כדור הארץ: החללית שעל סיפונה אנחנו חוצים מיליוני ק"מ בחלל. לעצור זה רעיון גרוע, אבל מה אם היינו משנים כיוון?

פריטי רוג'ום

מהי מהירות כדור הארץ סביב השמש?

645
 
 
Image
המכונית של אילון מאסק משייטת על רקע החללית שלנו בחלל: כדור הארץ | צילום: SpaceX
המכונית של אילון מאסק משייטת על רקע החללית שלנו בחלל: כדור הארץ | צילום: SpaceX
 
"הכול זורם", טען הפילוסוף היווני הרקליטוס, ולא ידע עד כמה הוא צודק: העולם שלנו והיקום עצמו נמצאים בתנועה מתמדת.
 

מהירות כדור הארץ סביב צירו

 
נניח לרגע שהרגע חגגתם את יום הולדתכם השלושים (מזל טוב!). כדור הארץ מסתובב סביב עצמו במהירות של 1,675 קמ"ש לאורך קו המשווה, ומשלים הקפה מדי יממה. אילו היה לכם מד קילומטרז' על המצח, הוא היה מראה שצברתם כבר 440,190,000 קילומטרים, גם אם לא הייתם זזים ממקומכם כל חייכם. אבל זו רק ההתחלה. 
 

מהירות כדור הארץ סביב השמש

 
נוסף על התנועה הזאת, כדור הארץ מסתובב סביב השמש במהירות של 108,000 קמ"ש, ומשלים הקפה כזאת מדי שנה. אז אם אתם בני שלושים, תוסיפו ל-440 מיליון הקילומטרים שצברתם עוד 28,240,000,000 קילומטרים. 
 
 

מהירות כדור הארץ סביב הגלקסיה

 
בשלב הזה אתם ודאי חושבים לעצמכם שלמרות כל המהירות והמרחק האלה, למעשה לא זזתם כלל, כי אומנם הארץ מסתובבת סביב השמש, אבל השמש עצמה נייחת – לכן מדי שנה בשנה אתם חוזרים לנקודת המוצא. אם כך, תתפלאו לשמוע שגם השמש מסתובבת, לא רק סביב עצמה, אלא גם סביב מרכז גלקסיית שביל החלב. כל זה קורה במהירות של 828,000 קמ"ש. 
 
 
כולם להחזיקו חזק- אנחנו טסים בחלל במהירות מסחררת | איור: fritsAhlefeldt.com via flickr
כולם להחזיקו חזק- אנחנו טסים בחלל במהירות מסחררת | איור: fritsAhlefeldt.com via flickr
 
 

מהירות כדור הארץ ביקום

יתרה מזאת, הגלקסיה שלנו, שביל החלב, טסה לכיוון גלקסיית אנדרומדה במהירות 402,000 קמ"ש (וליתר דיוק: שתי הגלקסיות טסות זו לעבר זו). צביר הגלקסיות הקרוב אלינו ביותר הוא "צביר הבתולה", והוא מושך אליו את הקבוצה המקומית, שאנחנו ואנדרומדה חלק ממנה, במהירות של בין 1,296,000,000 ל-5,184,000,000 קמ"ש, ושניהם – הצביר והקבוצה המקומית, הנקראים יחד "צביר-על הבתולה" – נמשכים במהירות שוברת-מפרקים של 22 מיליון (!) קמ"ש לכיוון משהו בשם "המושך הגדול" (שאיש אינו יודע מהו, ואולי הוא פשוט מרכז המסה של אותו צביר-על הבתולה).
 
מרגישים את הרוח בשיער? לא? זה מפני שהרוח עפה איתכם – עם סיבוב כדור הארץ על צירו, סביב השמש, סביב מרכז הגלקסיה, לכיוון מרכז הקבוצה המקומית, לכיוון מרכז צביר הבתולה ולכיוון מרכז צביר-על הבתולה. בהתחשב בכל המהירויות המסחררות שבהן כל אלה נעים, גם מי שלא זז הרבה בחייו הספיק עד גיל שלושים לעבור מרחק שהוא כמעט שווה ערך לשנת אור אחת. הספק לא רע בכלל.
 
אבל נחזור רגע לחללית כדור הארץ. למה היא מסתובבת בעצם?
 
 
1

למה כדור הארץ מסתובב?

192
 
Image
עמודי הבריאה
עמודי הבריאה
 
האם אי פעם עצרתם לשאול את עצמכם למה כדור הארץ מסתובב? נראה שלא, כי אתם לא יכולים לעצור: כולנו כל הזמן בתנועה.
 
אבל אילו יכולתם לצפות בכדור הארץ גבוה מעל הקוטב הצפוני, הייתם רואים שהוא מסתובב נגד כיוון השעון, במהירות 1,600 קמ"ש. למעשה, אם אתם כבר למעלה, תעיפו מבט בשאר כוכבי הלכת. כולם מסתובבים! ולמעט נוגה החריגה, כולם סובבים על צירם נגד כיוון השעון. אומנם לכל אחד מהירות וזווית סיבוב משלו, אבל כולם מסתובבים באותו כיוון ובערך באותו מישור עם השמש. למה זה קורה? במילה אחת: אינרציה. בשתי מילים: תנע זוויתי.
 
לפני 4.5 מיליארד שנה, מערכת השמש שלנו נוצרה מענן גז ואבק – בדומה לערפיליות היפות שאנו רואים בתמונות של טלסקופ החלל האבל. אבל אז משהו – אולי גל הדף מפיצוץ של סופרנובה קרובה – גרם לענן האדיר הזה לזוז ובאזורים מסוימים אף לקרוס לתוך עצמו. וכן, כל זה קרה תוך כדי סיבוב.
 
חשבו על האטומים השונים בתוך ענן הגז. לכל אטום יש תנע זוויתי מסוים, כלומר מהירות וזווית מסוימת. כשגל ההדף דחף את האטומים זה לזרועות זה, הם החלו למשוך זה את זה באמצעות כוח הכבידה. כיוון הסיבוב הוא ממוצע כל התנע הזוויתי של כל האטומים הללו. למה הדבר דומה? להחלקה אומנותית. כששני מחליקים הנעים במהירות שונה ולכיוון שונה אוחזים ידיים לפתע, התנועה החדשה שלהם יחד היא ממוצע כל הכיוונים השונים וסך כל המהירויות הקודמות.
 
כשעוד ועוד אטומים החלו "לאחוז ידיים", החל ענן הגז להסתובב מהר יותר ויותר. כיוון הסיבוב הוא ממוצע התנע הזוויתי של כל האטומים בריקוד הזה. מהירות הסיבוב גם שיטחה את ענן הגז לכדי דיסקה (חשבו על השלב הראשון בהכנת פיצה, כשמסובבים בצק באוויר והקצוות שלו מתעופפים כלפי חוץ עד שהוא משתטח לגמרי). רוב החומר התנקז למרכז והפך להיות השמש שלנו, ובאזורים אחרים של הדיסקה נולדו כוכבי הלכת השונים. וכך, בלי כל כוח חיצוני שיפריע להם, כוכבי הלכת – והשמש עצמה – ממשיכים בסיבובם הנצחי, באותו כיוון ועל אותו מישור.
 
החלקה אומנותית. הספורט האולימפי הקרוב ביותר לאסטרונומיה. קרדיט: Caroline Paré
החלקה אומנותית. הספורט האולימפי הקרוב ביותר לאסטרונומיה. קרדיט: Caroline Paré
 
היוצאת מן הכלל הזה, נוגה, מסתובבת לאט מאוד (כל כך לאט עד שיממה בנוגה נמשכת 243 ימי ארץ), עם כיוון השעון, ואיננו יודעים למה. אולי עצם גדול מאוד התנגש בה בעבר ושינה את כיוון הסיבוב שלה.
 
להיות חריג זה נשמע מגניב, אבל באמת אין סיבה לקנא בנוגה. הסיבוב המהיר יחסית של כדור הארץ מאפשר לנו ליהנות מתחלופה מהירה של יום ולילה, ומטמפרטורות מאוזנות של חום וקור. הסיבוב גם מחולל את השדה המגנטי של הארץ, שמגן עלינו מפני קרינת השמש.
 
אז מה היה קורה אילו כדור הארץ היה מפסיק להסתובב על צירו? 
 
2

מה היה קורה אילו כדור הארץ היה מפסיק להסתובב סביב עצמו?

191
סיבוב כדור הארץ הוא אחד התנאים לשדה המגנטי שמגן על חיינו, במסע שלנו סביב השמש | קרדיט: NASA Goddard Space Flight Center
סיבוב כדור הארץ הוא אחד התנאים לשדה המגנטי שמגן על חיינו, במסע שלנו סביב השמש | קרדיט: NASA Goddard Space Flight Center
 
החדשות הטובות: הדדליין של מחר היה נדחה בשנה. החדשות הרעות: כבר לא היה למי להגיש, כי כולנו היינו מתים.
 
חללית כדור הארץ מסתובבת במהירות 1,675 קמ"ש לאורך קו המשווה. אם באורח פלא כדור הארץ יעצור, כל נוסעי הרכב – אנשים, עצי סקויה, קיפודי חולות – יעופו עם כיוון הנסיעה, כלומר מזרחה, במהירות 1,675 קמ"ש.
 
מאחר שכדור הארץ הוא כדור, ככל שמתרחקים מקו המשווה מהירות הסיבוב פוחתת. פה בישראל, שנמצאת בקו רוחב 31 צפון, הכדור מסתובב במהירות 1,435 קמ"ש – עדיין מספיק כדי להעיף לכם את הבלורית במקרה של בלימת חירום קוסמית.
 
רק מי שיעמוד בקטבים ממש, ששם מהירות הסיבוב היא 0 קמ"ש, ימשיך לעמוד. אבל לא לאורך זמן, שכן האטמוספרה שלנו גם היא נעה עם סיבוב כדור הארץ. משבי רוחות מהירים יותר מאלו שנוצרים בפיצוץ אטומי ישטחו את כל מה שנשאר עומד. סופות בקנה מידה תנ"כי ישתוללו ברחבי בית הקברות כדור הארץ, והחיכוך עם הרוחות הללו יגרום לשריפות ענק. מודאגים מהשריפות? אל דאגה: גלי צונאמי אדירים צפויים לכבות אותן.
 
 
מימין תמונת לפני: קיפוד חולות חושד שכדור הארץ נעצר. משמאל תמונת אחרי: איפה הקיפוד? |  קרדיט: Hannes Grobe/AWI
מימין תמונת לפני: קיפוד חולות חושד שכדור הארץ נעצר. משמאל תמונת אחרי: איפה הקיפוד? | קרדיט: Hannes Grobe/AWI
 
מי שבכל זאת ישרוד את הבלימה ויֵצא מבין עיי החורבות צפוי לראות את השמש עומדת בשמיים. יום אחד יימשך חצי שנה, כי זה הזמן שייקח לכדור הארץ להגיע לצד השני, אבל גם בני המזל ששרדו את האסון לא צפויים לחיות זמן רב, שכן כדור הארץ פועל כמו דינמו: בגלעין הכדור יש ברזל נוזלי, וסיבוב הברזל הזה מייצר שדה מגנטי. אם הברזל בגלעין יפסיק להסתובב, השדה המגנטי שמגן על כדור הארץ ייעלם – והעולם שלנו יישטף בחלקיקים טעונים מהשמש, שיהרגו כל נפש חיה.
 
נשמע נורא? ובכן, כדאי שתשבו, ואז נספר לכם שכדור הארץ באמת מאט את מהירות הסיבוב שלו.
3

האם הירח מאט את סיבוב כדור הארץ ומאריך את משך היממה?

190
 
לייזר לירח | צילום: NASA/GSFC
לייזר לירח | צילום: NASA/GSFC
 
האסטרונאוטים של אפולו 11, לא רק דגל הם נטעו על הירח – הם גם נטעו מראות. וליתר דיוק: רטרו-רפלקטורים, כלומר מראות מיוחדות שבמקום לפזר את האור שפוגע בהן, משקפות אותו חזרה בדיוק לנקודת המקור. בניסוי המתמשך, שנקרא "ניסוי מרחק הלייזר הירחי", מדענים בכדור הארץ מכוונים לייזרים למראות, מודדים את הזמן שלוקח ללייזרים לחזור אליהם ועל ידי כך מחשבים את המרחק המדויק בינינו לבין הירח. ובכן, המרחק הזה גדֵל. מדי שנה הירח מתרחק מאיתנו ב-3.8 סנטימטרים.
 
ואיך זה קשור למהירות סיבוב כדור הארץ? ובכן, התרחקות הירח מאיטה את סיבוב כדור הארץ סביב עצמו. כמו כל שני גופים בעלי מסה הסמוכים זה לזה יחסית, בין בין הירח לכדור הארץ יש משיכה הדדית, משמע הירח מושך אליו את הארץ. ומאחר שככל שהמרחק קצר כך כוח המשיכה חזק, הצד שפונה אל הירח נמשך אליו חזק יותר מהצד שפונה באותו זמן לעבר השני. כך נוצרת על פני כדור הארץ בליטה הפונה תמיד אל הירח הסובב סביבנו, כלומר מקומה משתנה כל הזמן.
 
אבל גם כדור הארץ לא פראייר. מכיוון שהוא סובב סביב עצמו מהר מכפי שהירח סובב סביבו, אותה בליטה מתקדמת מהר יותר מהירח ובכך מאיצה מעט את התקדמות הירח במסלולו. הירח, בתמורה, כמו משקולת הנגררת מאחור, מאט את מהירות סיבוב כדור הארץ. 
 
ההאטה הזו אולי לא מורגשת עכשיו, אבל בעוד 140 מיליון שנה יממה בכדור הארץ תארך 25 שעות – שעה נוספת שצאצאינו הרובוטים ינצלו לשנ"צ. תודה ירח, תמיד ידענו שאתה חבר! 
 
כוח הכבידה של הירח מושך את כדור הארץ ולהפך
כוח הכבידה של הירח מושך את כדור הארץ ולהפך
 
 
ההאטה הזו תיפסק, תאורטית, בעוד כ-50 מיליארד שנה, כשהירח יפסיק להתרחק וימצא לעצמו מסלול יציב. אז ייקח לירח 47 יום להקיף את הארץ (לעומת 27 יום עכשיו), והוא יהיה במצב של נעילת גאות (tidal locking) הדדית עם הארץ. פירושו של דבר שכדור הארץ עדיין יסתובב, אבל יהיה בסנכרון מושלם עם סיבוב הירח. וכך הירח תמיד יימצא באותה נקודה בשמיים. מי שיגור בצד השני של כדור הארץ לא יזכה לראות את הירח לעולם. 
 
אז מה דעתכם שנשנה כיוון? הרי כל סוף הוא התחלה חדשה. מה היה קורה אילו כדור הארץ היה מסתובב בכיוון ההפוך?
 
4

מה היה קורה אילו כדור הארץ היה מסתובב בכיוון ההפוך?

189
זרימת רוחות כדור הארץ: מה היה קורה למטוסים שטסים מעל כדור הארץ אם הוא היה מסתובב לכיוון השני? | צילום: NASA
זרימת רוחות כדור הארץ: מה היה קורה למטוסים שטסים מעל כדור הארץ אם הוא היה מסתובב לכיוון השני? | צילום: NASA
 
 
עצירת כדור הארץ היא לא רעיון טוב, אבל מה לגבי סיבובו בכיוון הנגדי? אחרי מיליארדי שנים של סיבוב מזרחה, או נגד כיוון השעון מהקוטב הצפוני, לא מתחשק לכם איזה סיבוב מרענן עם כיוון השעון?
 
כדי שזה יקרה במציאות, גוף גדול מאוד צריך להתנגש בנו. אבל נגיד שהיה לכם הגה קוסמי והייתם יכולים לנווט את כדור הארץ לכיוון ההפוך, בלי לעבור בשלב הביניים המעיק של האטה ועצירה מוחלטת. אותה מהירות – רק לצד השני. מה היה קורה לכדור הארץ?
 
לכאורה לא הרבה. השמש הייתה שוקעת במזרח וזורחת במערב, ויפן הייתה צריכה להחליף את סיסמתה מ"ארץ השמש העולה" ל"ארץ השמש השוקעת". כאב ראש למשרדי תיירות יפניים, לא סיפור עבור שאר העולם. 
 
אבל למעשה, בני האדם התיישבו במקומות שונים ברחבי עולם בין היתר בשל כיווני הרוחות. מדינות מערב אירופה, למשל, משגשגות הודות לזרמי אוויר חם מהאוקיינוס האטלנטי. שנו את כיוון סיבוב כדור הארץ, ואוויר קר מסיביר יצליף בלונדון ללא רחם. גשמים יהפכו מדבריות לג'ונגלים, וג'ונגלים יהיו למדבריות.
 
ומה לגבי טיסות? סיבוב כדור הארץ אינו משפיע על זמן הטיסה, כי המטוס – והאוויר סביבו – מסתובבים יחד. מובן שזרמי אוויר יכולים להאיץ או להאט את קצב המטוס, אבל כדי להגיע מישראל להודו לא מספיק לנסוק לאוויר, שכן האוויר מסתובב יחד עם ישראל והודו. הרי אם האוויר והאדמה לא היו מסתובבים יחד, לא היה צורך במטוסים והיינו יכולים פשוט לקפוץ באוויר ולחכות שכדור הארץ יסתובב מתחת רגלינו.
 
עם זאת, כאמור, כיווני הרוחות מושפעים מסיבוב כדור הארץ, ואנו מנצלים את הכיוונים הללו בקביעת מסלולי תעופה ושיט. אם נהפוך את כיוון סיבוב כדור הארץ, טיסות אחדות יתארכו ואחרות יתקצרו, אבל עיקר ההשפעה תורגש במסלולי סחר ימי, שעוצבו במידה רבה על ידי כיווני הרוחות. ספרד ופורטוגל, למשל, לא יוכלו לסמוך עוד על רוחות מזרחיות שיישאו את סחורותיהן לעולם החדש.
 
5