Transcript זריחת הארץ
גדלים פיזיקליים בסיסיים ויחידותיהם שם השיעור :זריחת הארץ מבוסס על חומר של : זאב קרקובר ,המרכז הישראלי למצוינות בחינוך כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • אנו צמודים לכדור הארץ .אין לנו כנפיים וכוח הכובד מצמית אותנו ארצה .הקדמונים יכלו לחשוב על בניית טיסנים דמויי עופות ,אך ודאי שלא תיארו לעצמם שאפשר יהיה לעוף השמימה ,אל הכוכבים .אלה נחשבו בלתי נגישים .כוכבי השמים שנראו מן הארץ ,נתפשו ככוחות שמעבר ליכולתו של האדם. במובן זה ,המצאת המטוס נחשבה לפריצת דרך עצומה של רוח האדם .אך גם לאחר מכן ,היה ברור לנו כי יציאה אל מחוץ לאטמוספרה המקיפה את הארץ ,אל ה"החלל החיצון" היא עניין שמעבר לדמיון. כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • במחצית שנייה של המאה העשרים ( החל מ 1950וילך)... הצליח האדם גם לפרוץ את המחסום הבלתי נתפש הזה .מלחמת העולם השנייה לימדה אותנו שאפשר לשגר וטילים למרחקים ולגבהים עצומים ( V1ו -V2רקטות של הגרמניים) .עם סיום המלחמה ניסו לבחון אם אפשר יהיה לצאת אל מחוץ לאטמוספרה .זו הייתה משימה יקרה להחריד ,ולכן קשה היה לראות כיצד עולם שאמור להחלים ממלחמה גדולה יוכל להפנות משאבים למטרה הזאת. כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • התחרות בין המעצמות ,ארצות הברית וברית המועצות ,שהייתה מלווה משטמה ,וכונתה "המלחמה הקרה" ,היה בה מספיק דחף כדי למצוא את המשאבים הדרושים למימוש הרעיון לצאת אל מחות לאטמוספרה .ברית המועצות הובילה .ב -1957היא שיגרה לחלל את החללית ספוטניק ,1שהקיפה את הארץ. כחצי שנה מאוחר יותר נשלחה החללית ספוטניק 2כאשר בתוכה נמצא הכלבה לייקה ,שלא שרדה את המסע. כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • ב -1961שיגרה בריתה מועצות את החללית המאוישת הראשונה – ווסטוק .2הקוסמונאוט היה יורי גאגארין ,שזכה לתהילת עולם – הראשון מבינינו שיצא מעבר לאטמוספרה ,סב את הארץ וחזר .האמריקאים לא יכלו להרשות לעצמם להישאר מאחור .ב -1962הכריז הנשיא קנדי על מפעל ענק,שעתיד להביא את האמריקאים ,עוד באותו עשור ,אל הירח. כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • הסיפור שאנו מבקשים לספר פה – "זריחת הארץ" – מתייחס למראה רב הוד שנתגלה לעיני האסטרונאוטים בחללית המאוישת הראשונה שהקיפה את הירח .המראה ההוא ,ותמונה מיוחדת מתוכו ,הצליחו לעורר בבני אדם מחשבות רבות .זו הייתה הפעם הראשונה שבה הם ראו את הארץ ,כוכב הבית שלהם ,כפי שנראית מבחוץ, ממרחק רב. כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 תמונה זו ,שצולמה ב -1968מן החללית אפולו 8כאשר טסה מעל פני הירח ,נחשבת לאחת החשובות בתולדות המדע .כאשר החללית הגיעה לקרבת הירח ,היא החלה להקיף אותו .בפרק זמן מסוים החללית הוסתרה מאחרי הירח והקשר בינה לבין הארץ ניתק (כדי שהאות יעבור חייב להיות "קשר עין בין שתי התחנות) .זהו פרק זמן של מתח ,כאשר הכול ממתינים להתחדשות הקשר .במהלך הזמן הזה ,האסטרונאוטים צילמו את פני הירח ,שהיו מוארים על ידי שמש. זה נעשה במטרה לצלם את הצד הנסתר של הירח (שלעולם אינו נראה לנו מן הארץ ) כתב :יוחי צוקר זריחת הארץ אוקטובר 2013 זריחת הארץ כדי למצוא מקומות נחיתה עתידיים. סמוך לרגע חידוש הקשר הם סובבו את החללית כך שמבטם הופנה אל האופק (הקו המפריד בין הירח לשמים בתמונה), וחזו בזריחה הדרגתית של הארץ, המגיחה מעבר לאופק .המראה היה מפעים .על רקע השמים החשוכים הופיע כוכב כחלחל (היחיד שהיה לו צבע) .זו הייתה הארץ ,כפי שלא נראתה מעולם. תחילה הארץ נראתה כדורית לחלוטין. בשלב מסוים ,הארץ כולה עלתה מעל לאופק ,ואז התברר כי רק חלק מן הארץ נראה לעין .במשך הזמן הזה עסקו האסטרונאוטים בצילום של המראה המפעים. כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • ברגע מסוים צולמה התמונה שלפנינו .התברר כי כפי שהירח נראה חלקי מנקודת הראות של הארץ ,כך הארץ נראית חלקית מנקודת הראות של הירח. תמונה זו זכתה לכינוי – EarthRiseזריחת הארץ בדומה ל -SunRiseזריחת השמש כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • • • • • מצעד הפליאות – רשמו מה הם הדברים המופלאים שנראו בסרטון ? מדוע הארץ כחלחלה ,בעוד יתר תמונת השמים היא שחור לבן? מדוע השמיים נראים שחורים שעה שפני הירח מוארים על ידי השמש? זה נוגד את מה שאנו מכירים מן הארץ. מדוע אנו משוכנעים שהכדור שאנו רואים הוא הארץ? מדוע הארץ אינה נראית בסרט ככדור שלם ? כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • • • • • הארץ נראית רק חלק של עיגול .זה מזכיר לנו את צורת הירח כפי שהוא נראה מן הארץ – לעתים מלא ,לעתים חצי מלא ,לעתים חרמש .מדוע הארץ נראית כאילו היא ירח של הירח? התמונות לא התקבלו מנקודת ראות של מי שעומד על הירח ,אלא מנקודת ראות של מי שנע במהירות רבה (בחללית) .האם יש תופעה דומה על פני הארץ? האם אפשר לנוע כך שלא נראה זריחה (או שקיעה) לעולם ?היכן נמצאת השמש ביחס לארץ ולירח ,באירוע הזה? איך אנו מסיקים זאת? האם יתכן שיש זמנים שבהם הארץ תיראה כדורית יותר בעת הזריחה? כיצד מתנהלת התקשורת עם החללית? מה קורה כאשר החללית נמצאת מאחרי הירח? כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • יחסיות התנועה • האם הארץ היא ירח של הירח? כאשר אנו נמצאים על הארץ, דומה עלינו שהירח סובב את הארץ. • כאשר אנו נמצאים על הירח ,דומה שהארץ סובבת את הירח .מי סובב את מי? כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • כדוריות הארץ • כיצד ידעו עוד קודם לעידן החלליות ,שכדור הארץ עגול (כדורי) .לפנינו תמונה משלב אחר של המסע ,שבה הארץ נראית יותר כדורית. • חללית יפנית ששוגרה כארבעים שנה מאוחר יותר ( ) 2008 צילמה תמונות שבהן הרץ נראתה כעיגול של ממש ,ואפילו צילמה שקיעה של הארץ. כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • מופעי הארץ • כאמור ,הירח נראה מן הארץ לעיתים מלא ולעתים חלקי .אנו אומרים כי יש לו מופעים שונים. • מתברר כי מן החוץ רואים רק חלק מכדור הארץ .מדוע? מהו הסבר המשותף למופעי ולמופעי הירח? כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • מערכת שמש-ארץ-ירח • היכן הייתה השמש בעת הזריחה ? כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • צבע הארץ • מדוע הארץ נראית כחלחלה ,בניגוד לכלל גרמי השמים? אם קודם ראינו כי הארץ והירח משחקות תפקיד סימטרי ,עתה נראה כי לארץ יש ייחוד .הארץ היא גרם השמים הצבעוני היחיד .עוד שנתיים לפני אפולו 8צולמה תמונה של זריחת הארץ ,על ידי חללית לא מאוישת ,אך זה היה צילום שחור לבן ,וכוח הריגוש שלו היה פחּות .נראה כי האוקיינוסים ,שמכסים את רוב פני הארץ ,תורמים לתופעה .נוסיף את משוה לעניין זה לאחר שנציג את הפליאה הבאה: . כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • צבע השמים • השאלה המקבילה המתעוררת היא מדוע השמים נראים כה שחורים ,גם כאשר הירח מואר על ידי השמש .על פני הארץ הדברים שונים .כאשר הארץ מוארת ,השמיים נראים כחולים. • שתי הפליאות מביאות אותנו למסקנה שהאטמוספרה (אותה שכבת גז שמקיפה את הארץ ,מגנה עלינו מפני גופים שנעים בחלל וקרינה מסוכנת ומספקת לנו אוויר לנשימה) המקיפה את הארץ היא כחולה (כלומר: נראית כחולה כאשר היא מוארת באור השמש) .כך היא נראית הן למי שנמצא מתחת לאטמוספרה ,ובמידה מסוימת גם למי שנמצא מעליה. מדוע? (נלמד בהמשך) כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • אם כך ,הארץ בכל זאת היא גרם שמים מיוחד – היחיד שנראה צבעוני .האומנם ? • לא בהכרח .הארץ היא כוכב לכת שאינו מאיר בכוחות עצמו (אם היה עושה זאת היינו נמצאים באור גם בלילה) .הארץ נראית רק כאשר מאירים עליה ,באמצעים טבעיים -השמש ,ובמובן שונה גם הירח .או באמצעים מלאכותיים-פנס רחוב ,לדוגמה. כוכבים שאינם מאירים מעצמם אינם נראים למרחוק. כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • • • • הזריחה מנקודת ראותו של נוסע במקרה שלפנינו ,זריחת הארץ התקבלה כאשר החללית נעה .מה יקרה עם החללית הייתה נעה מהר יותר? תהליך הזריחה היה מהיר יותר. אם המטוס ינוע כך שישלים הקפה של הארץ בדיוק ביממה, (נגד כיוון סיבוב כדור הארץ) לא תהיה בעבורו שקיעה וזריחה. זה מזכיר גם לוויין תקשורת. כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • • • • • • • • תקשורת עם החללית כדי שהתשדורת תגיע מן הארץ אל החללית ,ובכיוון ההפוך ,אסור שמשהו יימצא ביניהן .כאשר החללית נכנסה במסלולה אל מאחרי לירח ניתק הקשר .במשך הזמן הזה אין תקשורת ,ויש אי ודאות .כניסה אל אזור חוסר התקשורת ,ויציאה ממנה ,בזמן המתוכנן, מאשרות כי נעשתה עבודה נכונה .במקרה שלפנינו ,הקשר היה אמור להתחדש כאשר נוצר "קשר עיין" עם תחנת הקרקע בעת "זריחת הארץ" .זה לא התרחש ,מפני שמראה הזריחה השכיח מן האסטרונאוטים את הצורך לכוון את האנטנה אל הארץ .רק לאחר זמן הם נזכרו לתקן את הדברים. גודל כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • • • • • • גודל הארץ בעת זריחתה ,הארץ נראתה גדולה למדי ,אך עדיין היה אפשר להסתיר אותה על ידי אגודל )או אגרוף( מה גודלה? איך אפשר למדוד זאת? התמונות מן הירח אינן מספקות מידע מספיק .קשה לדעת ,אם הארץ קרובה וקטנה או רחוקה וגדולה .הטיסה הזאת משכנעת אותנו כי הארץ כדורית, אך איננו ידועים מהו ההיקף )או הקוטר( שלה .כיצד עושים זאת? כיצד עשו זאת? בכך נעסוק בהמשך לימודי העתודה .זוהי עוד הבטחה שנצטרך לממש. כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • • • • • הצד "האפל" של הירח אין לירח צד שהוא אפל באופן קבוע .הצד האפל הוא זה שאינו מואר ,והוא משתנה באופן רציף. לעומת זה ,מתברר כי הירח מפנה אל הארץ תמיד צד מסוים שלו ,בעוד הצד השני נסתר מאתנו. אפולו 8עסקה בצילום שיטתי של הצד הנסתר, כדי להכיר את מה שאיננו מסוגלים לראות מכאן. היבטים כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • • • • • • • היבטים אקולוגיים הצפייה בתמונת הארץ הצבעונית ,אך גם שברירית משהו ,סייעה להבין שיש לדאוג לכוכב הזה. אולי האטמוספרה מגינה עליו מפני רעות מן החוץ ,אך עלינו לשמור עליו ועליה מפני מעשה ידינו. תנועות ירוקות שאבו כהשראה מן הצילום הזה .זה כל מה שיש לנו .מושגים כמו אקולוגיה וקיימות נבטו מן הצילום הזה )בין היתר( .על ההיבט הזה ,ועוד על אפולו ,אפשר לקרוא כאן )בעברית( http://www.hayadan.org.il/exploring-the-moondiscovering-earth-2107094/ כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • • • • • • • • • • • • • • • בעקבות השיעור כפעילות משלימה בבית ,התלמידים יתבקשו לערוך חיפוש באינטרנט ,אחרי כל מה שקשור כל מידע על Apollo 8 .בחללית אפולו .8מי שמסוגל להתמודד עם אתרים באנגלית יחפש אחרי הרקע למשימה ,על מסלול החללית ,על הצוות ,על החללית והטיל הנושא וכיו"ב ,הוא מידע מעניין .תלמידים אמורים להכין משהו שיוכלו להציג בכיתה )מוטב מן המחשב על הלוח( .בעקבות זה אפשר להפיק פוסטר נאה ולהציגו לראווה בבית הספר .העתודה המדעית הטכנולוגית ורוחה אמורים להימצא במסדרונות בית הספר מראשית שנה ועד אחרית שנה. בעתיד ,נחקור במסגרת לימודי הפיזיקה בעתודה ,שיגור של טיל )בקבוק משקה קל ,מלא חלקית במים ,שדוחסים לתוכו אוויר באמצעות משאבה( .זה יהיה קשור ,בין היתר ,לחוקי התנועה של ניוטון .באותה הזדמנות תלמידים גם יבנו טילים וישגרו אותם .כל זה אינו מונע מן המורה, להדגים כבר עתה שיגור של טיל .זה תמיד מלהיב ,במיוחד אם מבטיחים שבעתיד נלמד את העקרונות ונאפשר לתלמידים לבנות טילים ולשגרם .מורים שמעוניינים לערוך הצגה מלהיבה כזאת ,וטרם התנסו בה )במסגרת מצוינות , 2000או במסגרת אחרת( ,יוכלו למצוא הדרכה באינטרנט )מנוע חיפוש :שיגור טיל ,בקבוק ,משאבה.(... קנדי כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • • • • • • • • • • • • • • • • קנדי 2691 נחזור עתה אל הנאום המכונן של הנשיא קנדי ,שנישא ב -12בספטמבר , 1962באצטדיון של אוניברסיטת רייס ,ביוסטון ,טקסס .בנאום הזה ביקש הנשיא להלהיב את עמו להצטרף לפרויקט ענק ,בזבזני ביותר ,לכאורה .קנדי מבקש לשרטט אתוס של אמריקה ,על בסיס של מערכת ערכים. למודי ניסיון ,יתכן שחלק מאיתנו יראו כאן מניפולציה בערכים ,כפי שמנהיגים עושים מדי פעם. כדי לאפשר הכרעה בעניין זה ,כדאי לדעת מה טען קנדי .נעשה זאת בקצרה. קנדי פתח בשאלה אם לא הגיע הזמן לנוח קצת מן המרוץ המדעי-טכנולוגי ,שהקצב שלו רק הולך וגובר ,אך ציין שהדבר נוגד את המזג הטקסני )והאמריקני בכלל( .מה שמכריע כאן ,לטענתו ,שאם אמריקה תנוח ,האנושות בכללותה לא תנוח ,ומוטב שהקדמה האנושית תובל על ידי מי שערכיו עדיפים: חקר החלל יתקדם ,אתנו או בלעדנו ...ושום אומה שאמורה להוביל אומות אחרות אינה יכולה להישאר מאחור במרוץ לחלל. לדעת קנדי ,האומה המובילה בתחומים כה רבים אינה יכולה להימנע מן המרוץ לחלל: ...שהרי עיני העולם נשואות עתה לחלל ,אל הירח ואל כוכבי הלכת שמעבר לו ,ואנו נדרנו שלא לראות אותו נכבש תחת דגל עוין ,אלא תחת הנס של חופש ושלום .נדרנו לא לראות את החלל מתמלא בנשק של השמדה המונית ,אלא במכשירים של ידע והבנה. כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ • • • • • • • • • • • • • • • • עם זאת ,נדריה של האומה יתממשו אם אומה זו תהיה הראשונה ,ולכן ,נהיה הראשונים .בקצרה, מנהיגותנו במדע ובתעשייה ,תקוותנו לשלום ולביטחון ,ההתחייבויות שנטלנו על עצמנו ,לצדאחרות ,כל אלה דורשים מאיתנו את המאמץ הזה ,לפתור את התעלומות האלה ,לפתור אותן לטובת האנושות כולה ,ולהיות האומה המובילה בחלל. אנו מפליגים בים החדש הזה מפני שיש ידע חדש להשיג ,וזכויות חדשות לזכות בהן ,והן חייבות להיות מושגות ומנוצלות לקדמת כלל האנושות .שהרי חלל ,כמו מדע הגרעין וכלל הטכנולוגיה ,אין לו מצפון משל עצמו .האם יהיה לכוח של טוב או רע ,תלוי באדם ,ורק אם ארצות הברית מחזיקה במעמדה הרם ,היא מסוגלת לסייע בהחלטה אם האוקיינוס החדש הזה יהיה ים של שלום או זירה מזוויעה חדשה של מלחמה... אין עימות ,דעה קדומה ,או סכסוך לאומי בחלל החיצון ,לפי שעה .כיבושו מצריך את הטובים שבמין האנושי... אך מדוע ,יש אומרים ,מדוע הירח? מדוע לבחור בזה כמטרה? ...אנו בוחרים ללכת לירח .אנו בוחרים ללכת לירח בעשור הזה ,ולעשות דברים נוספים ,לא בגלל שהם קלים ,אלא בגלל שהם קשים ,מפני שמטרה זו תשרת אותנו בארגון ובאומדן של האנרגיות והמיומנויות הטובות ביותר שבנו ,מפני שהאתגר הזה הוא זה שאנו מוכנים לקבל ,שאיננו מוכנים לדחות ,כזה שאנו מתכוונים לזכות בו ,וכך גם האחרים. קנדי פורש עולם של ערכים .על כל אחד אפשר לדון ולהתווכח. כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 זריחת הארץ כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013 כתב :יוחי צוקר אוקטובר 2013