מרצה: רונן יעקבי

ראשיתה של מערכת השמש בקריסת ענן שהיה מורכב מגז ואבק.

יש ביקום עננים בעלי תכונות שונות, כאשר התכונה החשובה ביותר היא הצפיפות. הצפיפות קובעת פרמטרים פיסיקליים של הענן.

ענן דליל, הוא ענן בו הצפיפות היא כחלקיק אחד לסמ"ק. דלילות החומר, מאפשרת לקרינה מכוכבים סמוכים לחדור את הענן ולחמם אותו – טמפרטורה אופיינית של ענן כזה היא מסדר גודל של אלפי מעלות סמוך למקור האור. באזורים האטומים לאור הטמפרטורה יורדת עד כ- 30-100 מעלות קלווין.

ענן צפוף, צפיפותו היא אלפי חלקיקים לסמ"ק. הוא אטום לאור ולכן הטמפרטורה בתוכו נמוכה מאד: -10010 מעלות קלווין.

רק לשם השוואה – צפיפות האוויר בגובה פני הים עומדת על כ-1019 חלקיקים לסמ"ק.

ערפילית אוריון, היא הכוכב השלישי הנראה בחרבו של הצייד, היא אזור בו נולדים כוכבים חדשים. נצפו שם מערכות פלנטריות בהתהוותן – דיסקת חומר סביב כוכב האם.

כוכבים בתהליכי יצירה נראים בצורת טיפה – צורה המעוצבת על ידי רוח הכוכבים המנשבת סביבם מכוכבים צעירים סמוכים.

הדיסקה הפלנטרית נוצרה כתוצאה מחיכוך בין החלקיקים שהרכיבו את הערפילית הסולרית. קריסת הענן גרמה לו להסתחרר על מנת לשמור על התנע הזוויתי שלו. הסחרור גרם להתנגשות בין החלקיקים ולהעברת תנע בכיוון קו המשווה של המערכת וכך נוצרה הדיסקה.

בתוך הדיסקה, התנגשויות בין החלקיקים יצרו פלנטסימלים שעשויים מסיליקטים וקרח. אלו גדלו וגדלו עקב התנגשויות בינם לבין עצמם וכך גדלו כוכבי הלכת.

משערים שבתקופות קדומות היו בין השמש למאדים כמאה כוכבי לכת…

בשלב האחרון, הכוכב העוברי מגיע לשלב ה-T-Tauri שלו. אז הוא קורן במרץ רב קרינה עזה המנקה את מערכת השמש מכל חומר שאינו דבוק היטב לגוש מסיבי יחסית.

מרכז מערכת השמש הוא כמובן כוכב, מסוג G1 – צהוב-ירוק שקרוי בפי בני האדם "שמש". חשוב לציין שמלבד מקסימום שש נקודות אור בשמי הלילה, כל שאר הנקודות הללו הן כוכבים – שמשות אחרות.

כוכב, להבדיל מכוכב לכת הוא ענן גז המייצר את האנרגיה שהוא מפיץ בעצמו. כוכבי לכת, כמו הירח שלנו, אינם מייצרים את האור שהם מפיצים בעצמם, אלא מחזירים את אור השמש הפוגע בהם. השמש לעומת זאת, מייצרת את האור שהיא מפיצה בעצמה.

אור השמש שאנו רואים היום בחוץ יצא לדרכו לפני כמיליון שנה. אז הוא נוצר בקירבה שחל השמש כתוצר לוואי של ריאקציה תרמו-גרעינית (פצצת מימן) שבה ארבעה גרעיני מימן הופכים לגרעין הליום אחד. בהרצאה הקודמת ראינו את שרשרת הריאקציות של התגובה הזו. לשרשרת הזו קוראים שרשרת PPI.

בכל שניה, 700 מיליון טון מימן הופכים להליום ובתוך כך, 5 מיליון טון של מסה הופכת לאנרגיה.

בתמונת חתך של השמש ניתן לחלק אותה למספר שכבות: הפנימית, היא ליבת השמש – המנוע של השמש. שם נוצרות הריאקציות הגרעיניות המפיקות את אנרגיית השמש. הטמפרטורה שם עומדת על כ-106*14 מעלות והלחץ כ-1011* 3.4 אטמוספירות.

מעבר לליבה, היכן שהלחץ והטמפרטורה קטנים מהדרוש לקיום ריאקציות גרעיניות, יש מעטפת שקרויה אזור הקרינה – הטמפרטורה שם עדיין גבוהה מאד ואין שם אטומים יציבים ולכן האור אינו נבלע שם אלא מפוזר – האזור קרוי אזור קרינה. האנרגיה המיוצרת בליבת השמש מוקרנת החוצה דרך שכבה זו.

מעבר לשכבת הקרינה מצויה שכבת ההסעה – כאן הטמפרטורה נמוכה מספיק לקיום סביר של אחוז מסוים של אטומים. אלו, בולעים את הקרינה ומתחממים, נעשים קלים יותר ועולים וצפים על פני שכבת הפלסמה שלהם. כך, האנרגיה יוצאת החוצה בהסעה. כמו שמן בסיר שמחומם מתחתיתו.

מעל שכבת ההסעה יש את הפוטוספירה – היא השכבה אותה אנו רואים. השכבה הזו נראית מקרוב כאוסף של גרגרים שהם תאי ההסעה שעולים ובוקעים מהשמש.

מעל הפוטוספירה מצויה הכרומוספירה, בה מתרחשות התפרצויות והתלקחויות שמש. צבעה ורדרד ויפה לראותה בעת ליקוי חמה.

ומעל זו, מצויה העטרה של השמש, היא הקורונה. זו האטמוספירה החיצונית של השמש.

פרט מעניין הוא שטמפרטורת פני השמש עומדת על כ-6000 מעלות קלווין ואילו טמפרטורת הקורונה עולה עד כשני מיליון מעלות. לא לחלוטין ברור מה הסיבה לעליית הטמפרטורה הזו.

על פני השמש נוכל להבחין בכתמי שמש. אלו אזורים קרירים יחסית על פני השמש. שם שורר שדה מגנטי חזק מאד המונע מהחומר לעלות אל פני השמש וכך האזור נותר קריר יחסית.

השמש פעילה במחזוריות של 11 שנה. בתקופה פעילה יש על פני השמש כתמי שמש רבים וגדולים וכן התפרצויות שמש מדהימות.

התפרצויות שמש מתרחשות עקב קווי שדה מגנטי העוברים בתוך השמש ונמתחים עקב סיבובה הלא סדיר: השמש, אינה גוף קשיח ולכן הקטבים שלה מסתובבים לאט יותר מקו המשווה שלה. מצב זה "מותח" את החומר בשמש ו"מותח" את קווי השדה המגנטי בתוכה – מה שמגביר את השדות המגנטיים, מחמם את האזור וגורם לקו השדה הזה לצוף ולהתרומם מעל פני השמש.

התפרצויות שמש גורמות להשפעות שונות על החיים על פני כדור הארץ – החל מסכנה לשיבוש פעולת לווינים ומערכות ניווט, דרך הפסקות חשמל וכלה בהשפעה על מצב הרוח של בני האדם והחרפת התקפי לב.

כאשר להתפרצות השמש מלווה זריקת חומר, לאחר מספר ימים יתרחש על פני כדור הארץ מחזה מרהיב של זוהר קוטב – חלקיקי השמש שנזרקו מובלים אחר כבוד אל הקטבים ושם חודרים אל האטמוספירה. החיכוך שלהם באטמוספירה גורם להם לזהור.

מבט על כוכבי הלכת מגלה הבדלים רבים ביניהם. בין אם בגודל, ובין אם בכיוון ציר הסיבוב שלהם. אלו יכולים להיות רמזים לתהליכים שעברו על הפלנטות במהלך חייהן.

כללית, הפלנטות מסודרות במישור אחד הקרוי המישור האקליפטי. רק פלוטו, סוטה בצורה ניכרת מהסידור הזה. לא לגמרי ברור מדוע.

כוכ בהלכת הקרוב ביותר אל השמש הוא חמה – מרקורי בלעז. זהו כוכב לכת קטן. כוח המשיכה על פניו נמוך. יחד עם קירבתו אל השמש שגרמה לו להתחמם מאד, הוא לא יכול היה לשמור על האטמוספירה שלו היום הוא חסר אטמוספירה. ניתן לראות את הצלקות שהדבר הותיר עליו.

כוכב הלכת הבא: נוגה – ונוס: נו, אלת היופי לא הייתה רווה נחת מהפלנטה הקרויה על שמה… זהו כוכב לכת עוין לחלוטין כל ורת חיים המוכרת לנו. לחץ האטמוספירה שם הוא פי 90 מאשר על פני כדור הארץ. האטמוספירה מכילה 97% CO2 והשאר… חנקן. העננים אינם ענני מים אלא ענני חומצה גופריתנית. אל דאגה, גשם לא יורד שם… עד פני הקרקע. הטיפות מתאדות בדרך – הטמפרטורה שם מגיעה לכ-460 מעלות צלסיוס.

על פני נוגה אין מים נוזלים, כך שלא היתה ספיגה של ה- CO2 כמו שקרה על פני כדור-הארץ. נגרמה חממה רצינית ביותר.

נוגה מסתובב הפוך! מה שגורם שיממה על פניו ארוכה יותר משנה שלמה שלו…

כדור הארץ נוח הרבה יותר, ה- CO2 נספג כקלציום ומגנזיום קרבונת במים. נותרה אטמוספירה שבשלב ראשון היתה מחוזרת ומחוזרת חלקית:

מחוזרת – הכילה CH4, NH3, H2S, H2O.

מחוזרת חלקית – הכילה CO, CO2, H2CO, CH3OH, CH4, N2, NH3, HCN, SO, H2S, H2O.

עם תהליכי הפוטוסינטזה, האטמוספירה חומצנה וכיום היא מכילה 77% חנקן, 21% חמצן ואחוז אחד של כל השאר.

האטמוספירה של כדור-הארץ נהרסה ונבנתה שוב ושוב בתקופת ההפצצה הגדולה. יש סימנים לכך ששביטים ומטאוריטים תרמו לבנייתה. שביטים הביאו בין 1/3 ל-1/2 מהמים על פני כדור הארץ ומטאוריטים הביאו חומרים אורגניים.

לכדור הארץ יש לוויין טבעי שקרוי ירח. מסתו קטנה פי 81 מזו של כדור הארץ ופני השטח שלו מצופים באבקה דקה ועדינה מאד.

האזורים הכהים על פניו קרויים ימות – אזורים חלקים של אבקה המחזירה אור כמו מראה.

האזורים הבהירים הם ההרים – חומר קשה יותר – הררי, מפזר את האור בצורה טובה.

כמו מראה על קיר לבן – המראה תהיה כהה יחסית.

ליקוי חמה מתקבל כאשר הירח מסתיר את פני השמש. קיים מצב מעניין בו למרות שהירח קטן בהרבה מהשמש, גודלו הזוויתי שווה לזה של השמש עקב היותו קרוב מאד.

בעת ליקוי חמה ניתן לראות את הכרומוספירה ואת הקורונה של השמש.

ליקוי לבנה מתרחש כאשר כדור-הארץ מסתיר לירח את השמש. הירח מקבל צבע אדום שמקורו באור המוחזר מפני כדור הארץ. והמפוזר באטמוספירה שלו.

שמי הירח שחורים, להבדיל משמי כדור הארץ. לירח, עקב היותו קטן מאד, אין כוח משיכה חזק מספיק (שישית מזה של כדור-הארץ) להחזיק אטמוספירה ולכן אור השמש אינו מפוזר בהם. השמים נותרים שחורים. לכדור הארץ יש אטמוספירה ואור השמש מפוזר בה. ככל האורך הגל קצר יותר כך הפיזור טוב יותר – זו הסיבה שצבע השמים כחול – אורך גל קצר.

מאדים – קרוי מארס על שם אל המלחמה. הוא אדמדם עקב היות אדמתו עשירה בברזל.

מאדים קטן יותר מכדור הארץ, לכן כוח המשיכה שלו קטן יותר. קרינת השמש פירקה את מולקולות החנקן שלו N2 לאטומי חנקן שהיו קלים מספיק על מנת לברוח. נותרה לו אטמוספירה דלילה – לחץ האוויר הממוצע על פניו הוא פחות מאחוז מזה של כדור-הארץ.

הטמפרטורה הממוצעת על פניו היא 63 מעלות צלסיוס. היא נעה בתום רחב: בין 140- לבין 20 מעלות צלסיוס.

העדר האטמוספירה והמים על פניו גורם לחימום פני הקרקע וליצירת לחץ אוויר מקומי גבוה, למרות דלילות האטמוספירה. לחץ האוויר המקומי הזה גורם לרוחות חזקות. לעיתים הן כה חזקות עד שסופות חול עצומות מתפשטות על פני כל הפלנטה.

למאדים שתי כיפות קרח בקטביו. הכיפות עשויות מקרח מים ומקרח יבש (CO2 קפוא) שקופא ומתנדף חליפות כתלות בעונות השנה. עם בוא האביב, ה- CO2 מתנדף מהכיפה האביבית והולך ומצטבר על פני הכיפה הסתווית. כך נשמר ריכוז קבוע למדי של CO2 באטמוספירה.

יותר מ-95% מהאטמוספירה היא של CO2. חנקן מרכיב עוד 2.7% וארגון 1.6% נוספים. כל השאר מורכבים מחמצן, מין וניאון.

יש סימנים לכך שמים נוזלים היו על פני מאדים במאה אלף השנים האחרונות. סבורים שמים רבים לכודים מתחת לפני הקרקע של כוכב הלכת ופעילות גיאולוגית מחממת את מצבורי הקרח הללו, מעלה את לחצם והם מחלחלים החוצה אל פני השטח.

מעבר למאדים מצויה חגורת האסטרואידים. האסטרואידים מקובצים בעיקר בשתי קבוצות אסטרואידים הקרויות טרויאנים. אלו מיני פלנטות שגודלם אינו עולה על 1000 ק"מ.

הגדולים שבהם, כמו סרס שהוא הגדול ביותר, התכדרו בהשפעת כוח המשיכה. הקטנים יוצר, לא עברו שינויים כה דרמתיים ולכן הם מעניינים יותר בספרם את סיפור היווצרות מערכת השמש.

צדק – יופיטר: כוכב הלכת הגדול ביותר במערכת השמש.

ככלל, מעבר לחגורת האסטרואידים נמצא את ארבעת הענקים הגזיים, הם כוכבי הלכת הגדולים ביותר במערכת השמש.

הסיבה היא שבין מאדים לצדק עובר גבול הקרח – קו דמיוני שמעבר לו, טמפרטורת הגוף השחור יורדת אל מתחת לנקודת הקיפאון של המים. צפיפות הקרח גדולה פי 3 מצפיפות הסיליקטים והוא גם משמש כדבק. כל זה גרם לגדילת מסת הגרעין של הענקים הגזיים לגודל כזה שהם פעלו כ"שואבי האבק" של מערכת השמש וצמחו למימדים עצומים.

לא ברור שלצדק יש גרעין, עם זאת. סבורים שאם כן, הרי שגודלו פי שלוש מגודלו של כדור הארץ.

צדק, טרם סיים את מלוא התכווצותו. כתוצאה מכך הוא ממשיך לפלוט אנרגיה בכמות גדולה יותר מאשר הוא מקבל מהשמש, בערך פי 2. בתחתית האטמוספירה שלו הטמפרטורה מגיעה לאלפי מעלות. החום זורם החוצה. כאשר שכבות תחתונות יותר (אמוניה לבנה) עולות אל פני השטח, מתקררות וחוזרות פנימה. האזורים החומים נמוכים יותר מהאזורים הלבנים. מתחת לאמוניה יש שכבת מים, ומתחתיה H2S + NH3 = NH4SH.

האטמוספירה שלו מורכבת בעיקר ממימן והליום.

אטמוספירת צדק נראית מעוטרת פסים לבנים שנגרמים משילוב של האמוניה העולה וסיבובו המהיר של צדק סביב צירו.

מאפיין בולט נוסף על צדק הוא הכתם האדום הגדול – גלילאו ראה אותה כבר לפני מאות שנים והיא קיימת עד היום. לא ברור מה מקור האנרגיה המניע את סופת ההוריקן העצומה הזו (כדור הארץ נכנס פנימה בקלות), סבורים שמקור האנרגיה הוא ברקים שעל פני צדק הם חזקים פי 100 מאשר על פני כדור הארץ.

שבתאי, כוכב הלכת הנשוי (עם הטבעת). דומה מאד לצדק, אם כי ברור שיש לו גרעין, ושהוא גדול יותר, יחסית לגודל הפלנטה, מגרעינו של צדק.

מקור הטבעות אינו ברור: האם זהו ירח שהתנפץ או דיסקת חומר, שעקב שדה הכבידה החזק של שבתאי מעולם לא התגבש לירח.

גם אטמוספירת שבתאי מורכבת בעיקר ממימן והליום

אורנוס: כוכב הלכת הבא לאחר שבתאי. גם לו יש טבעות (גם לצדק יש, אך אלו דקות וקטנות ונעלמות על רקע גודלו העצום). המעניין באורנוס הוא ציר הסיבוב שלו שניצב לציר הסיבוב הרגיל של הפלנטות. יש בכך עדות (אולי) לטראומת ילדות שעברה עליו. הנושא הזה עדין אינו ברור והוא נחקר.

צבעו הכחלחל נובע מהחזרת אור מהשכבות העליונות של האטמוספירה שלו.

האטמוספירה מורכבת מ-83% מימן, 15% הליום ו-2% מתאן. בנוסף, יש כמויות קטנות של אצטילן (C2H2) ופחמימנים נוספים.

נפטון:

שני השלישים התחתונים הם תערובת של סלעים מותכים, מים, אמוניה נוזלית ומתאן.

השליש העליון הם גזים חמים :מימן, הליום, אדי מים ומתאן שגם אחראי לצבעו הכחלחל.בפסגת האטמוספירה יש ענני אמוניה והידרו-אמוניה-סולפיד.

מסת המעטפת כ-10 עד 15 מסות ארץ.

הגרעין מורכב בעיקר מסלעים וקרח. מסתו אינה גדולה ממסת ארץ אחת.

פלוטו: כוכב הלכת האחרון במערכת השמש (על פי הידוע לנו כיום…) סביר להניח שמדובר בגוף שהגיע מחגורת קוויפר ונלכד במסלול מעגלי יחסית.

הוא וירחו – כרון, דומים במסות, מה שנותן דוגמה יפה של מערכת של כוכב כפול (מבחינה דינמית).

שביטים:

שביטים הם גושי קרח מלוכלכים שמצויים בשני מצבורים עיקריים: חגורת קוויפר, שהיא חגורה המקיפה את אזור כוכבי הלכת של מערכת השמש וממנה מגיעים רוב השביטים קצרי המחזור (זמן המחזור שלהם קטן מ-200 שנה) וזווית אינקלינציה קטנה.

מקור אחר הוא ענן Oort, המקיפה כקליפה כדורית את מערכת השמש.

לא ברור אם השביטים נוצרו בעננה הבין-כוכבית או שמא השביטים נוצרו בסביבת אורנוס-נפטון ונזרקו החוצה (או הושלכו פנימה והושמדו). מדי שנה נכנסים כחמישה שביטים חדשים.

כוכב חולף גורם לסטיית מסלולים ולהכנסת (או הוצאת) שביטים.

השביטים מעניינים מאחר והם לא עברו תהליכים ששינו אותם מאז התהוות מערכת השמש. ואז הם יכולים ללמד אותנו על התנאים ששררו במקום בו הם נוצרו וככלל לגבי מערכת השמש בימיה הראשונים. השביטים, לפני הכנסם אל מערכת השמש מורכבים מקרח אמורפי.

עם התקרבם אל השמש, הטמפרטורה עולה, מולקולות המים בקרח נעות ומכווצות חללים. הקרח הופך מקרח אמורפי לקרח גבישי בשכבות החיצוניות של השביט, דבר הדוחס גז החוצה. התקרבות נוספת מאדה אדי מים מפני השביט. אדי המים, יחד עם אבק הנסחף החוצה מהשביט יוצרים את ההילה והזנבות המוכרים של השביט. הזנב הלבן עשיר באבק וחלקיקים גדולים יותר ולכן הוא מעוקם קמעה. הזנב הכחול – הזנב הוא זנב פלסמה עשיר ביונים קלים – לכן הוא נמתח מהשביט בכיוון המנוגד לכיוון השמש.

גרעין השביט מגיע לגודל של 300 ק"מ. ההילה כ-10,000 ק"מ והזנבות יכולים לצמוח למיליוני ק"מ.

הזנב המפואר כה דליל עד שהחומר בו היה נכנס לאולם הרצאות.

שביטים מורכבים מכ-10% גזים שונים (CO, HCN, CO2, CH4

(, בין 30 ל-50 אחוז סיליקטים והשאר קרח מים. ממדידות יחסי איזוטופים של מים ומים כבדים:

(D/H)comet=6*(D/H)sun לעומת (D/H)earth=3*(D/H)sun