מעצם העובדה שכדור הארץ נע בחלל, נובע כי כל אחד ואחד מאתנו גם נע בחלל, ביחד עם כדור הארץ. אבל האם חשבתם אי פעם איך בדיוק נראה המסלול הזה, שעליו כולנו "רוכבים"? כדי שתוכלו לראות את המסלול בעיני הדמיון, אצטרך לקחת אתכם החוצה מכדור הארץ, ממערכת השמש ואף מהגלקסיה כולה. מה שיפתיע אתכם, זה לגלות…
האם אי פעם שאלתם את עצמכם, מהי צורת המסלול המתאר את התנועה שלכם במרחב במשך שגרת החיים הרגילה? במילים אחרות: מה יקרה אם תקחו מפה, ועליה תסמנו בטוש אדום את המסלול שלאורכו אתם עוברים, מידי יום, שבוע אחרי שבוע, לאורך חודשי השנה?
אם לא חשבתם על כך לאחרונה, זה לא באשמתכם; יש סיכוי סביר שהתשובה תהיה קצת משעממת, ואפילו טיפה מאכזבת. לפחות במקרה שלי זה בדיוק המצב: המסלול העיקרי שלי – ברובו המוחלט של הזמן – יוצר מעין משולש מעוות הנע בין שלוש נקודות: בית \ גני-ילדים \ עבודה. מהמשולש הזה יוצאים – מידי פעם – זרועות לכאן ולשם: בסופי שבוע יש גיחות לסבים ולסבתות שגרים ממילא באותה שכונה, וגם לחבר או שניים כשמזדמן. ובכך מסתכמת התנועה שלי במרחב. בגדול.
אם המצב אצלכם שונה מהותית, אז מברוק! אבל אם המצב אינו שונה מהותית, וגם אתם נאנחים ומהנהנים במעין הסכמה \ הבנה, אז אומר לכם רק זאת:
אל נא תיפול רוחכם !!!
בפוסט הנוכחי, אראה לכם כי גם אם תחליטו לרבוץ על הספה ולא לקום ממנה, עדיין ישנו מסלול במרחב שלאורכו כולנו נעים, נרצה או לא נרצה; והחדשות טובות: מדובר במסלול ה-ר-ב-ה יותר יפה ומעניין מגרסת הבית \ גני-ילדים \ עבודה המשעממת. המסלול שאותו אתאר לכם, הוא בגדר אקרובטיקה של ממש.
כדי להבין לעומק איך בדיוק נראה המסלול היפה הזה, נצטרך לעשות בהדרגה "זום-אאוט" (Zoom-out) אל עבר סקלות אורך הרבה יותר גדולות מאותה מפה מצומצמת שקודם לכן קשקשתם עליה בטוש אדום. נצטרך לשלוף את עצמנו הרחק הרחק מכדור הארץ ולהסתכל על עצמנו "מבחוץ", ואת זה אני אומר בלשון המעטה; המסלול שאותו אני הולך לתאר לכם מתרחש בקנה מידה הולך וגדל, החל מסקלת כדור הארץ שלנו ועד לסקלות קוסמיות בגודלן.
באופן אישי, אני חושב שעצם הידיעה שלנו לגבי צורת המסלול היא עובדה יוצאת מגדר הרגיל, והמטרה שלי היא שגם אתם תהיו שותפים לתחושה הזו בסוף הפוסט:
העובדה שאנחנו - יצורים בסקלת אורך של מטר בודד - מסוגלים להבין כיצד אנו נעים בתוך מרחב הגדול מאתנו פי 1,000,000,000,000,000,000,000 פעמים, היא לא פחות ממדהימה!
תנועה מעגלית
אז כפי שכולנו יודעים, כדור הארץ מסתובב סביב עצמו, וליתר דיוק: סביב ציר שעובר בין שני הקטבים שלו – הצפוני והדרומי. המסקנה ברורה: מעצם העובדה שאתם עומדים על כדור הארץ, אז התנועה שלכם בחלל היא תנועה מעגלית. במקרה הזה, מדובר בתנועה מעגלית סביב הציר העובר דרך הקטבים.
מקור: Maulor, CC BY-SA 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0, via Wikimedia Commons
המהירות שבה אנחנו נעים על גבי המעגל הדמיוני הזה, תלויה בשאלה איפה אנחנו נמצאים על גבי כדור הארץ מבחינת צפון-דרום. הסיבה לכך פשוטה: אמנם כל נקודה על פני כדור הארץ משלימה הקפה בודדת תוך 24 שעות, אך ככל שאנחנו מתרחקים מקו המשווה – צפונה או דרומה – אנו למעשה מסתובבים במעגלים יותר ויותר קטנים, ובהתאם לכך מהירות הסיבוב הולכת וקטנה, כי במשך אותן 24 שעות, אנו משלימים היקף באורך קטן יותר. אז מהי המהירות שלנו בפועל?
ובכן, אם תעמדו על קו המשווה, רדיוס הסיבוב שלכם יהיה 6,400 ק"מ – רדיוס כדור הארץ – והמהירות המעגלית שלכם תהיה 1660 קמ"ש. כאן בישראל, בערך 30 מעלות צפונה לקו המשווה, מהירות הסיבוב היא בערך 1440 קמ"ש.
עד עכשיו, די סטנדרטי. סביר להניח שתנועה מעגלית פשוטה לא תפיל אתכם מהרגליים.
אלא שבכך לא נגמר הסיפור…
תנועה אֶפִּיצִיקָלִית
אז תיארנו את התנועה שלנו בחלל עקב סיבוב כדור הארץ סביב עצמו. אך יש לזכור: כדור הארץ מסתובב סביב עצמו וגם סביב השמש, בו זמנית. מכאן נובע, כי גם אם עמדתם באותו מקום על כדור הארץ ללא תזוזה במשך 24 שעות, אתם לא תחזרו לאותה נקודה בחלל שבה הייתם מלכתחילה! שהרי במשך אותן 24 שעות, כדור הארץ הספיק להתקדם מעט לאורך המסלול שבו הוא נמצא סביב השמש.
כעת התנועה שלנו בחלל הופכת למורכבת יותר: אנו נעים במעגל קטן סביב מרכז כדור הארץ, אך מעגל קטן זה מולבש על מעגל גדול הרבה יותר: מעגל ברדיוס של 150 מיליון ק"מ, שזה המרחק בין כדור הארץ לבין השמש.1 תנועה מעגלית כפולה זו נקראת: תנועה אֶפִּיצִיקָלִית, ובתמונה להלן תוכלו להבין כיצד נראה מסלול אפיציקלי שכזה. אם תעקבו במשך יממה אחת אחרי נקודה קבועה על פני שטח כדור הארץ (הנקודה האדומה), תגלו שהיא נעה לאורכו של הקו השחור:2
מקור: Own work MLWatts, Public domain, via Wikimedia Commons
ומה לגבי המהירות? ובכן, כעת המהירות שלנו בחלל גדלה באופן משמעותי: אמנם לוקח לכדור הארץ שנה אחת – 365 יממות – להקיף את השמש, אך בזמן זה הוא צריך לעבור מרחק עצום. במילים אחרות: אם קודם לכן המהירות שלנו נקבעה על ידי הסיבוב של כדור הארץ סביב עצמו, כעת יש להתחשב גם במהירות הסיבוב של כדור הארץ סביב השמש, שהיא קרוב ל- 108,000 קמ"ש.
תנועה בורגית
אוקיי, נמשיך ונעשה זום-אאוט רחוק יותר. השמש עצמה – וכל הפלנטות שסביבה – נעים כמערכת אחת בתוך גלקסיית שביל החלב. הגלקסיה שלנו היא צביר עצום של כוכבים וענני גז שמסתובבים יחד סביב מרכז משותף. אם נסתכל על הגלקסיה "מבחוץ", נגלה כי הגלקסיה עשויה כמו דסקה שטוחה בעלת מרכז בוהק וזרועות עמוסי כוכבים. הנה סרטון מעולה שממחיש כיצד נראית הגלקסיה שלנו, כאשר אנו מתחילים מבפנים, בהדרגה מתרחקים לשוליים, ולבסוף יוצאים החוצה:
גלקסיית שביל החלב היא מפלצת. כדי לתאר את גודלה, מקובל שלא להשתמש בקילומטרים, כדי להימנע ממספרים גדולים באופן מגוחך. לעומת זאת, נשתמש ביחידת מרחק הנקראת: "שנת-אור". על אף השם המטעה, זו אינה יחידת זמן, אלא יחידת מרחק: שנת-אור זה המרחק שעובר האור במשך שנה אחת, מרחק השווה לכמעט 9.5 טריליון ק"מ. ביחידות אלה, רדיוס הגלקסיה הוא כ- 50,000 אלף שנות-אור.
וכאן התנועה הופכת למעניינת יותר. כידוע, כדור הארץ ושאר הפלנטות מקיפות את השמש במישור אחד משותף,3 אך מישור זה אינו מקביל למישור הגלקסיה, אלא נוטה בזווית של כ-60 מעלות ביחס אליו, באותו אופן שבו השמשה הקדמית של הרכב שלכם נוטה בזווית ביחס לכביש.
אם המישורים של מערכת השמש והגלקסיה היו משותפים, אז היינו מקבלים "סתם" תנועה אפיציקלית מסובכת יותר: מעגל קטן על מעגל גדול על מעגל ענק. אך במקרה שלנו – ובגלל שהמישורים לא משותפים – נקבל כי תוך כדי שהשמש נעה סביב מרכז הגלקסיה, כדור הארץ ושאר הפלנטות מסתובבים מעליה ומתחתיה בתנועה בורגית, לפעמים מקדימים אותה ולפעמים מפגרים אחריה:
מקור: Doug Houser, Fair use, Via Quora
תנועה גלית
זה לא סוף הסיפור. השמש שלנו נמצאת במרחק של כ- 27,000 אלף שנות-אור ממרכז הגלקסיה, ונעה במהירות ממוצעת של כ- 828,000 קמ"ש. אמנם זו המהירות הגדולה ביותר שראינו עד כה, אך הגלקסיה פשוט עצומה בגודלה, לכן לוקח לשמש בערך 230 מיליון שנים כדי לבצע הקפה אחת מלאה סביב מרכז הגלקסיה. למעשה, ניתן לחשוב על פרק הזמן הזה כעל שנה גלקטית.
וכעת לעובדה המפתיעה: מסתבר כי השמש לא מקיפה את מרכז הגלקסיה בתנועה מעגלית פשוטה, כמו שכדור הארץ מקיף את השמש. לעומת זאת, השמש עולה ויורדת מעל מישור הגלקסיה תוך כדי שהיא מסתובבת סביב מרכז הגלקסיה. במילים פשוטות: התנועה של השמש דומה לתנועה של סוס-עץ בקרוסלה מסתובבת בלונה-פארק: תוך כדי שהסוס מסתובב סביב מרכז הקרוסלה, הוא גם עולה ויורד, בתנועה מחזורית. לכן נקבל כי השמש בגלקסיה נעה במסלול הדומה לגל במים, כפי שניתן לראות באנימציה הבאה:
מסתבר כי צורתה השטוחה של הגלקסיה, היא זו שאחראית לתנועה המחזורית הזו של השמש. הסיבה לכך פשוטה: כל אימת שהשמש בורחת "למעלה" – מעל מישור הסיבוב – היא מתחילה להרגיש את כוח המשיכה של מישור הגלקסיה שמושך אותה "מטה", חזרה למישור. עם הזמן השמש חוזרת אל מישור הסיבוב, אלא שהאינרציה שלה גורמת לה לחצות את המישור אל הצד השני. כעת השמש נמשכת שוב "מעלה" חזרה למישור, וחוזר חלילה.
מה, יש עוד?
ובכן, התנועה הבאה שנוכל להציג היא פשוטה יחסית, אך שווה לדבר עליה. מדובר למעשה בתנועתה של גלקסיית שביל החלב כולה. חשוב לזכור כי כל פעם שאנו מדברים על תנועה אנו צריכים להגדיר נקודת ייחוס, כלומר: נקודה במרחב שביחס אליה התנועה נמדדת; במקרים לעיל, נקודת הייחוס הייתה ברורה מאליה: 1. מרכז כדור הארץ, 2. מרכז השמש, 3. מרכז הגלקסיה. אך אם כעת נרצה לתאר את התנועה של גלקסיית שביל החלב כולה, נצטרך להגדיר נקודת ייחוס מתאימה.
אז מהי אותה נקודת ייחוס? ראשית יש לדעת כי גלקסיית שביל החלב היא חלק מקבוצה של גלקסיות הנקראת בפשטות: הקבוצה המקומית. קבוצה זו כוללת בתוכה כשמונים גלקסיות ידועות, קטנות ברובן, כאשר שתי הגלקסיות הגדולות ביותר בקבוצה אלו גלקסיית שביל החלב וגלקסיית אנדרומדה, המרוחקת מאתנו כ-2.5 מיליון שנות-אור.
אך צפו פגיעה: בשנת 2012, האסטרונומים של NASA יצאו בהודעה רשמית כי גלקסיית אנדרומדה שועטת לעברנו – או אנחנו אליה, זה לא באמת משנה – במהירות שגודלה כ- 442,800 קמ"ש!
כן כן, מה ששמעתם: שתי הגלקסיות עתידות להתנגש זו בזו, להתאחד, ולבסוף ליצור גלקסיה אחת גדולה.4
מכל מקום, ההתנגשות עתידה להתרחש רק בעוד כארבע מיליארד שנים, כך שיש לכם המון זמן לארוז את המזוודות. אי אילו יצורים שעדיין יתקיימו כאן, לפחות יזכו לתמונת שמיים מרהיבה בצורה יוצאת דופן.5 כבר היום ניתן לראות את אנדרומדה בשמי הלילה אפילו ללא עזרת טלסקופ, אלא שהיא מופיעה בצורה של כתם מטושטש ולא מרשים במיוחד. אך עם הזמן, אנדרומדה תתקרב אל שביל החלב יותר ויותר, ולאט לאט תמלא את השמיים עד שאי אפשר יהיה להתעלם ממנה. במהלך התנגשות הגלקסיות, השמיים יהפכו למפגן פירוטכניקה מרשים שיגרום למופע הזיקוקים של יום העצמאות להתבייש, עד לאיחוד הסופי של שתיהן לגלקסיה אחת גדולה בעוד כ-7 מיליארד שנים מעכשיו:
מקור: Credits: NASA; ESA; Z. Levay and R. van der Marel, STScI; T. Hallas, and A. Mellinger, Via NASA
סיכום
נעצור כאן. אפשר להמשיך "לצאת החוצה" עוד ועוד, מה שיגרום למסלול התנועה שלנו בחלל להיות מורכב יותר ויותר, אך יש סיכוי טוב שהמסלול הנוכחי שתיארנו עד עכשיו כבר עושה קצת סחרחורת. גם עם כל האנימציות שראינו, בכל מקרה צריך דמיון די מפותח כדי לחבר את כל התנועות האלה יחד.
אל תנסו זאת לפני השינה, זה מתכון בדוק להישאר ערים.
- מסלול הארץ סביב השמש הוא לא מעגלי מושלם, אלא מעט אליפטי, אך נתעלם מכך כרגע. [↩]
- התמונה מעט מטעה: ציר הסיבוב של כדור הארץ לא מאונך למישור הסיבוב סביב השמש, אלא נוטה מעט בזווית ביחס אליו. לכן מסלול הקו השחור בתמונה אינו מתרחש במישור דו-ממדי לחלוטין, אלא במרחב תלת-ממדי. [↩]
- עד כדי סטייה של כמה מעלות בודדות ממישור הייחוס, הנקרא: מישור המִילְקֶה. [↩]
- סימולציה יפה של ההתנגשות ניתן לראות בערוץ היוטיוב של NASA, בקישור כאן. [↩]
- לא בטוח אילו חיים יישארו על פני כדור הארץ ואם בכלל, כי עוצמת ההארה של השמש הולכת וגדלה עם הזמן באופן איטי. בעוד מיליארד שנים מעכשיו, עוצמת ההארה של השמש צפויה לגדול בחמישה עד עשרה אחוזים בערך, תופעה שתגרום לאידוי מוחלט של כל מי האוקיינוס על פני כדור הארץ. [↩]
