חדשות ומאמרים

מערכת השמש

ריקודים במערכת השמש

מאת: ד"ר יגאל פת-אל

בסוף שבוע זה, יום שישי ה-9 באפריל, יגיע כוכב חמה למרחק זוויתי מרבי מהשמש (19 מעלות). הוא ישקע כשעה ומחצה לאחר שקיעת החמה ומכאן שאפשר עדיין לראותו בסוף שבוע זה. לאחר מכן הוא ממשיך להתרחק מזרחה מהשמש. בשלב זה, תנועתו היומית שלו לכיוון מזרח קטנה מתנועתה היומית של השמש לכיוון מזרח ולכן מדי  יום המרחק הזוויתי בינו לבין השמש יקטן ופרק הזמן שהוא ישקע אחריה יקטן אף הוא. הסיבה לכך שבתקופה זו כוכב חמה נע במסלולו בתנועה שהיא כמעט משיקה לקו הראיה מכדור הארץ.  החל מה-19 באפריל כוכב חמה יתחיל לנוע בכיוון הפוך – מערבה - ויצמצם את המרחק בינו לבין השמש עד שיתקבץ עמה ב-28 באפריל.  עד ההתקבצות כוכב חמה מצוי בחלק מסלולו הקרוב לכדור הארץ ולכן כל יום שעובר עד להתקבצותו עם השמש אנו רואים חלק גדול יותר של חלקו הפונה אלינו, המוצל מקרני השמש, ולכן אפשר להבחין בצורתו המתמעטת לכדי חרמש דק גם בטלסקופים קטנים. לעומתו, מצוי נוגה בצדו המרוחק של מסלולו מהשמש ולכן אנו רואים את צדו המואר ולכן הוא יראה כמעט במילואו וילך ויתמעט באיטיות תוך שהוא מתקרב אל כדור הארץ.

תנועה זו, מזרחה ומערבה על פני כיפת השמים (ביחס לכוכבי השבת), נובעת מתנועתו של כוכב הלכת סביב השמש וכן מתנועת כדור הארץ סביבה. הקדמונים התקשו להבין את הלולאות המשונות שהתוו כוכבי הלכת על פני כיפת השמים. התוכן היווני פטולומאוס שחי באלכסנדריה במאה ה-2 (תלמי האלכסנדרוני), הסביר את התנועה המחזורית מזרחה ומערבה בכך שכדור הארץ מצוי במרכז היקום ואילו כוכבי הלכת נעים בחלל במעגלים כאשר מרכזי המעגלים עצמם נעים סביב כדור הארץ (אפיציקלואידות). התנועה המעגלית של כוכב הלכת סביב מרכז מסלול שנע סביב כדור הארץ מסבירה, על פי פטולומאוס, את התנועה קדימה ואחורה של כוכבי הלכת. מודל זה, המסביר את תנועת כוכבי הלכת והשמש בהמצאות כדור הארץ במרכז קרוי המודל הגיאוצנטרי (גיאו-ארץ צנטר-מרכז) והיה המודל הקוסמולוגי השולט משך 1500 שנה לערך עד שקופרניקוס הוריד את כדור הארץ ממעמדו הרם והניח את השמש במקומה הראוי במרכז מערכת השמש, אם כי גם במודל של קופרניקוס היו בעיות רבות כיוון שהוא הניח שכוכבי הלכת נעים סביב השמש במעגלים. בעיה זו נפתרה רק על ידי קפלר, שמצא שכוכבי הלכת נעים סביב השמש באליפסות. 

התנועה של כוכב לכת על כיפת השמים ביחס לכוכבי השבת לכיוון מזרח קרויה – תנועה קדומנית ואילו התנועה מערבה קרויה תנועה אחורנית. השמש, שתנועתה על פני כיפת השמים נובעת אך ורק מתנועתו של כדור הארץ סביבה, והירח שתנועתו על כיפת השמים נובעת מהקפתו הוא את כדור הארץ, נעים תמיד לכיוון מזרח ביחס לכוכבי השבת. כוכבי הלכת נעים סביב השמש אך יש לזכור שגם כדור הארץ נע סביבה ולכן תנועתם על כיפת השמים מתקבלת משילוב  התנועות של כוכבי הלכת וכדור הארץ. כוכבי הלכת הרחוקים (מצדק ואילך) מתנהלים בעצלתיים סביב השמש, ותנועתם עם פני כיפת השמים נובעת בעיקר מתנועת כדור הארץ ביחס אליהם – כאשר כדור הארץ נע במסלולו לעברם הם נעים לכיוון אחד. כאשר הוא מתרחק ונע בצד השני של מסלולו הם נעים בכיוון ההפוך. דמו לעצמכם שאתם נעים סביב עץ במעגל ומביטים על בנין מרוחק – כאשר אתם בצד אחד של העץ הבניין יראה נע ימינה וכאשר אתם בצד המנוגד של העץ הוא ינוע שמאלה. 

כוכב חמה ונוגה מצויים ביננו לבין השמש ולכן תנועתם סביבה היא כזו שהם תמיד נראים סמוך לשמש – כאשר הם בצד האחד של המסלול הם מקדימים את השמש בזריחתם ונראים בבוקר וכאשר הם בצדו האחר של המסלול – הם נראים בשעות הערב במערב ושוקעים אחר השמש.  אלו שני כוכבי הלכת היחידים שיש להם שתי התקבצויות עם השמש במחזור הקפה אחד: התקבצות תחתונה (כאשר השמש מצויה מאחורי כוכב הלכת המצוי בקרבה המרבית לכדור הארץ) והתקבצות עליונה, כאשר כוכב הלכת מצוי בצד המרוחק של מסלולו סביב השמש. שני כוכבי לכת אלה לא יראו אף פעם בניגוד ומרחקם הזוויתי מהשמש לא יעלה על 28 מעלות עבור כוכב חמה ו-47 מעלות עבור נוגה (לשם השוואה, המרחק הזוויתי מהאופק לזניט הוא 90 מעלות).

פרק זמן החולף בין שתי התקבצויות תחתונות של כוכב חמה עם השמש הוא 116 יום ואילו בין שתי התקבצויות תחתונות  של נוגה חולפים 584 ימים וזאת למרות שנוגה משלים הקפה סביב השמש ב-225 ימים בלבד. הפער הגדול בין פרק הזמן הנדרש לנוגה להשלים הקפה סביב השמש לבין פרק הזמן העובר בין שתי התקבצויות דומות שלו עמה (כאשר הוא מצוי בצד הקרוב של מסלולו אלינו) נגרם כתוצאה מהמהירויות הדומות יחסית בהם נעים נוגה וכדור הארץ סביב השמש הגורמות לכך שהמהירות היחסית בין שני הגופים קטנה.

כוכבי הלכת החיצוניים (אלה שמסלולם רחוק יותר מזה של כדור הארץ) מתקבצים רק בהתקבצות עליונה עם השמש והם גם יכולים להימצא בניגוד (כדור הארץ בינם לבין השמש). מהירותו של מאדים סביב השמש קטנה במעט מאשר מהירותו של כדור הארץ סביבה ולכן המהירות היחסית של שני כוכבי הלכת האלה סביב השמש קטנה. כתוצאה מכך פרק הזמן החולף בין שני ניגודים עוקבים של המאדים הוא כ-780 יום בעוד שמאדים מקיף את השמש ב-686 ימים. לפרק זמן זה חשיבות גדולה כיוון שזה פרק הזמן החולף בין הפעמים בהן שני ארץ ומאדים מצויים בקרבה הגדולה ביניהם וזה פרק הזמן החולף בין חלונות שיגור חלליות למאדים. פרק הזמן החולף בין שני ניגודים של כוכבי הלכת הרחוקים – צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון – נע בין 398 יום עבור צדק ו-367 יום עבור נפטון. בגלל מרחקם הגדול מהשמש ותנועתם האיטית על פני כיפת השמים, תנועת כדור הארץ סביב השמש היא הרכיב העיקרי הקובע את פרק הזמן בין הניגודים. אפשר להתרשם מהתנועה של כוכבי הלכת ביחס לשמש ולכיפת השמים בסימולטור מערכת השמש.