיים

לפני בערך 3.5 מיליארדי שנים, לדעת רוב המדענים, החלו חיידקים ואורגניזמים זעירים דמויי צמחים להופיע בים. במרוצת מיליוני השנים נהפכו אחדים מהם לצמחים מורכבים, ואלה פיתחו בהדרגה תהליך הקרוי פוֹטוֹסִינְתֶזָה. הצמחים המכילים חומר ירוק, כְלוֹרוֹפִיל שמו, מנצלים בתהליך זה את אור השמש ליצירת מזון לעצמם. הם קולטים פחמן דו-חמצני ומים וממירים אותם לסוכר, המשמש אותם כמקור אנרגיה. תוך כדי התהליך, הם פולטים חמצן ומפיקים מים.

אותם צמחים הצליחו עד כדי כך שחוללו שינוי חשוב באטמוספירה של כדור-הארץ. החמצן שפלטו התרכב תחילה עם הברזל המומס במי הים וגרם לחִמצונו, כלומר, להפיכתו לחלודה, ששקעה על קרקעית האוקיינוס. אחרי שאזל רוב הברזל, הצטברו עודפי החמצן במידה כזו שהתחילו להימלט לאטמוספירה, ועתה הם יוצרים חלק מהאוויר שאנו נושמים כיום.

כחלוף מאות מיליוני שנים, עברו צמחי הים ליבשה והשתלטו עליה כליל. עִמם יצאו האורגניזמים הדומים לדגים ששכנו בימים בעידן הדגים, לפני 395 עד 345 מיליון שנה. כעבור זמן רב, בעידן הזוחלים שלפני 225 עד 65 מיליון שנה, משלו בכדור-הארץ אותם יצורים מפוארים, "הלטאות הנוראות" – זה פירוש השם דינוזאורים – במשך הרבה יותר ממאה מיליון שנה. כאשר נכחדו הדינוזאורים, לפני 65 מיליון שנה בערך, תפסו היונקים את מקומם כשליטים בממלכת החי, ומהם יצאו במרוצת הזמן בני-האדם. אנו חיים עדיין בעידן היונקים.

כיום שוכנים בכדור-הארץ 1.4 מיליוני מינים שונים של בעלי-חיים וחצי מיליון מינים שונים של צמחים הידועים לנו. אם המספר הזה נראה לכם גדול, חִשבו על כך: 99 אחוזים מכל מיני הצמחים ובעלי-החיים שחיו בעולמנו כבר נכחדו. כמה מינים עתיקים מאוד הצליחו להינצל מהכחדה הודות להסתגלותם לשינויי הסביבה. התיקנים והכרישים, למשל, היו מצויים בשפע כבר לפני 250 מיליון שנה. חוקר-הטבע בן המאה ה-19 צ'רלס דארווין כתב בהשתוממות על רבגוניות החיים בכדור-הארץ: "מן הראוי שנודה כי כל אחד ואחד מחלקיו של עולמנו שוקק חיים! בין אם אלה אגמי מלח, או אותם אגמים מלוחים תת-קרקעיים החבויים תחת הרי געש – המעיינות המינרליים החמים – מרחבי האוקיינוס ומעמקיו – מחוזותיה העליונים של האטמוספירה, ואפילו פניו של השלג הנצחי – בכל אלה מצויים יצורים אורגניים."

אוקיינוס האוויר

בממוצע, אווירו של כדור-הארץ הוא תערובת של אבק וגזים – 78 אחוז חנקן, 21 אחוז חמצן ואחוז אחד של גזים אחרים, ביניהם אַרגוֹן, ניאון, פחמן דו-חמצני, אדי מים ואוזון. כשאנו יורדים לתוך האטמוספירה מן החלל החיצון, אנו חוצים את האֶקְזוֹסְפֵירָה. זהו איזור של אוויר כה דליל וכבידה כה חלשה, עד שאטומים ממנו נמלטים לחלל.

בדרכנו אנו יורדים דרך ארבעה רבדים עיקריים. הרובד הראשון, המתחיל כ-500 קילומטרים מעל פני הקרקע, קרוי תֶרְמוֹסְפֵירָה. כאן, מולקולות האוויר כה מעטות, עד שאין לקרינת השמש במה לפגוע כדי לפזר את האור. לכן השמים כהים מאוד. באטמוספירה כה דלילה גם אין העברת חום מהאוויר לעצם כלשהו בתוכו. אילו נקלע יצור חי לתרמוספירה, הוא היה נצלה בצִדו הפונה לשמש וקופא בצד המוּצל. בתחתית התרמוספירה, 80 קילומטר מעל פני הקרקע, הטמפרטורה היא -90° צלזיוס.

מתחת לתרמוספירה נמצאת המֶזוֹסְפֵירָה, שעומקה כ-30 קילומטרים. גם כאן השמים כהים מאוד, כי האוויר עדיין דליל ביותר. בתחתית המזוספירה עולה הטמפרטורה עד 0° צלזיוס. בסביבה זו גם מתחילה היוֹנוֹסְפֵירָה, שבזכותה אנו יכולים לקיים תקשורת רדיו למרחקים ארוכים. גלי הרדיו המשוגרים מתחנות על פני השטח עולים ליונוספירה, ניתזים מעליה וחוזרים למקלטי רדיו במרחק גדול ממקום שיגורם. אלמלא היונוספירה, היו גלי הרדיו היוצאים ממשדרינו ממשיכים ישר בדרכם אל מחוץ לאטמוספירה.

הרובד הבא בדרכנו למטה הוא הסְטְרָטוֹסְפֵירָה, שעומקה כ-40 קילומטרים. בתחתיתו של רובד זה צוללת הטמפרטורה עד -50° צלזיוס – הרבה יותר קר מאשר בראש הרובד. כיצד ייתכן הדבר, אם האוויר אמור להתחמם יותר ויותר ככל שאנו מעמיקים אל הרובד התחתון, הצפוף ביותר, של אוקיינוס האוויר?

התשובה נעוצה ברצועה החוצה את הסטרטוספירה לרוחבה ושמה שכבת האוֹזוֹן. האוזון הוא צורה מיוחדת של חמצן, במולקולות של שלושה אטומים במקום שניים כרגיל. שכבה זו של גז מסוככת עלינו מפני האנרגיה העל-סגולה המזיקה החודרת לאטמוספירה מן השמש. בליעת האנרגיה הזאת גורמת להתחממותה של שכבת האוזון.

רובד האוויר הנמוך ביותר נקרא טְרוֹפּוֹסְפֵירָה. כשאנו יורדים בו לתוך אוויר יותר ויותר צפוף, החום הולך וגובר. האנרגיה שמשגרת השמש בגלים קצרים מחממת את הקרקע ואת האוקיינוסים, ואלה מחזירים אותה לאטמוספירה בצורת אנרגיה בגלים ארוכים יותר, אנרגיית חום הגורמת לחימום האוויר.

במרומי הטרופוספירה מכות בנו רוחות זרם הסילון, הנושבות במהירות 400 קילומטרים בשעה. כשאנו ממשיכים בדרכנו למטה, נחלשות הרוחות וצבע השמים משתנה בהדרגה מכחול כהה לתכלת. השמים כחולים משום שקרני האור הקצרות יותר, הכחולות, מתפזרות בקלות רבה יותר מהקרניים הארוכות יותר, האדומות.

בשכבת האוויר הכחולה הזאת – המשתרעת מהקרקע עד לגובה כ-10 קילומטרים – מתרחש כל מזג-האוויר של עולמנו. כאן אנו מוצאים את הרוחות המערביות הקבועות, את רוחות הסחר המתונות, את סערות הרעמים ואת הברקים.

הגיאויות הנמוכות ביותר נזתרחשות כשהירח, הארץ והשמש יוצרים זווית ישרה. כשגרמי השמים האלה ערוכים בקו ישר, גורמת כבידתם לגיאויות הגבוהות ביותר. בצדו הנשי של כדור-הארץ, מושך כוח צנטריפוגלי את המים בעוצמה רבה מזו של משיכת הכבידה של הירח, וכך נוצר נד של מים בשיא הגיאות.

כדור-הארץ כמגנט

כדור-הארץ מתנהג כאילו יש בתוכו מגנט-מוט ענקי הנמתח מצפון לדרום. החום השוטף בתוך הגלעין החיצוני המותך של כדור-הארץ מחולל זרמי הולכה אִטיים, מעגליים, במתכת הנוזלית. סבורים שתנועה זו בגלעין החיצוני היא היוצרת קווי מגנטיות בין הקוטב הצפוני והדרומי, וכך נוצר השדה המגנטי של כדור-הארץ. רוח השמש מועכת את השדה המגנטי לעבר כדור-הארץ בצִדו הפונה לשמש ומאריכה אותו בצד הצל, וכך מקבלת המגנטוספירה את צורתה.

השדה המגנטי של כדור-הארץ מגן עלינו מפני רוח השמש המסוכנת. הוא הודף את רוב החלקיקים האטומיים הטעונים המגיעים מהשמש, כך שהם עוקפים את כדור-הארץ. אבל מקצתם נלכדים – לזמן-מה – ב"איזור המתנה" גדול בצורת כעך המקיף את כדור-הארץ, הקרוי חגורות הקרינה וַן אֶלֶן. בסופו של דבר מסתננים החלקיקים בחזרה לחלל, ואחרים נלכדים במקומם. בנסיבות מסוימות גורמת הפגיעה בחגורות ון אלן להאצת מהירותם של חלקיקי רוח השמש. כשהם פוגעים באטמוספירה העילית, הם מציתים בה את הזוהר הצפוני (או את הזוהר הדרומי, בחצי-הכדור הדרומי).

גלי רדיו מסוימים, שמקורם בברקים, נעים בין הקטבים לאורך קווי השדה המגנטי. כשהם מגיעים לקוטב אחד, הם נהדפים ועושים את דרכם בחזרה לעבר הקוטב השני, וכך הם מדלגים הלוך ושוב. במסעותיהם אלה, הם משמיעים קולות שריקה שאפשר לשמוע אותם במכשירי רדיו. כל שרקן כזה עושה את דרכו מקוטב לקוטב בשנייה אחת בקירוב!

עולם של מים

המים מכסים 70 אחוזים מפני שטחו של כדור-הארץ, ותופסים גם חלק מהאטמוספירה. המים, שבלעדיהם אין קיום לחיים, נפוצים במידה כזו שאנו יכולים למצוא צמחים ובעלי-חיים כמעט בכל אתר ואתר. הם מסייעים למִחזוּר האטמוספירה ולהתחדשותה. הצמחים קולטים מים בשורשיהם ומחזירים אותם לאוויר דרך עליהם, בצורת אדים. כשבעלי-החיים נושפים אוויר, הם פולטים עִמו גם אדי מים. אנו יכולים לראות את הלחות שבהבל פינו כשאנו נושפים על חלון או ראי. במותם של בעלי-החיים, משתחררים המים המהווים עד 70 אחוזים מגופם וחוזרים לקרקע ולאוויר.

הצמחים ובעלי-החיים תופסים חלק קטן בלבד מתהליך החליפין הקרוי מחזור המים. מי האוקיינוסים מתאדים ונהפכים לאדי מים. אלה עולים באטמוספירה, מתקררים ומתעבים לטיפות, זעירות. הטיפונות האלה מצטברות לעננים, ואלה מחזירים את המים לפני כדור-הארץ כגשם או לפעמים כשלג. חלק מהמשקעים הללו מתנדף מיד, מקצתם זורם בנהרות וחוזר לאוקיינוס, ומקצתם מחלחל לתוך הקרקע.

יש עוד מחזור למימי האוקיינוס. לדעת כמה מדענים, במרוצת שישה או שמונה מיליוני שנים חודרת כמות גדולה של מים, שווה בנפחה לכל מימי האוקיינוסים, לתוך הסדקים הנוצרים במקומות שתנועת הלוחות מרחיבה את קרקעיות האוקיינוסים. במעמקי האדמה מתחממים המים הללו ביותר, עוברים תמורה כימית ומופיעים שוב ביחד עם הלבה המתפרצת.

הגיאות והירח

יש לכדור-הארץ לוויין טבעי אחד, הירח. זהו עולם חסר-אוויר שקוטרו כרבע מקוטר כדור-הארץ. בכל מערכת השמש שלנו, רק לפלוטו יש לוויין כה קרוב לגודלו הוא, כָרוֹן שמו. מקובל לראות את המערכת ארץ-ירח ככוכב-לכת כפול.

משיכת הכבידה של הירח, ובמידת-מה גם של השמש, היא הגורמת לגיאות ולשפל באוקיינוסים של כדור-הארץ. נֵד גדול של מים מתרומם בצדו של כדור-הארץ הפונה לעבר הירח, וכך הוא נשאר. שעה שכדור-הארץ מסתובב מתחת לאותו נד, מתרחשת הגיאות. רק בגלל סיבובו של כדור-הארץ על צירו, נראה לנו כאילו הגיאות נעה ממזרח למערב. אילו היה רק נד אחד כזה, היתה הגיאות מתרחשת רק אחת ליממה. אבל יש שני נדים, הגורמים לשתי גיאויות ביממה – אחת ל-12 שעות ו-25 דקות, וביניהן מפריד שפל. מה גורם לנד הגיאות השני?

הכבידה, כזכור, הולכת ונחלשת ככל שגדל המרחק. לכן הירח מושך חזק יותר את המים בצדו של כדור-הארץ הפונה אליו, בכוח פחות חזק את מרכז כדוד-הארץ, ובכוח החלש ביותר את צדו של כדוד-הארץ הרחוק ממנו. מכיוון שבצדו הרחוק של כדוד-הארץ, המשיכה כלפי חוץ של הכוח הצנטריפוגלי כלפי חוץ חזקה יותר ממשיכתה של כבידת הירח כלפי פנים, נוצר נד נוסף של מים – הגיאות השנייה.

הירח גורם לגיאות ולשפל גם באטמוספירה של כדור-הארץ ובקרקע שתחת כפות רגלינו. למעשה, הירח מושך אליו כל דבר ודבר על פני כדור-הארץ – כולל אותנו עצמנו. גיאויות הקרקע מקימות נד קלוש ביותר, המתפרס על פני שטח גדול מאוד, ואילו גיאויות המים הגבוהות ביותר בכדור-הארץ עשויות להגיע לגובה של 16 מטרים. כשכדור-הארץ מסתובב תחת נדי הגיאות, גורם החיכוך להאטה קלה בסיבובו – בחלקיק זעיר של שנייה מדי מאה שנים. אין זה הרבה במשך ימי חייו של אדם יחיד, אבל בימי חייו של כדור-הארץ, כמה מיליארדי שנים, מצטברת האטה ניכרת. בעוד 100 מיליון שנה תהיה היממה בכדור-הארץ ארוכה בכחצי שעה מכפי שהיא כיום.

עם האטת סיבובו של כדור-הארץ על צירו, גורם אובדן המהירות להתרחקות הירח ממנו בשיעור של כשלושה סנטימטרים בשנה. בעוד 100 מיליון שנה יהיה הירח רחוק מכדור-הארץ בכמעט 3,000 ק"מ יותר מכפי שהוא עכשיו.

כל אימת שהשמש, הירח וכדור-הארץ ערוכים בקו ישר, מיתוספת כבידת השמש למשיכת הירח וגורמת לגיאויות חזקות במיוחד. אנו מכנים אותן גיאויות אביב (אף-על-פי שהן אינן קשורות כלל לעונות השנה). הן מופיעות פעמיים בחודש, במולד הירח ובמִילוּא הירח. כאשר השמש, הירח וכדור-הארץ יוצרים זווית ישרה שכדור-הארץ בקודקודה, הגיאות היא מזערית.

עובדות על הירח

דִיאָנָה, או לוּנָה, היתה אלת הירח של הרומאים, וכן אלת בעלי-החיים והציד. מקור שמה במלה הלטינית lucere, להאיר.

הירח: קוטר 3,476 ק"מ
הקפה סביב כדור הארץ: 27.3 יום
מהירות הקפה ממוצעת סביב כדור הארץ: 1.026 ק"מ בשנייה
מרחק ממוצע מכדור הארץ: 384,400 ק"מ
סיבוב: 27.3 יום
נטיית ציר: 6.68°
כבידה: 1/6 מכדור הארץ

הירח וכדור-הארץ, המרותקים יחדיו במשיכת הכבידה, מסתובבים ככוכב-לכת כפול. נוכל לראות אותם כמשקולת להתעמלות ששני קצותיה אינם שווים בגודלם. מכיוון שמסת כדור-הארץ גדולה פי 81 ממסת הירח, מרכז הכובד של המערכת ארץ-ירח נמצא בערך 1,700 ק"מ מתחת פני כדור-הארץ. נקודה זו נקראת בָּארִיצֶנְטֶר. הנקודה הזאת – ולא מרכזו הגיאוגרפי של כדור-הארץ – היא הנעה בקו ישר במסילה שבציור למעלה. ה"משקולת" עצמה מסתובבת סביב מרכז הכובד האקצנטרי שלה, ולכן כדור-הארץ והירח מתווים מסילות עקלקלות בחלל.

ליקויים מלאים מתרחשים כשהירח וכדור-הארץ ערוכים בקו ישר עם השמש. בעת ליקוי חמה, הירח עובר בין השמש וכדור-הארץ ומסתיר את השמש מחלק קטן של כדור-הארץ. בעת ליקוי לבנה, הירח המלא נכנס לצל כדור-הארץ ונעלם מעינינו.

בהקפותיו סביב כדור-הארץ, הירח עובר מופעים שונים של אור שמש מוחזר. המעגל הפנימי בתרשים (למעלה) מציג את מופעי הירח כפי שהם נראים מכדור-הארץ. המעגל החיצוני מציג את הירח כפי שהיה נראה מנקודה בגובה רב מעל הקוטב הצפוני שלנו. מכיוון שמהירות הסיבוב של כדור-הארץ גדולה מזו של הירח, אנו רואים את הירח עולה באיחור של 50 דקות בממוצע מלילה ללילה. בעת מולד הירח, הירח והשמש עולים ושוקעים בעת ובעונה אחת. מכאן ואילך, הירח מופיע בחלקים שונים של השמים: במערב בעת שהוא הולך ומתמלא, במזרח בעת שהוא הולך ומחסיר.

מנין בא הירח?

פעם חשבו מקצת המדענים כי כדור-הארץ לכד כוכב-לכת קטן – וזהו הירח שלנו. אמנם נראה שבדרך זו רכשו כוכבי-הלכת הענקיים אחדים מלווייניהם, אולם רוב האסטרונומים שוללים כיום את תיאוריית השבי של הירח.

לפי תיאוריה אחרת, הירח וכדור-הארץ נוצרו בעת ובעונה אחת, מאותם גז ואבק. אפשר למצוא בשניהם את אותם היסודות – סידן, חמרן, טיטניום, מגנזיום, צורן, חמצן, ברזל – אבל בשיעורים שונים לגמרי, ודבר זה מעמיד בספק את התיאוריה. כמעט אין פחמן על הירח, והוא לא קלט בהולדתו כמות גדולה של ברזל. מסיבה זו, בין השאר, צפיפותו נמוכה – רק 60 אחוזים מזו של כדור-הארץ.

עוד תיאוריה, שהוצעה לראשונה במאה ה-19, גורסת כי כדור-הארץ, בראשית קיומו, היה גוף מותך, מסתובב במהירות על צירו, שנקרע לשניים. הירח היה החלק הקטן ביותר משני הגופים שנוצרו כך. גִרסה שונה של אותה תיאוריה טוענת שהירח נוצר מטבעת של רסיסים שהתנדפו או ניתקו מעל כדור-הארץ הבראשיתי הלוהט.

מדענים רבים מעדיפים כיום תיאוריה חדשה המדברת על פגיעה של פְּלָאנֶטִיסִימָל (כוכב-לכת בראשיתי) גדול בכדור-הארץ הקדמוני. פגיעה אדירה זו השליכה ענן של רסיסים למסלול סביב כדור-הארץ. אלה התלכדו מחדש בסופו של דבר ויצרו את הירח שאנו מכירים כיום.

אף שאין תמימות-דעים בין המדענים בשאלת היווצרותו של הירח, הם יודעים מתי קרה הדבר. נמצא כי גושי הסלע המתוארכים העתיקים ביותר שהביאו האסטרונאוטים מהירה היו בני 4.6 מיליארד שנה בקירוב. מכאן שגיל הירח שווה בערך לגילו של כדור-הארץ.

עיצוב פני הירח

בראשית חייו היה הירח מותך עד לעומק של כמה מאות קילומטרים. לאחר זמן התקררו פני השטח ונוצר מעליהם קרום סלעי. במשך תקופה ארוכה הפציצו מטאוריטים ענקיים את פני הירח, והשאירו אחריהם מאות אלפי מכתשי פגיעה, מקצתם ענקיים: קוטרו של מכתש קופרניקוס 91 ק"מ משפה לשפה, וקוטרו של טיכו 87 ק"מ.

לאחדים מאותם מכתשים יש פסגות באמצעיתם, ובשוליהם חומות סלע מעגליות שגובהן כשישה קילומטרים. למכתשים אחרים קוטר של מטרים ספורים בלבד. באבני הירח שהובאו אלינו אפשר למצוא מכתשים זערוריים שיצרו גרגרי אבק מהירים שבאו מהחלל. אלה פעוטים עד כדי כך שמאה מהם תופסים שטח שגודלו כציפורן האצבע.

יש ימים בירח, אבל אין אלה ימים של מים. ימי הירח מכילים לבה שהתקשתה. הם נמצאים באגנים שצורתם כשקערוריות לא-אחידות או כמכתשי פגיעה עמוקים. רוב הימים נוצרו לפני 3.7 עד 3 מיליארד שנה, כשסלע מותך, עשיר בברזל ובמגנזיום, התפרץ דרך קרקעיות האגנים והתפשט על פניהם. אחדים מימי הירח מגיעים לאורך 1,000 קילומטרים – כמעט פי שניים מאורכה של מדינת ישראל. רוב הימים שוכנים בצדו הקרוב של הירח.

רכסי הרים, כגון האַפֶּנִינִים הירחיים, גובלים בחלק מהימים לאורך מאות קילומטרים, וגובהם מגיע עד חמישה קילומטרים. אבל שלא כמו הרי כדור-הארץ, שהלכו ונוצרו במשך אלפי שנים, הרי הירח הזדקרו בבת-אחת כתוצאה מפגיעת אסטרואידים או מטאוריטים.

האסטרונאוט האמריקני הריסון שמידט מתגמד ליד סלע מבוקע ממזרח לים השלווה שבצדו הקרוב של הירח. שמידט מחזיק בידו "ונומין" – מכשיר שהאסטרונאוטים השתמשו בו לקביעת קנרימידה וצבע בצילומיהם. משימה זו, בדצמבר 1972, היתה האחרונה בסדרת אפולו.

מכיוון שהירח חסר אוויר, זהו עולם קטן של חום וקור קיצוניים, בדומה לכוכב-חמה. טמפרטורת הצהריים בירח מגיעה עד 134° צלזיוס. בצד הלילה של הירח צונחת הטמפרטורה לסביבות -170° צלזיוס.

רעשי הירח ותנועותיו

הירח אינו עולם מת, מבחינה גיאולוגית. בגלל קרבתו המרובה אלינו, משיכתו של כדור-הארץ חזקה די הצורך לגרום לגיאויות קרקע בירח. נראה שכוחות הגיאות הללו גורמים לרעשי אדמה בירח. מספרם של אלה עשוי להגיע עד 3,000 בשנה, אבל באופן כללי, פנימו של הירח הרבה יותר שקט מפנימו של כדור-הארץ.

בעודו צעיר לימים, חדל הירח להסתובב על צירו ביחס לכדור-הארץ. כיום, כשנֵד קרקע אחד פונה לעבר כדור-הארץ ומשנהו פונה לצד השני, נראה הירח "קפוא במקומו" ומפנה את אותו הצד לעברנו בכל עת. אבל מן החלל, היינו רואים את הירח משלים סיבוב אחד על צירו מדי 27.3 ימים.

אנשים על הירח

ב-20 ביולי 1969 הציגו בני-אדם את כף רגלם לראשונה על אדמת הירח, במהלך טיסת אפולו 11. ניל אַרְמְסְטְרוֹנג, מייקל קוֹלִינְס ואדווין אוֹלְדְרִין הבן המריאו מכדור-הארץ ב-16 ביולי, הגיעו ליעדם בצד הקרוב של הירח וערכו שם ניסויים מדעיים. לאחר שהשלימו את משימתם, חזרו לכדור-הארץ ב-24 ביולי עם אבני הירח הראשונות. היתה זו הראשונה משש נחיתות של האמריקנים על הירח במסגרת תוכנית אפולו, שהסתיימה ב-1972 בנחיתת אפולו 17. יוג'ין סֶרְנָן והריסון שְׁמִידט, הגיאולוג-האסטרונאוט הראשון שהגיע לירח, נחתו ב-11 בדצמבר בקרבת ים השלווה.

משימות אפולו, ביחד עם כמה נחיתות של החלליות הלא-מאוישות הסובייטיות מסדרת לוּנה שהחלו ב-1966, פענחו אחדות מתעלומות הירח, אולם העלו כמה וכמה שאלות חדשות. אין חיים בירח, אולם יש בו חומרים שאפשר לראותם כמבשריהן של חומצות אָמִינוֹ – אבני הבניין של החיים. אין בנמצא דבר שאפשר לכנותו בשם אטמוספירה, אבל כמויות זעירות של גזים – אַרגון, ניאון – נמצאו מעל פני השטח.

אין לירח שדה מגנטי ואין לו קטבים מגנטיים, אבל הסלעים שעל פני השטח מגלים מגנטיות חלשה. האם מִגנט אותם גלעין של ברזל נוזלי, שהיה פעם מגנטי ביותר? מקורם הגעשי של הימים מלמד אותנו שהירח יקד פעם בחוֹם פנימי, אבל הוא התקרר במרוצת העידנים. עם זאת, מתחת למעטפת הסלעית של הירח, ייתכן שעוד נשאר גלעין קטן, מגנטי במקצת, של ברזל מוּתך.

ביבליוגרפיה:
כותר: כוכב-הלכת המוכר לנו ביותר : כדור-הארץ
שם  הספר: היקום
מחבר: גלנט, רוי א'
תאריך: 1993
הוצאה לאור: ספרית מעריב
הערות: 1. עורך המהדורה העברית: אריה ניר.
2. תרגם מאנגלית: עמנואל לוטם.
3. עורך מדעי: יוסי זיו.
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית