אסטרופיזיקה ומדעי החלל

שלום הללי,  להלן תשובתי.

אני מניח שהכוונה היא להכנת קצפת בתנאים של חוסר משקל בתוך החללית. ניתן להכין קצפת אבל לא בדרך הרגילה שבה הנוזל המוקצף נמצא במיכל פתוח, כי אז חלקי הנוזל יתחילו לרחף בחלל ויצאו מהמיכל.

צריך לכן להשתמש במיכל אטום, עם פתח שאליו מחוברת משאבת ואקום, ובמקביל שפופרת עם הנוזל. באמצעות ברז, ניתן לחבר את פתח המיכל הריק או למשאבה או למיכל המלא בנוזל. בשלב הראשון שואבים חלק מהאויר במיכל הריק, ואז מעבירים את הברז למצב שבו המיכל הריק יהיה מחובר לשפופרת עם הנוזל. כתוצאה, בגלל הואקום במיכל הריק, יעבור חלק מהנוזל לתוכו, ואפשר גם, על ידי לחיצה על השפופרת לגרום לכך שכל הנוזל יעבור למיכל האטום. כדאי להקפיד שבשלב זה הלחץ במיכל יחזור להיות לחץ אטמוספרי. זה תלוי בכמות האויר ששאבנו בהתחלה. בשלב הזה מנתקים את המיכל האטום ואוטמים את הפתח בפקק. בתוך המיכל יש לנו עכשיו את הנוזל עם שארית האויר, ורק נותר לנענע את המיכל בתנועות חדות ומהירות, על מנת לערבב את הנוזל עם האויר. לצורך הערבוב אפשר גם להשתמש במיכל שבתוכו יש מערבל, כאשר ציר המערבל עובר דרך מכסה המיכל ומחובר למנוע חשמלי. כאשר פותחים לבסוף את המיכל הקצפת נשארת דבוקה לדפנותיו ואפשר ללקק אותה עם כפית. 

אפשר לבצע את הכול גם בחלל מחוץ לחללית, אבל צריך לדאוג לחימום המערכת כדי שהנוזל (והאויר!) לא יקפאו, כי בחלל הטמפרטורה מאד נמוכה. 

                               בתיאבון, גדעון בלע.

ד"ר גדעון בלע
בית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה
אוניברסיטת תל אביב

  להלן תשובתי.

אני מניח שהכוונה היא להכנת קצפת בתנאים של חוסר משקל בתוך החללית. ניתן להכין קצפת אבל לא בדרך הרגילה שבה הנוזל המוקצף נמצא במיכל פתוח, כי אז חלקי הנוזל יתחילו לרחף בחלל ויצאו מהמיכל.

צריך לכן להשתמש במיכל אטום, עם פתח שאליו מחוברת משאבת ואקום, ובמקביל שפופרת עם הנוזל. באמצעות ברז, ניתן לחבר את פתח המיכל הריק או למשאבה או למיכל המלא בנוזל. בשלב הראשון שואבים חלק מהאויר במיכל הריק, ואז מעבירים את הברז למצב שבו המיכל הריק יהיה מחובר לשפופרת עם הנוזל. כתוצאה, בגלל הואקום במיכל הריק, יעבור חלק מהנוזל לתוכו, ואפשר גם, על ידי לחיצה על השפופרת לגרום לכך שכל הנוזל יעבור למיכל האטום. כדאי להקפיד שבשלב זה הלחץ במיכל יחזור להיות לחץ אטמוספרי. זה תלוי בכמות האויר ששאבנו בהתחלה. בשלב הזה מנתקים את המיכל האטום ואוטמים את הפתח בפקק. בתוך המיכל יש לנו עכשיו את הנוזל עם שארית האויר, ורק נותר לנענע את המיכל בתנועות חדות ומהירות, על מנת לערבב את הנוזל עם האויר. לצורך הערבוב אפשר גם להשתמש במיכל שבתוכו יש מערבל, כאשר ציר המערבל עובר דרך מכסה המיכל ומחובר למנוע חשמלי. כאשר פותחים לבסוף את המיכל הקצפת נשארת דבוקה לדפנותיו ואפשר ללקק אותה עם כפית. 

אפשר לבצע את הכול גם בחלל מחוץ לחללית, אבל צריך לדאוג לחימום המערכת כדי שהנוזל (והאויר!) לא יקפאו, כי בחלל הטמפרטורה מאד נמוכה. 

                               בתיאבון, גדעון בלע.

ד"ר גדעון בלע
בית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה
אוניברסיטת תל אביב

בשער ברשת
פרוייקט שאלות למומחים
בשער - קהילה אקדמית למען החברה בישראל

There are several reasons why the Moon appears to have different colors.  The most common reason is its position in the sky.  Ordinary light is made up of a collection of waves of different lengths.  Each length corresponds to a different color.  Red light has a wavelength of 680 nanometers (there are 1,000,000 nanometers in a millimeter).  Violet light has a wavelength of 410 nanometers, and the other colors have wavelengths between 410 and 680 nanometers.  The Moon reflects the light from the Sun and all the colors are mixed together.  When this happens the light (and the Moon) appears white.  But the different wavelengths don't pass through our atmosphere equally.  It is harder for the blue and violet light to pass through.  When the Moon is high in the sky, the light doesn't need to pass through so much atmosphere and most of the light gets through and the Moon appears white.  But when the Moon is near the horizon, the light has to pass through a thicker layer of atmosphere, and some of the blue and violet light is lost.  As a result the Moon appears more red.  The same thing is true for the Sun.  When it is high in the sky it appears yellow-white, but near sunrise or sunset it appears redder.  

שלום אמבי,

כל גוף בעל מסה משמעותית מפעיל כוח כבידה על הגופים שמסביבו. על כן בוודאי - ישנו כוח כבידה בין כוכבים.

עובדה זו למשל היא זו שמביאה לכך שכוכבי הלכת במערכת השמש מסתובבים סביבה.

אולם, לגבי הסדר המופתי אליו אתה מתייחס זה לא מדוייק, שכן היקום כולו מצוי בהתפשטות כל הזמן ובעצם הגלקסיות הולכות ומתרחקות זו מזו. 

כדי לקבל קצת רקע בנושא אנו ממליצים לקרוא את המאמר הבא וכן להכנס לאתרים בנושא החלל כמו האתר הזה.

בשער ברשת

פרוייקט שאלות למומחים
בשער - קהילה אקדמית למען החברה בישראל

כאשר השמש זורחת על פני כדור הארץ, כדור הארץ מטיל צל בחלל.  אם הירח נמצא באיזור של הצל, הוא יראה ככה יותר וזה נקרא ליקוי ירח.  לכאורה צריך ליהות ליקוי כל פעם שכדור הארץ נמצא בין השמש לבין הירח, בערך פעם בחודש.  אבל זה לא קורה בגלל שמסלול הירח נטוי למסלול כדור הארץ סביב השמש.  כתוצאה מזה הירח לפעמים מעל הצל ולפעמים מתחת לו.  כאשר זה המצב אין ליקוי.  לפעמים יש שנה שלמהבה לא מתחרש ליקוי.  כאשר הירח כן נמצא בתוך הצל צבעו בדרך כלל כתום.

פרופ' מוריס פודולק
גיאופיזיקה ומדעים פלנטריים
אוניברסיטת תל אביב

מטאורים הם תוצאה של שריפת חלקיקי אבק באטמופירה. אם המטאור מספיק גדול נוכל להבחין בצבעים של הפלסמה שנוצרת. הצבעים אופיינים לחומרים המרכיבים את חלקיק האבק והסביבה של האוויר.

לדוגמא - 

צהוב נתרן

כחול -ירוק - מגנזיום

צהוב בהיר - ברזל

סגול - סידן

אדום - חנקן 

ירוק - חמצן

בברכה ,

ד"ר דיאנה לאופר
החוג למדעי כדור הארץ
אוניברסיטת תל אביב

תחנת החלל מורכבת מחומרים רבים- החל ממעטה מתכתי של היחידות השונות, דרך חמרים גמישים לאטמים , שרוולים וכו'. המאפיין את כל החמרים הוא הצורך בעמידה בקרינה, וכל טמפרטורות נמוכות. לדוגמה, מערכות אלקטרוניות צריכות להיות חסינות קרינה 

פרופ' דניאל וייס
הנדסת אוירונאוטיקה וחלל
הטכניון

המבנה המדוייק  של קרס לא ידוע עדין. תוצאות יתקבלו ממשימת החלל DAWN.

מה שידוע עד כה שיתכן ששברים של אסטרואידים מתכתיים יתנגשו בו ויצרו מכתשים.

יש מאמר נרחב על קרס שנמצא באתר האולימפיאדה מוט"נט.
 

מצורפים שני קישורים למאמרים בנושא:

http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11214-010-9677-4

http://www.lpi.usra.edu/decadal/sbag/topical_wp/AndrewSRivkin-ceres.pdf

ד"ר דיאנה לאופר
גיאופיזיקה ומדעים פלנטריים
אוניברסיטת תל אביב

שלום רב,

התשובה לשאלה זו טמונה בהגדרה של המילה "יום". אם נגדיר יום כ"זמן שלוקח לכדור הארץ להסתובב ב- 360 מעלות", אז אורכו של יום הוא אכן 23.9344696 שעות. זה נקרא "היום הכוכבי" (("sidereal day". אבל גם ניתן להגדיר יום כ"זמן בו השמש נמצאת ב- meridian (הצהריים) לזמן בו השמש חוזרת ל- meridian". זה נקרא "היום הסולרי" ("solar day").

אם נתחיל בצהריים ונחכה במשך "יום כוכבי", אז בעצם כדור הארץ הסתובב ב- 360 מעלות, אבל הוא גם עבר קצת סביב השמש. מאחר שכדור הארץ נע ב- 360 מעלות סביב השמש בכ- 365 ימים, כדור הארץ עובר כמעלה אחת ביום. אז כדי להיות מוצבים עם השמש לאחר יום אחד, כדור הארץ צריך להסתובב 360 מעלות פלוס תוספת של כמעלה אחת כדי לפצות על התנועה לאורך המסלול שלו. משמעות הדבר היא ש"היום הסולרי" יהיה קצת יותר ארוך מ"היום הכוכבי". אנחנו לוקחים את "היום הסולרי" כבדיוק 24 שעות.

קיים סבוך נוסף בגלל שמסלולו של כדור הארץ סביב השמש אינו מעגלי לחלוטין ואף מעט אליפטי. כתוצאה מכך, בחורף כדור הארץ נע מהר יותר סביב השמש ויותר איטי בקיץ. לכן "היום הסולרי" משתנה לאורך כל השנה. אנחנו לוקחים את "היום הסולרי" הממוצע כך שיהיה 24 שעות.

התשובה לשאלה השנייה היא שזה אפשרי עבור שני חלקים שונים של כדור הארץ לראות את הירח באותו הזמן. אם שתי נקודות על פני כדור הארץ, לדוגמה תל האביב והונולולו, הן במרחק 12 שעות ואם הירח גלוי למשך 12 שעות אז הירח יהיה גלוי בתל אביב כשהוא שוקע ובאותו זמן הוא גם יהיה גלוי כפי שהוא עולה בהונולולו.

מוריס

פרופ' מוריס פודולק
גיאופיזיקה ומדעים פלנטריים
אוניברסיטת תל אביב

שלום,

כח המשיכה (ליחידת מסה) מתכונתי למסה של מקור הכח ומתכונתי הפוך לריבוע המרחק:  F=GM/R^2

מאחר ורדיוס החור השחור קטן בהרבה מרדיוס השמש, כח המשיכה על שפת החור השחור חזק הרבה יותר מהכח על שפת השמש לפני קריסתה.

בברכה,

פרופ' אבישי דקל
מכון רקח לפיזיקה
האוניברסיטה העברית

שלום מוריצי,

 שאלותיך אכן מעניינות, ואנסה לענות בקצרה.

 ראשית מספר הבהרות:

א) מעגל הוא מקרה פרטי של אליפסה בה שני המוקדים מתלכדים (כלומר פחיסות אפסית). ולכן, בהפשטה, כל גרמי השמים המקיפים את השמש בצורה מחזורית, כולל כוכבי לכת, שביטים, וכו, נעים במסלולים אליפטיים בעלי דרגות פחיסות שונות.

ב) הטענה שכוכבי הלכת הקרובים נעים כמעט במעגל אינה מדוייקת; כוכב חמה הוא הקרוב ביותר לשמש ובעל האקסצנטריות הגדולה ביותר, בשיעור של 0.205 (לפלוטו אקסצנטריות מעט גדולה יותר אולם הוא כבר אינו נחשב כוכב לכת). 

ג) לא מדוייק לומר שכוכבי הלכת מקיפים את השמש. בבעיה דו-גופית נעות שתי המסות (למשל השמש וכוכב לכת) סביב מרכז המסה (יותר נכון, מרכז התנע) של המערכת. אולם כאשר אחת המסות (למשל השמש) גדולה הרבה יותר מהמסה השניה (כוכב הלכת) תנועתה קטנה וניתן להזניח אותה. בקירוב זה ניתן לומר שכוכב הלכת מקיף את השמש. כאשר יש מספר כוכבי לכת סביב שמש, הם גם מפעילים כוח אחד על השני וזה יוצר שינוי נוסף של המסלולים. אפקטים אלו הם קטנים יחסית (אך מדידים) ולכן חוקי קפלר תקפים בקירוב.

 ואשר לשאלתך:

אכן אתה צודק, עבור אוסף מסלולים בעלי תנע זוויתי נתון, למסלול המעגלי זמן ההקפה הקצר ביותר. אולם יש להיזהר עם ההבחנה הזו, כיוון שלכל מסלול כזה אנרגיה שונה (ניתן להראות שהאנרגיה נקבעת לחלוטין ע"י הציר הארוך של האליפסה). לכן, כדי שכוכב לכת ישנה את מסלולו צריך להיות מנגנון שמוסר או לוקח אנרגיה מכוכב הלכת, אפילו אם התנע הזוויתי שלו נשאר קבוע (בפועל, מנגנון כזה יכול לשנות גם את התנע הזוויתי). האינטראקציה של כוכב הלכת עם כוכבי לכת אחרים, עם הדיסקה של כוכב האם (השמש במקרה של מערכת השמש שלנו), אם זו עדיין קיימת, או עם גורם חיצוני אחר עשויה להוות מנגנון חילוף אנרגיה כזה. חישוב ההשפעה של אינטראקציה כזו על מסלול כוכב הלכת היא בעיה סבוכה שעוסקים בה אסטרופיזיקאים רבים. לא ברור (לפחות לי) אם זה ההסבר לפחיסות המסלולים או אם צורת המסלולים נקבעה עם היווצרות כוכבי הלכת.

 לגבי האלקטרון: למרות שמבחינה קלאסית קיימת אנלוגיה בין מסלול אלקטרון באטום למסלול של כוכב לכת, מודל פיזיקאלי של אטום קיים רק במסגרת תורת הקוונטים. בשונה מכוכבי לכת, אלקטרונים הם חלקיקים טעונים חשמלית, ולכן מקרינים קרינה אלקטרומגנטית. ניתן להראות שבתורה קלאסית אטומים אינם יציבים, כיוון שבגלל התאוצה הזוויתית יקרין האלקטרון את כל האנרגיה שלו בתוך מיליארדית שניה לערך ויקרוס לגרעין. בעיה זו נפתרה במודל הקוונטי, שם מותרים רק מסלולים מסויימים (מעין גלים עומדים), ורק אלקטרון אחד בכל מצב בעל אנרגיה ותנע זוויתי נתונים (עיקרון האיסור של פאולי). למעשה, מודל זה מהווה את ההסבר לטבלה המחזורית של היסודות. יחד עם זאת, אטום מעורר אכן יפלוט קרינה תוך כדי מעבר לרמת אנרגיה נמוכה יותר המותרת. לדוגמה, באטום המימן למצב היסוד (המסלול הפנימי ביותר המותר ע"פ תורת הקוונטים) תנע זוויתי אפס, וניתן לחשוב עליו כמעין מסלול מעגלי (למעשה, במצב זה לסיכוי של האלקטרון להימצא במקומות שונים ליד הגרעין, כלומר לפונקציית הגל שלו, יש סימטריה כדורית, כך שתיאור של מסלול מעגלי הוא לא ממש מדוייק). למצב זה האנרגיה הנמוכה ביותר, ולכן שם ישאף האלקטרון להימצא באופן טבעי. כאשר האטום מעורר (למשל כתוצאה מהתנגשות חזקה עם אטום אחר) "קופץ" האלקטרון למסלול עם תנע זוויתי שונה מאפס, ואתה יכול אולי לדמיין מסלול זה כאליפטי, למרות שתיאור זה הוא אינטואיטיבי בלבד. מיד לאחר העירור יפלוט האלקטרון קרינה (בתחום האולטרא-סגול עבור אטום המימן)  ויפול לרמת היסוד תוך זמן קצר ביותר.

בברכה,

פרופ' עמיר לוינסון
הפקולטה לפיזיקה ואסטרונומיה
אוניברסיטת תל אביב

אריק שלום,

להלן תשובותי לשאלותיך:

מדוע נדרשת מהירות זו לתנועת גופים אלו בחלל? איך היא נקבעה?

 כאשר חללית או לוויין מקיפים את כדור הארץ על-גבי מסלול מעגלי גופים אלה נמצאים, למעשה, בנפילה חופשית לעבר כדור הארץ בגלל כוח המשיכה הארצי. כדי למנוע חדירה לאטמוספרה והגעה אל פני הארץ, נדרשת מהירות אופקית, משיקית לפני כדור הארץ, שגורמת לכך שהגוף החללי "יפספס" כל הזמן את כדור הארץ ולכן ימשיך בתנועתו ללא הפרעה.

 מה מקור האנרגיה של גופים אלה לתנועה זו? האם הלוחות הסולאריים מספקים את כל ההספק למהירות הנדרשת?

 במצב שתואר לעיל לא נדרשת אנרגיה כיוון שהכוח הפועל על הגוף (הכבידה) ניצב למסלול הגוף. אנמן זהו קירוב של המצב, כיוון שבתיאור הזנחנו את השפעת החיכוך, שקיים בכל גובה מסלול. אם מתחשבים בחיכוך ורוצים לקיים את המסלול ללא שנוי, אזי צריך להוסיף אנרגיה (מהירות) כדי למנוע נפילת החללית. הדבר נעשה מידי פעם לתחנת החלל הבינלאומית ISS ע"י הפעלת מנועים רקטיים, בדרך כלל של חלליות המגיעות לביקורים בתחנת החלל.

מהו ההספק הנדרש לתנועה זו?

 הכל תלוי במסה שרוצים לשנות את מסלולה ובמידת השינוי הנדרש. לגבי תחנת החלל הבינלאומית, בדצמבר 2012 היה צורך להעלות את מסלולה בכ-8 ק"מ. כדי להשיג זאת הופעלו מנועים של חללית פרוגרס רוסית שנצמדה לתחנה משך יותר מ-20 דקות.

אחרון חביב, האם ניתן למצוא מקור מידע על אספקת המים ופינוי/טיפול בשפכים בחלליות ובתחנת החלל והכיצד זה מתנהל בחוסר גרביטציה?

 אני מניח שניתן למצוא מקורות כאלה, למרות שלי אין כאלה זמינים. בכל מקרה, השיטות תלויות מאוד בחללית עצמה.

בברכה,
 

ד"ר נח ברוש
מדעים מדויקים/ אסטרונומיה
אוניברסיטת תל אביב

איתי שלום,

מצ"ב קישור לתשובות מומחים באתר בנושא האנרגיה מהמפץ הגדול:

http://www.bashaar.org.il/Question.asp?Question_id=6080
http://www.bashaar.org.il/Question.asp?Question_id=5903
 

כמו כן, מצורף קישור למקור מידע בנושא המפץ הגדול:

http://davidson.weizmann.ac.il/online/askexpert/astrophysics/%D7%9E%D7%94%D7%99-%D7%91%D7%A2%D7%A6%D7%9D-%D7%94%D7%AA%D7%A4%D7%A9%D7%98%D7%95%D7%AA-%D7%94%D7%99%D7%A7%D7%95%D7%9D-%D7%94%D7%AA%D7%A4%D7%A9%D7%98%D7%95%D7%AA-%D7%90%D7%9C-%D7%AA%D7%95%D7%9A-%D7%9E%D7%94

בברכה,

בשער ברשת
פרוייקט שאלות למומחים
בשער - קהילה אקדמית למען החברה בישראל

שלום,

פרקס אחד זה בערך 3 10^(13) ק"מ. במרחק של סיריוס, כ-10^(14) ק"מ ובמהירות יחסית של 18 ק"מ לשנייה, יידרשו  כ-1.7 מיליוני שנים עד ששני הגופים ייפגשו. סיריוס לא יגיע אלינו, אלא יחלוף במרחק של 2.3 פרסק בעוד כ-65000 שנים ואחר כך יתרחק מהשמש.

בברכה,

 

ד"ר נח ברוש
מדעים מדויקים/ אסטרונומיה
אוניברסיטת תל אביב

שי שלום,

מצורף קישור למאמר העונה על שאלותיך בנושא חיים על המאדים:

http://telem.openu.ac.il/courses/c20237/marslife.htm

נשמח לסייע גם בהמשך,

בברכה,

בשער ברשת
פרוייקט שאלות למומחים
בשער - קהילה אקדמית למען החברה בישראל

החלטת סוכנות החלל של ארה"ב היא לא לבקר יותר בהאבל, בעיקר בגלל הפסקת טיסות המעבורת.

נובע מכך שלא ניתן יהיה להעלות את מסלולו של הטלסקופ כשזה יידרש וכן שלא ניתן יהיה לתקן תקלות.

לטלסקופ הותקנו מתקנים מיוחדים שיאפשרו היצמדות גוף לא מאוייש. בעזרת מנועים רקטיים, גוף זה אמור להוריד את הטלסקופ ממסלולו בצורה מבוקרת. יתכן כי הפעלת הטלסקופ תימשך עד ל-2014 או אולי אחרי כן כמה שנים. לאור המצוקה התקציבית בארה"ב, לא נראה שניתן יהיה להפעיל בו-זמנית את האבל ואת ממשיכו, טלסקופ ווב, שעדיין יש לשגר.

פרופ' נח ברוש
מדעים מדויקים/ אסטרונומיה
אוניברסיטת תל אביב

יריב שלום,

עקמומיות המרחב (למשל שטוח או כדורי) ניתנת למדידה ישירה ע"י ניסויים מקומיים - כלומר בסקלות קטנות. לדוגמה, מדידת סכום הזויות של מצולע המורכב משלושה ישרים (שהגדרתם הכללית היא הקוים הקצרים ביותר בין שתי נקודות) - כלומר משולש מוכלל. במרחב שטוח הסכום הוא 180 מעלות, ואילו על פני כדור הוא גדול מזה. תכונה נפרדת של המרחב היא האם הוא סטטי, או משתנה בזמן (מתפשט או מתכווץ). גם במקרה שהיקום משתנה באופן אחיד, אפשר לחזור על הנסיון של מדידת הזויות במשולש, אלא שצריך לבחור משולש מספיק קטן כך שההתפשטות או ההתכווצות תהיה זניחה במהלך הזמן שלוקח ביצוע המדידה (הזמן הקצר ביותר האפשרי באופן תיאורטי הוא מסדר הגודל של הזמן שלוקח לאור לנוע לאורך היקף המשולש).

 כשקוסמולוגים מדברים על יקום שטוח, הם מתכוונים ליקום שהגיאומטריה המקומית והרגעית שלו בכל נקודה ובכל זמן היא של מרחב שטוח, ועם זאת הוא מתפשט בזמן באופן אחיד בכל מקום.

פרופ' טל אלכסנדר
פיסיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע

מצ"ב קישור לשאלות בתחום זה:

http://davidson.weizmann.ac.il/search/apachesolr_search/%D7%92%D7%9C%D7%A7%D7%A1%D7%99%D7%94

נשמח להמשיך ולסייע,

בשער ברשת
פרוייקט שאלות למומחים
בשער - קהילה אקדמית למען החברה בישראל

שלום רב,

על פי התפיסה המקובלת היום, תהליך היווצרותה של מערכת שמש, דהיינו, קבוצה של כוכבי לכת שקשורה בכוח הכבידה לכוכב אחד (או יותר) במרכזה, תלוי בתנאים בהם נמצאים החומר והאנרגיה בסביבה מצומצמת מאד (בממדים אסטרונומיים) של אזור היצירה. התפלגות המסה והאנרגיה ביקום היא אכן מציאות שראשיתה במפץ הגדול אך אין בידינו תיאוריה המסוגלת לקבוע קשר מוגדר כלשהו בין המפץ הגדול לצפיפות המסה והאנרגיה באזור מסוים נתון ביקום, בעל ממדים של מערכת שמש או אף בעל ממדים גדולים הרבה יותר. הבדלים בצפיפות המסה והאנרגיה בשלב הלידה של היקום, דהיינו, סמוך מאד לאירוע המפץ עצמו, ניתנים היום למדידה, בעזרת קרינת הרקע הקוסמית ואולי על פי צפיפות של חומר (גלקסיות וענני גז ואבק) הנמצא במרחקים קוסמיים מאיתנו ולכן הוא מעיד על התפלגות החומר בעידנים מוקדמים מאד בתולדות היקום. אך גם למידע מסוג כזה שמתקבל בתצפית יש אופי סטטיסטי בלבד. גם בהפרדה המרחבית האפשרית בתצפיות כאלה, שהיא בממדים העולים לאין שיעור על ממדי איזור יצירה של מערכת שמש,  אי אפשר לקשור את התנאים השוררים בשום אזור של היקום לתכונה כלשהי של המפץ הגדול.
 
לאור כל האמור, תשובה קצרה לשאלה הינה שהמפץ הגדול לא השפיע על סדר כוכבי הלכת. מה שאפשר כיום להגיד על הקשר בין המפץ הגדול לכוכבי לכת הינו שהוא מהווה נקודת המוצא לעצם קיומו של חומר שממנו עשויים כוכבי לכת.
 
בברכה
 

פרופ' אליה ליבוביץ
אסטרופיסיקה
אוניברסיטת תל אביב

רוב החלליות, כולל חלליות אפולו, בנויות מכמה סוגים של מתכות, כאשר העקריות הן סגסוגות של אלומיניום. מתכת נספת שמשמשת לבניית חלליות היא טיטאניום. כמוכן, משתמשים בחומרים פלאסטיים ובסיבי זכוכית או סיבי פחם.

הנעת החללית היא באמצעות מנועים רקטיים שפועלים על בסיס דלק נוזלי.

ד"ר נח ברוש
מדעים מדויקים/ אסטרונומיה
אוניברסיטת תל אביב

שלום,

שני התהליכים המתוארים בשאלה יכולים להתרחש ואכן הם מתרחשים בעולם בפועל. 

התהליך הראשון עומד ביסוד המושג "אנרגיה גרעינית". חלקיקים שסך כל המסות שלהם הוא בעל ערך מסוים מתנגשים, בהתנגשות אחת או בסדרה של התנגשויות, שבסופן נותרים חלקיקים שסכום המסות שלהם קטן יותר. האנרגיה הגרעינית המשתחררת שווה להפרש המסות לפי נוסחת איינשטיין הידועה. תהליכים כאלה מתרחשים למשל בליבה של השמש, דהיינו, בחלקים הפנימיים ביותר שלה.

 התהליך השני גם הוא מתרחש ללא הרף, למשל באטמוספרה של השמש, בשכבות החיצוניות שלה. שני פרוטונים בעלי מהירויות גבוהות מאד מתנגשים זה בזה, והתהליך מסתיים ממש כפי שהשואל מתאר.  המערכת הסופית מכילה שני פרוטונים בעלי אנרגיה קינטית יותר נמוכה וחלקיק שלישי חדש - פיון.  התופעה אינה מוגבלת רק להתנגשויות של פרוטונים.

בברכה,

 

פרופ' אליה ליבוביץ
אסטרופיסיקה
אוניברסיטת תל אביב

שלום רב,

 להלן תשובתי מחולקת לחלקים על-פי השאלות שנשאלו:

1. למה יש יום ולילה?
   נצא מתוך הנחה כי השמש אינה משנה את מיקומה.
   כאשר כדור-הארץ מסתובב סביב צירו, רק מחצית משטחו מופנה אל השמש.
   מאחר והאור נע בקווים ישרים – הוא מגיע מהשמש רק לצד הפונה אליה.
   האור אינו יכול להגיע אל הצד של כדה"א שאינו פונה אל השמש.
   אם אל הצד שאינו פונה אל השמש לא מגיע אור הוא יהיה אפל.
   את התקופה בה אין האור מגיע לחלק מכדה"א מכנים בשם לילה. את התקופה בה האור מגיע לחלק מכדה"א מכנים בשם יום.

2. למה כדה"א מסתובב סביב עצמו?
   להלן הסבר "עממי":
   לא קל להעמיד מטבע על צידו. הוא אינו יציב.
   סביבון שאינו מסתובב – נופל. הוא אינו יציב.
   כך גם הגופים במערכת השמש, כולם מסתובבים: החל מאסטרואידים קטנים וכלה בפלנטות ענק. ראו תנועת אסטרואידים למשל.
   לאחרונה חלף אסטרואיד ליד כדור הארץ במרחק מאוד קטן והמזל היה שלא הייתה התנגשות. ראו כתבה של רשת  ABC  על  האירוע. בכתבה שימו לב לתנועת האסטרואיד.

3. למה בלילה אין אור למרות שיש כוכבים רבים שאמורים להאיר?
   פרט לכוכבי הלכת שאנו יכולים לראות בשמי הלילה – כל יתר
   מיליארדי הכוכבים הנראים בלילה מנצנצים באור חלש או באור חלש מאוד הם שמשות. שמשות אלה נמצאות במרחק רב מאוד מכדור הארץ.
   המרחק כה גדול שלאור המגיע מהם לוקח כמה מיליוני-מליאדי שנים להגיע אלינו.... האור המגיע הוא חלש מאוד.
   קיימות דרכים לנצל את האור הזה ולראות בעזרתו. ראו אמצעי ראיית לילה.

בברכה,

 ד"ר טוביה דרסלר

המרכז הישראלי לחינוך מדעי טכנולוגי

שלום,

המהירות של חללית תלויה במסלולה. חללית המקיפה את כדור הארץ בגובה של כמה מאות ק"מ מעל פני השטח נעה בכ-8 ק"מ לשנייה. אם המסלול גבוה יותר, המהירות נמוכה יותר (לגבי מסלול מעגלי). חללית שעוזבת את כדור הארץ חייבת לנוע מהר יותר מ-11 ק"מ לשנייה יחסית לארץ.

 כשחללית חוזרת לכדור הארץ ממסלול נמוך מהירותה ההתחלתית היא כ-8 ק"מ לשנייה, המהירות המסלולית. חללית החוזרת לכדור הארץ מהחלל (מהירח, למשל) מגיעה במהירות גבוהה יותר, של כ-11 ק"מ לשנייה. בלימת המהירות נעשית ע"י "מגן חום", שכבה של חומר מתכלה שמורכבת בתחתית חלליות כמו הדרגון האמריקאי, או סביב כל החללית בגרסאות הרוסית והסינית. מעבורת החלל הייתה מצוידת בשכבת בידוד מלבני זכוכית מוקצפת, שהגנה מחימום יתר. בכל המקרים, החימום נגרם מהחיכוך בין החללית לבין באטמוספרה בגבהים של יותר מ-100 ק"מ וגם נמוך יותר.

 כאמור, רוב הבלימה נעשית ע"י פיזור החום. המצנחים מורידים את המהירות רק במקצת, מכמה מאות ק"מ לשעה עד למהירות צניחה רגילה של כמה מטרים לשנייה. במהירות זו תאי החלליות האמריקאיות עד אפולו וכולל היו מגיעות למי האוקיינוס. חלליות רוסיות וסיניות, להם גם יש מצנחי בלימה, מפעילות קרוב מאוד לקרקע גם רקטות בלימה. מעבורת החלל, כזכור, הייתה נוחתת כמטוס, על מסלול רגיל.

החללית שעזבה את כדור הארץ במהירות הגבוהה ביותר הייתה ניו הורייזונס (New Horizons ),  שנמצאת בדרך לפלוטו ולגופי חגורת קויפר. לאחר הפסקת הפעולה של כל המנועים הרקטיים, המהירות הייתה 16.26 ק"מ לשנייה.

בברכה,

פרופ' נח ברוש
מדעים מדויקים/ אסטרונומיה
אוניברסיטת תל אביב