חלל

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
Gnome-colors-edit-find-replace.svg יש לשכתב ערך זה. הסיבה לכך היא: בעיות ניסוח, חוסר במקורות.
אתם מוזמנים לסייע ולתקן את הבעיות, אך אנא אל תורידו את ההודעה כל עוד לא תוקן הדף. אם אתם סבורים כי אין בדף בעיה, ניתן לציין זאת בדף השיחה.
Incomplete-document-purple.svg יש להשלים ערך זה: בערך זה חסר תוכן מהותי. ייתכן שתמצאו פירוט בדף השיחה.
הנכם מוזמנים להשלים את החלקים החסרים ולהסיר הודעה זו. שקלו ליצור כותרות לפרקים הדורשים השלמה, ולהעביר את התבנית אליהם.
הגבולות בין פני השטח של כדור הארץ וחלל החיצון, בקו קרמן, 100 ק״מ ואקסוספירה ב-690 קילומטר. לא בקנה מידה.

החלל החיצון, או בקיצור החלל, הוא ריק הקיים בין גופים שמימיים, הכולל את כדור הארץ.[1] הוא אמנם לא ריק לגמרי, אבל מורכב מואקום חזק המכיל צפיפות נמוכה של חלקיקים, בעיקר פלזמה של מימן והליום, כמו כן גם קרינה אלקטרומגנטית, שדות מגנטיים, ונייטרינו. תצפיות הוכיחו לאחרונה כי החלל מכיל גם חומר אפל ואנרגיה אפלה. הטמפרטורה הבסיסית, שנקבעת על ידי קרינת רקע שנותרה מהמפץ הגדול, היא רק 2.7 קלווין, (270.45- מעלות צלזיוס) לשם השוואה הטמפרטורות בהילת השמש יכולות להגיע ליותר ממיליון קלווין. פלזמה עם צפיפות נמוכה מאוד (פחות מאטום מימן אחד לכל מטר מעוקב) וטמפרטורה גבוהה (של מיליוני קלווין) במרחב שבין גלקסיות נחשבות החומר הבאריוני (הרגיל) בחלל החיצון; ריכוזים מקומיים התמצו לכוכבים וגלקסיות. החלל הבין גלקטי תופס את רוב הנפח של היקום, אבל אפילו גלקסיות ומערכות כוכבים, מורכבות כמעט כולן מחלל ריק.

אין גבול ידוע שבו חלל מתחיל. עם זאת קו קרמן, בגובה של 100 קילומטר מעל גובה פני הים מציין באופן קונבנציונלי את תחילת החלל החיצון למטרות אמנות חלל ושמירת רשומי חלל. המסגרת לחוק החלל הבינלאומי הוקמה על ידי אמנת החלל החיצון, והתקבלה על ידי האו"ם בשנת 1967. הסכם זה מונע כל תביעה של ריבונות לאומית ומאפשר לכל המדינות לחקור את חלל החיצון בחופשיות. בשנת 1979, אמנת הירח שייכה משטחים של אובייקטים כגון כוכבי לכת, כמו גם חלל ההקפה סביב גופים אלה, לתחום שיפוט של הקהילה הבינלאומית. החלטות נוספות הנוגעות לצורכי השלום של חלל החיצון נוסחו על ידי ארגון האומות המאוחדות, אך אלו לא מנעו פריסת נשק בחלל החיצון, ואף בדיקה חיה של נשק נגד לוויינים.

בני אדם החלו במחקר החלל במהלך המאה ה-20, עם כניסת הכדור פורח בגובה רב, ואחריו הפיתוח של משגרי רקטות בודדות ורבי שלבים. מסלול סביב כדור הארץ הושג על ידי יורי גגארין בשנת 1961 וחלליות לא מאוישות מאז הגיעו אל כל כוכבי לכת המוכרים במערכת השמש. השגת מסלול לווייני נמוך דורש מהירות מינימאלית של 28,100 ק"מ / שעה, הרבה יותר מהר מאשר כל מטוס רגיל. החלל החיצון מייצג סביבה מאתגרת לחקר אנושי בגלל הסכנות הכפולות של ואקום וקרינה. למחסור בכוח משיכה יש השפעות פיזיות מזיקות על הגוף האנושי, כגון ניוון שרירים ואיבוד מסת עצם. מסע בחלל עד כה הוגבל למסלול נמוך סביב כדור הארץ וטיסה מאוישת לירח; יתר החלל החיצון נותר בלתי נגיש לבני אדם, אלא על ידי התבוננות פסיבית עם טלסקופים.

גילוי[עריכת קוד מקור | עריכה]

ב-350 לפני הספירה הפילוסוף היוני אריסטו הציע שהטבע מתעב ריק, העיקרון הזה נודע בשם אימת הריק (horror vacui). רעיון זה נבנה על בסיס טיעון אונטולוגי מהמאה ה-5 לפנה״ס של הפילוסוף היוני פרמנידס, שדחה את אפשרות הקיום של ריק בחלל.[2] על סמך הרעיון שריק לא יכול להתקיים הניחו במערב במשך מאות שנים שהחלל אינו יכול להיות ריק.[3] רעיון זה החזיק מעמד משך זמן רב, עד המאה ה-17, אז הפילוסוף הצרפתי רנה דקארט שטען שהחלל חייב להיות מלא.[4]

בסין העתיקה היו מספר סגנונות מחשבה שונים בנוגע לטבע השמים, חלק עם דמיון להבנה המודרנית של היום. במאה ה-2 לספירה האסטרונום ג'אנג הנג השתכנע שהחלל חייב להיות אינסופי, שנמשך מעבר למנגנון שתומך בשמש והכוכבים. בספרים ששרדו נאמר שהשמים חסרי גבול ״ריקים וחסרי תוכן״. כמו כן, ה״שמש; ירח; וחברתם הכוכבים; צפים בחלל הריק, נעים או עומדים במקום.״[5]

המדען האיטלקי גלילאו גליליי ידע שלאוויר יש מסה ולכן כפוף לכוח הכבידה. ב-1640, הוא הדגים שכוח מתנגד ליצירה של ריק. למרות זאת תלמידו אוונג'ליסטה טוריצ'לי היה זה שהצליח ליצור את המכשיר שהפיק ריק בשנת 1643. הניסיון הזה הביא ליצרת ברומטר הכספית הראשון ויצר סנסציה מדעית באירופה. המתמטיקאי הצרפתי בְּלֶז פסקל הסיק שאם עמודת הכספית (בברומטר) נתמכה באוויר אזי היא תהיה קצרה יותר במקום גבוה יותר שבו לחץ האוויר נמוך.[6] ב-1648 גיסו פלורין פרייה חזר על הניסון בהר פוי דה דום (גובהו 1,465 מ׳) שבמרכז צרפת וגילה שהעמודה נהייתה קצרה בכ-7.62 ס״מ. הירידה בלחץ מודגמת שוב בנשיאת בלון חצי-מלא במעלה ההר, בזמן העלייה ניתן לראות את הבלון מתרחב בהדרגה ומתכווץ בזמן הירידה.[7]

ב-1650 המדען הגרמני אוטו פון גריקה הרכיב את משאבת הריק הראשונה: מכשיר שהפריך עוד יותר את עיקרון אימת הריק. הוא צדק כשכתב שהאטמוספירה של כדור הארץ מקיפה את כוכב הלכת כמו קליפה, בעלת צפיפות שפוחתת בהדרגה עם גובה. הוא הסיק שחייב להיות ריק בין כדור הארץ והירח.[8]

בחזרה למאה ה-15 חוקר הדתות ניקולאוס קוזאנוס שיער שהיקום חסר מרכז והיקף. הוא האמין שהיקום, אף על פי שאינו אינסופי, חסר גבולות שבהם ניתן להכילו.[9] רעיונות אילו הביאו להשערות בקשר למימד האינסופיות של החלל על ידי הפילוסוף האיטלקי ג'ורדנו ברונו במאה ה-16. הוא הרחיב את רעיון הקוסמולוגיה ההליוצנטרית של קופרניקוס לתפיסה של יקום אינסופי מלא בחומר שהוא קרא אֶתֶר (aether), שלא יצר התנגדות לתנועותם של גופים שמימים.[10] הפילוסוף האנגלי ויליאם גילברט הגיע למסקנה דומה, הוא טען שהכוכבים נראים לנו רק מפני שהם מוקפים באֶתֶר דק או ריק.[11] מקור תפיסת האֶתֶר הוא פילוסופים יונים עתיקים, כולל אריסטו, אשר הגו אותו כתווך דרכו גופים שמימים נעים.[12]

הרעיון של יקום מלא באֶתֶר מפיץ אור נשאר פופולרי בקרב כמה מדענים עד תחילת המאה ה-20. הסוג הזה של אֶתֶר היה נראה כתווך דרכו אור יכול להתפזר.[13] ב-1887 ניסוי מייקלסון-מורלי ניסה להבחין בתנועת כדור הארץ דרך האֶתֶר על ידי התבוננות בשינויים במהירות האור לפי כיוון של תנועת כוכב הלכת.

עם זאת, תוצאת האפס הצביעה שמשהו היה לא בסדר עם הרעיון. הרעיון של האֶתֶר מפיץ האור לאחר מכן ננטש והוחלף על ידי תורת היחסות הפרטית של אלברט איינשטיין, אשר מחזיקה שמהירות האור בריק היא קבועה ולא תלויה בתנועתו של הצופה או מסגרת התייחסות.[14][15]

האסטרונום המקצועי הראשון שתומך ברעיון של יקום אינסופי היה תומאס דיגס האנגלי ב-1576.[16] אבל קנה המידה נשאר לא ידוע עד מדידת המרחק המוצלחת הראשונה לכוכב סמוך בשנת 1838 על ידי האסטרונום הגרמני פרידריך בסל, שהראה שלכוכב 61 בברבור היה פָּרָלַקְסָה (שינוי מדומה במיקומו של עצם עקב שינוי במיקומו של הצופה) של 0.31 שנית-קשת (בהשואה לערך המודרני של 0.287). זה שווה למרחק של יותר מ-10 שנות-אור.[17] המרחק לגלקסיית אנדרומדה נקבע על ידי האסטרונום האמריקני אדווין האבל ב-1923 לפי מדידת בהירות של משתנים קפאידים בגלקסיה, טכניקה חדש זו התגלתה על ידי הנרייטה ליוויט.[18] זה קבע כי גלקסית אנדרומדה, ובהרחבה כל הגלקסיות נמצאות הרבה מחוץ לשביל החלב.[19]

האומדן הידוע המוקדם ביותר של טמפרטורה בחלל החיצון על ידי הפיזיקאי השווייצרי שארל אדואר גיום בשנת 1896. על ידי שימוש בקרינה המשוערת של כוכבי הרקע הוא הגיע למסקנה כי החלל חייב להיות מחומם לטמפרטורה של 5-6 קלווין. הפיזיקי הבריטי ארתור אדינגטון עשה חישוב דומה והפיק טמפרטורה של 3.18 מעלות בשנת 1926. ב-1933 הפיזיקאי גרמני אריך רגנר השתמש בכלל האנרגיה שנמדדה לקרניים קוסמיות בשביל להעריך טמפרטורה גלקטי של 2.8 קלווין.[20]

התפיסה המודרנית של החלל החיצון על בסיס קוסמולוגית ״המפץ הגדול״, הוצעה לראשונה בשנת 1931 על ידי הפיזיקי הבלגי ז'ורז' למטר.[21] תאוריה זו גורסת כי מקורו של היקום הנצפה בצורה מאוד דחוסה שמאז עברה התרחבות מתמדת. האנרגיה הרקע שהשתחררה בהתרחבות הראשונית הפחיתה בקצב קבוע, הובילה ב-1948 על ידי פיזיקאים האמריקאים רלף אלפר ורוברט הרמן לחיזוי של 5 קלווין לטמפרטורה של החלל.[20]

המושג החלל החיצון היה בשימוש כבר ב-1842 ידי המשוררת האנגליה אמלין סטיוארט-ורטלי בשירה "הנערה של מוסקבה".[22] הביטוי החלל החיצון שימש כמונח אסטרונומי על ידי אלכסנדר פון הומבולדט ב-1845.[23] המושג נעשה פופולרי בכתביו של הרברט ג'ורג' ולס ב-שנת 1901.[24] המושג הקצר יותר חלל ישן יותר והתייחס לחלקה מעל לשמי כדור הארץ והיה בשימוש לראשונה בספרו של ג'ון מילטון גן העדן האבוד, שנת 1667.[25]

חקירה וישום[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – מדעי החלל

מדעי החלל הם קבוצת מדעים העוסקים בחקר היקום והחלל ותולדות התפתחותם, ובחקר גרמי השמיים, הרכבם ותנועתם. חקר החלל הוא ענף עתיק. בין צורותיו הקדומות קיימת האסטרולוגיה אשר כיום איננה נחשבת למדע אך בפשטותה היא אומרת שיש קשר בין הכוכבים השמש והירח למתרחש על כדור הארץ. כיום חקר החלל מחולק לנושאים רבים: אסטרופיזיקה מדע העוסק בתכונות גופים בחלל, אסטרונומיה מדע העוסק בתנועתם גודלם והתפתחותם של גופים בחלל, קוסמוגוניה מדע העוסק בהיווצרות היקום וקוסמולוגיה מדע העוסק במבנה היקום ושינויים בו.

בנוסף קיימת גם האסטרוביולוגיה המנסה להבין האם מתקיימים חיים מחוץ לכדור הארץ, סוגיה המעסיקה את האנושות מזה מאות או אלפי שנים.

צעדי אדם ראשונים בחלל[עריכת קוד מקור | עריכה]

בשנת 1954 הכריזו ממשלות ארצות הברית וברית המועצות שיש בדעתן לשגר לוויינים מלאכותיים לחקר כדור הארץ במסגרת השנה לגיאופיזית הבינלאומית. 1957-8 הרוסים היו הראשונים שהצליחו לשגר לוויין מלאכותי בשם" ספוטניק 1" ב-4 באוקטובר 1957 לוויין זה שמשקלו הוא 82.6 ק"ג נשא רק משדר רדיו שצפצופי ה"פיפ" שלו נקלטו בכל העולם. בנובמבר של אותה שנה שיגרו הרוסים את "ספוטניק 2" שמשקלו 500 ק"ג הייתה בו כלבה לייקה "נבחנית" שמה שהתפרסמה כיצור הראשון מכדור הארץ שטס בחלל. משקלו של הלוויין האמריקני הראשון "אקספלורר 1" היה 14 ק"ג בלבד הוא שוגר ב-1958 וסיים את תפקידו ב-1970 כאשר ירד אל האטמוספירה של כדור הארץ ונשרף בה כליל. במשך 16 שבועות שיגר מכשיר הרדיו שבלוויין מידע על חגורות החלקיקים בעלי מטען חשמלי שנכחדו בשדה המגנטי של כדור הארץ מעל קו המשווה- אלה קרויות "חגורות ואן אלן" (על שם הפיזיקאי האמריקני ג'יימס ואן אלן שגילה אותן)

אדם בחלל[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – אדם בחלל

האפשרות לשגר אדם אל החלל החיצון הייתה בגדר מדע בדיוני עד המחצית השנייה של המאה ה-20. במחצית השנייה של המאה ה-20 החל המין האנושי לעשות את צעדיו הראשונים להגשמת החלום של כיבוש החלל, עם פיתוחם של טילים ורקטות, אשר חלקם המריאו לחלל.

התוכנית לשיגורו של אדם לחלל התנהלה בשני מסלולים מקבילים: תוכנית החלל הרוסית ותוכנית החלל האמריקאית. המירוץ לשיגורו של אדם לחלל הסתיים, ב-12 באפריל 1961, בניצחונה המפתיע של ברית המועצות, עם שיגורה של חללית ובה הקוסמונאוט יורי גאגרין, שהיה לאדם הראשון בחלל. כעבור חודש, ב-15 במאי 1961, שיגרה ארצות הברית לחלל את האסטרונאוט הראשון שלה, אלן שפארד. התחרות בין שתי המעצמות שהתנהלה במחצית השנייה של המאה ה-20 להגיע להשגים בחלל קרויה "המירוץ לחלל". בראשית תקופת הטיסה המאוישת לחלל נעשה שימוש בלעדי בחלליות שהיו מסוגלות לטוס פעם יחידה ולאחר מכן יצאו מכלל שימוש ובדרך כלל כללו חלקים שלא חזרו אל כדור הארץ. סוכנות החלל האמריקאית החלה מתחילת שנות השמונים לעשות שימוש במעבורת החלל, כלי טיס המסוגל להמריא מכדור הארץ, לשהות בחלל, לנחות חזרה בכדור הארץ ולאחר טיפול מתאים להמריא פעם נוספת.

בשנת 2003 הצטרפה גם הרפובליקה העממית של סין אל המדינות ששיגרו אדם לחלל, עם שיגורו של האסטרונאוט יאנג ליווי. גם ישראל שיגרה את האסטרונאוט אילן רמון לחלל בשנה זו, והוא נספה באסון מעבורת החלל קולומביה עם שאר חברי הצוות בעת החזרה לכדור הארץ.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ Barry Dainton, Time and Space, McGill-Queen's University Press, 2001, עמ' 132-133, ISBN 0773523065
  2. ^ Edward Grant, Much ado about nothing: theories of space and vacuum from the Middle Ages to the scientific revolution, Cambridge University Press, 1981, עמ' 10, ISBN 0-521-22983-9
  3. ^ Roy Porter ;Katharine Park ; Lorraine Daston, The Cambridge History of Science: Early modern science, Cambridge University Press, 2006, עמ' 27, ISBN 0-521-57244-4
  4. ^ Michael Eckert, The dawn of fluid dynamics: a discipline between science and technology, Wiley-VCH, 2006, עמ' 5, ISBN 3-527-40513-5
  5. ^ Joseph Needham; Colin Ronan, The Shorter Science and Civilisation in China, Cambridge University Press, 1985, כרך 2, עמ' 82-87, ISBN 0-521-31536-0
  6. ^ Gerald James Holton; Stephen G. Brush, Physics, the human adventure: from Copernicus to Einstein and beyond, Rutgers University Press, 2001, עמ' 267-268
  7. ^ Florian Cajori, A history of physics in its elementary branches: including the evolution of physical laboratories, New York: The Macmillan Company, 1917, עמ' 64-66
  8. ^ Henning Genz, Nothingness: the science of empty space, Da Capo Press, 2001, עמ' 127-128, ISBN 0-7382-0610-5
  9. ^ Jean Louis Tassoul; Monique Tassoul, A concise history of solar and stellar physics, Princeton University Press, 2004, עמ' 22, ISBN 0-691-11711-X
  10. ^ Hilary Gatti, Giordano Bruno and Renaissance science, Cornell University Press, 2002, עמ' 99-104, ISBN 0-8014-8785-4
  11. ^ Suzanne Kelly, The de muno of William Gilbert, Amsterdam, Menno Hertzberger & Co., 1965, עמ' 97-107
  12. ^ Richard P. Olenick; Tom M. Apostol; David L. Goodstein, Beyond the mechanical universe: from electricity to modern physics, Cambridge University Press, 1986, עמ' 356, ISBN 0-521-30430-X
  13. ^ P. Hariharan, Optical interferometry, Academic Press, 2, 2003, עמ' 2, ISBN 0-12-311630-9
  14. ^ Richard P. Olenick; Tom M. Apostol; David L. Goodstein, Beyond the mechanical universe: from electricity to modern physics, Cambridge University Press, 1986, עמ' 357-365, ISBN 0-521-30430-X
  15. ^ Paul Thagard, Conceptual revolutions, Princeton University Press, 1992, עמ' 206-209, ISBN 0-691-02490-1
  16. ^ Eli Maor, To infinity and beyond: a cultural history of the infinite, Princeton paperbacks, 1991, עמ' 195, ISBN 0-691-02511-8
  17. ^ Stephen Webb, Measuring the universe: the cosmological distance ladder, Springer, 1999, עמ' 71-73, ISBN 1-85233-106-2
  18. ^ CSIRO Australia, Cepheid Variable Stars & Distance Determination, ‏2004-10-25
  19. ^ Neil deGrasse Tyson; Donald Goldsmith, Origins: fourteen billion years of cosmic evolution, W. W. Norton & Company, 2004, עמ' 114-115, ISBN 0-393-05992-8
  20. ^ 20.0 20.1 A. K. T. Assis; São Paulo; M. C. D. Neves, History of the 2.7 K Temperature Prior to Penzias and Wilson, Apeiron, 2, עמ' 79-87, יולי 1995
  21. ^ G. Lemaître, The Beginning of the World from the Point of View of Quantum Theory, Nature, 127, מאי 1931doi: 10.1038/127706b0
  22. ^ Emmeline Charlotte E. Stuart Wortley (1841), The maiden of Moscow, a poem, How and Parsons, Canto X, section XIV, lines 14–15, "All Earth in madness moved,—o'erthrown, / To outer space—driven—racked—undone!"
  23. ^ Alexander Von Humboldt, Cosmos: a survey of the general physical history of the Universe, New York: Harper & Brothers Publishers, 1845, עמ' 39
  24. ^ Online Etymology Dictionary, Outer (באנגלית)
  25. ^ The Online Etymology Dictionary, Space
אטמוספירת כדור הארץ ושכבות נוספות
(לא בקנה מידה)

 ח                        
             ל            
                         ל


מגנטוספירה מגנטופאוזה

גאוקורונה פלזמספירה
א               
  ט              
    מ            
      ו          
        ס        
          פ      
            י    
              ר  
                ה
אקסוספירה
תרמוספירה יונוספירה
מזופאוזה
מזוספירה
סטרטופאוזה
סטרטוספירה
טרופופאוזה
טרופוספירה
כדור הארץ
The Earth seen from Apollo 17 Slice.png