כדור הארץ ביקום: כבידה, מסלולים ומרחקים

מדעים · לכיתות ז׳–ט׳

כדור הארץ הוא כדור סלע שמסתובב סביב עצמו ומקיף כוכב בינוני, השמש, באחת מזרועות גלקסיה ענקית. בשיעור נבין איזה כוח מחזיק את כל המערכת הזאת, מה גורם לעונות ולגאות ושפל, ואיך מודדים מרחקים עצומים כל כך שקילומטרים כבר לא מספיקים.

הכבידה מחזיקה את הכול

ניוטון הבין שהכוח שמפיל תפוח מעץ הוא אותו כוח שמחזיק את הירח במסלולו סביב כדור הארץ. זה כוח הכבידה: כל שני גופים בעלי מסה מושכים זה את זה. הכוח גדל כשהמסות גדולות יותר, וקטן מאוד כשהמרחק ביניהם גדל.

למה הירח לא נופל עלינו? הוא כן ״נופל״ כל הזמן — אבל הוא גם נע הצידה במהירות של כקילומטר בשנייה. השילוב של תנועה הצידה ומשיכה פנימה יוצר מסלול סגור. כך גם כדור הארץ מקיף את השמש, ולוויינים מקיפים את כדור הארץ.

סיבוב, הקפה ועונות

כדור הארץ מסתובב סביב צירו פעם בכ־24 שעות, וזה יוצר יום ולילה. הוא מקיף את השמש פעם בכ־365 ורבע ימים — שנה. בגלל הרבע הנוסף מוסיפים בלוח הגרגוריאני יום פעם בארבע שנים, בשנה מעוברת.

ציר הסיבוב של כדור הארץ נטוי בכ־23.5 מעלות. בחלק מהשנה חצי הכדור הצפוני נוטה לכיוון השמש: קרני השמש פוגעות בו בזווית ישרה יותר, היום ארוך יותר, וזה הקיץ. חצי שנה אחר כך הוא נוטה הרחק מהשמש, וזה החורף. טעות נפוצה היא לחשוב שהעונות נובעות מהמרחק מהשמש — למעשה, כדור הארץ קרוב לשמש מעט יותר דווקא בתחילת ינואר.

הירח וגאות ושפל

הירח נמצא במרחק של כ־384 אלף קילומטרים מאיתנו ומשלים הקפה סביב כדור הארץ בכחודש. אנחנו תמיד רואים את אותו צד שלו, כי הוא מסתובב סביב עצמו באותו קצב שבו הוא מקיף אותנו.

כוח המשיכה של הירח מושך את מי האוקיינוסים. בצד של כדור הארץ שפונה לירח, וגם בצד הנגדי, נוצרות ״בליטות״ של מים. כשכדור הארץ מסתובב, החופים עוברים דרכן, ולכן ברוב החופים יש גאות ושפל פעמיים ביום. בים התיכון ההפרש קטן, כעשרות סנטימטרים בלבד, אבל בחופים מסוימים בעולם הוא מגיע ליותר מעשרה מטרים.

מרחקים עצומים

השמש רחוקה מאיתנו כ־150 מיליון קילומטרים, ואור השמש, שנע במהירות של כ־300 אלף קילומטרים בשנייה, מגיע אלינו בכשמונה דקות. כלומר, אנחנו רואים את השמש כפי שהייתה לפני שמונה דקות.

למרחקים גדולים יותר משתמשים ביחידה שנת אור — המרחק שאור עובר בשנה, כ־9.5 טריליון קילומטרים. זו יחידה של מרחק, לא של זמן. הכוכב הקרוב ביותר אחרי השמש, פרוקסימה קנטאורי, רחוק כ־4.2 שנות אור.

השמש היא אחד ממאות מיליארדי כוכבים בגלקסיה שלנו, שביל החלב, שקוטרה כ־100 אלף שנות אור. ביקום הנראה יש מאות מיליארדי גלקסיות. לפי המדידות, היקום נוצר לפני כ־13.8 מיליארד שנה, ומערכת השמש וכדור הארץ נוצרו לפני כ־4.6 מיליארד שנה.

ב־2003 טס אילן רמון, האסטרונאוט הישראלי הראשון, במעבורת החלל קולומביה וערך ניסויים במסלול סביב כדור הארץ. המעבורת התפרקה בדרכה חזרה, וכל שבעת אנשי הצוות נספו. שבעה מכתשים על הירח קרויים היום על שמם, ואחד מהם הוא מכתש רמון.

✅ חידון: כדור הארץ ביקום: כבידה, מסלולים ומרחקים

1. מה גורם לעונות השנה?

2. מה זו שנת אור?

3. כמה זמן לוקח לאור השמש להגיע אלינו?

4. למה הירח לא נופל על כדור הארץ?

5. מה גורם לגאות ושפל?

6. כמה זמן לוקח לכדור הארץ להקיף את השמש?

7. איך נקראת הגלקסיה שלנו?

8. מי היה האסטרונאוט הישראלי הראשון?

🖨️ דף עבודה להדפסה

8 שאלות, שאלות לחשיבה ודף תשובות עם הסברים.

💬 שאלות לשיחה

  1. אם תסתכלו על כוכב שרחוק 100 שנות אור, האם אתם רואים אותו כפי שהוא היום? הסבירו.
  2. מה היה קורה לעונות אילו ציר כדור הארץ לא היה נטוי בכלל?
  3. למה לדעתכם חשוב שמדינה קטנה כמו ישראל תשתתף במחקר החלל?

📖 קטע קריאה בנושא: 🚀 אבק מעל הים התיכון

ב־16 בינואר 2003 קולומביה מפלורידה, שבעה אסטרונאוטים. אחד מהם היה אילן רמון, טייס בחיל האוויר, שהיה לאסטרונאוט הישראלי הראשון. במשך 16 ימים הקיפה המעבורת את כדור הארץ בגובה של כ־280 קילומטרים, ובכל הקפה, שנמשכה כשעה וחצי, עברה מעל ישראל, מעל אוקיינוסים ומעל מדבריות.

רמון לא טס כתייר. הוא היה אחראי על ניסוי ישראלי שנקרא MEIDEX, שתוכנן על ידי חוקרים מאוניברסיטת תל אביב. מטרת הניסוי הייתה לחקור את אבק המדבר שהרוחות מרימות , בעיקר מעל אזור הים התיכון והאוקיינוס האטלנטי. הרוח יכולה להעלות סופות אבק מהסהרה ולהוביל אותן אלפי קילומטרים.

למה זה חשוב? חלקיקי אבק באוויר משפיעים על בכמה דרכים. הם יכולים לפזר ולהחזיר חלק לחלל, וכך לקרר את פני הקרקע שמתחתם. הם גם יכולים לשמש ״גרעינים״ שעליהם טיפות מים, וכך להשפיע על העננים ועל הגשם. כדי להבין את ההשפעות האלה, צריך למדוד את האבק מלמעלה, בזמנים ובמקומות שונים.

מצלמה מיוחדת שהותקנה בתא המטען של המעבורת צילמה את האבק בכמה צבעים של אור, והצוות כיוון אותה כשזיהה ענני אבק. במהלך הצילומים תיעדו רמון וחבריו גם תופעה נדירה: הבזקי אור קצרים מאוד מעל ענני סערה, שנקראים ״ספרייטים״. התמונות האלה היו בין הראשונות מסוגן שצולמו מהחלל.

ב־1 בפברואר 2003, דקות ספורות לפני הנחיתה, התפרקה המעבורת בזמן החזרה , וכל שבעת אנשי הצוות . החקירה גילתה שבזמן השיגור פגעה חתיכת קצף בכנף המעבורת ופגעה במגן החום שלה. בחזרה , החיכוך עם האוויר מחמם את המעבורת לאלפי מעלות, וגזים חמים חדרו דרך הפגיעה לתוך הכנף.

חלק מנתוני הניסוי הועבר לכדור הארץ עוד במהלך הטיסה, וחוקרים המשיכו לנתח אותם במשך שנים. כך, גם אחרי האסון, תרם הניסוי להבנת השפעת האבק על . לזכר הצוות נקראו על שמם שבעה מכתשים על הירח, אסטרואידים ואתרים רבים בעולם — ובישראל, בין השאר, מרכז מבקרים, בתי ספר ופרס מדעי. גם אחרי האסון ממשיכים מדענים ישראלים לשלוח ניסויים לחלל, ובהם ניסויים של תלמידים מבתי ספר בארץ.

📖 מילון הקטע
  • המריאה — התרוממה לאוויר
  • מעבורת החלל — חללית שחוזרת לכדור הארץ
  • על סיפונה — בתוכה, כנוסעים
  • אטמוספרה — שכבת האוויר סביב כדור הארץ
  • אקלים — מזג האוויר הרגיל באזור לאורך שנים
  • קרינת השמש — האור והחום שהשמש שולחת
  • מתעבות — הופכות מאדים לטיפות
  • נספו — מתו באסון

שאלות

1. כמה זמן נמשכה כל הקפה של המעבורת סביב כדור הארץ?
2. מה חקר הניסוי MEIDEX?
3. איך יכול אבק באוויר לקרר את פני הקרקע?
4. מה גרם לאסון של קולומביה?
5. למה המעבורת מתחממת מאוד בחזרה לאטמוספרה?
6. הסבירו בשתי דרכים איך אבק מדבר יכול להשפיע על האקלים, לפי הקטע.
7. למה לדעתכם כדאי לחקור את האבק דווקא מהחלל, ולא רק מהקרקע?

עוד שיעורים במדעים

לכל 60 השיעורים במדעים ←

חוברת ומבחן לדוגמה לכיתה

שאלות נפוצות

האם יש כבידה בחלל?

כן. בגובה תחנת החלל הבינלאומית כוח המשיכה של כדור הארץ עדיין חזק כמעט כמו על פני הקרקע. האסטרונאוטים מרחפים כי הם והתחנה נמצאים יחד בנפילה חופשית מתמדת סביב כדור הארץ.

איך יודעים בן כמה היקום?

המדענים מודדים את קצב ההתרחקות של גלקסיות, ואת הקרינה שנשארה מהרגעים הראשונים של היקום. החישובים מכמה שיטות מגיעים לכ־13.8 מיליארד שנה.

מה ההבדל בין כוכב לכוכב לכת?

כוכב, כמו השמש, מייצר אור וחום בעצמו בתגובות גרעיניות. כוכב לכת, כמו כדור הארץ, לא מאיר בעצמו — הוא מחזיר את אור הכוכב שהוא מקיף.

שווה להסתכל גם על מדע וטכנולוגיה, ולומדים.

האם זה עזר?
לא מצאתם בדיוק את הדף שחיפשתם?ספרו לנו מה צריך — ואולי הוא יחכה לכם כאן בשבוע הבא.
לבקשת דף ←או בוואטסאפ