הינך נמצא כאן

פני ירח

מדוע פניו של "האיש בירח" מלוות אותנו תמיד?
28.05.2012

פרופ' עודד אהרונסון. גבעות ועמקים

כאשר אנו מסתכלים אל השמיים, אנו נתקלים במבטו המוכר והחביב של "האיש שבירח", אשר מלווה אותנו בנאמנות. התיאום המוזר של תנועת הירח, כלומר, העובדה שמשך הסיבוב שלו סביב צירו זהה לזמן שנדרש לו כדי להקיף את כדור-הארץ, גורם לכך שהצד הפונה אל כדור-הארץ הוא קבוע – כך שעיניו של האיש שבירח נעוצות בנו תמיד. האם קיימת סיבה לכך שהירח תמיד מפנה אלינו את פניו, או שרק במקרה הוא אינו מסובב את גבו?
 
במחקר שכלל הדמיות וניתוחים מפורטים הראו פרופ' עודד אהרונסון מהפקולטה לכימיה ומהמרכז למדעים פלנטריים במכון ויצמן למדע, פרופ' פיטר גולדרייך מהמכון הטכנולוגי בקליפורניה (שם יזם פרופ' אהרונסון את המחקר הנוכחי), ופרופ' ראם סרי מהאוניברסיטה העברית בירושלים, שפני הקרקע של הירח – כלומר תכונותיו הגיאופיסיות – הם שקובעים את כיוונו ביחס לכדור-הארץ. ממצאי המחקר, שנתמך על-ידי לוויין סקירת הירח של נאס"א (LRO), התפרסמו באחרונה בכתב-העת המדעי Icarus.
צורתו הגיאופיסית של הירח אינה סימטרית: פני השטח בצדו הקרוב מכוסים במכתשים עמוקים, ובהם חומר געשי דחוס וכהה – והם שיוצרים את "פני האדם". לעומת זאת, בצדו המרוחק של הירח מתנשאים הרים גבוהים. "באופן אינטואיטיבי היינו מצפים כי דווקא צדו המרוחק של הירח – בו מצויים הרים – יפנה אלינו, ולא הצד בו יש מכתשים עמוקים. במצב זה פני השטח של הירח היו קרובים יותר לכדור-הארץ, וכך הרמה האנרגטית של המערכת כולה נמוכה יותר", אומר פרופ' אהרונסון. הטבע מעדיף בדרך כלל מצבים בהם האנרגיה נמוכה יותר. אם כך, מדוע מקרה זה שונה? את תנועתו של הירח אפשר לדמות לרכבת צעצוע, אשר נעה לאורך מסלול מעגלי שבו שתי גבעות ושני עמקים. הגבעות והעמקים מייצגים רמות אנרגיה שונות של הכיוונים בהם יכול הירח להימצא. בגלל החיכוך של הגלגלים במסילה, הרכבת הולכת ומאבדת אנרגיה, עד למצב שבו היא אינה יכולה לטפס במעלה הגבעה, ונתקעת בתוך עמק. הבחירה באחד משני העמקים תלויה בעיקר בגובה הגבעה האחרונה שחצתה (ולא בעומקם של העמקים). כלומר, רמות האנרגיה המרביות (ה"גבעות") הן שקובעות את מצבו הסופי של הירח – ולא האנרגיות המינימליות (ה"עמקים"). פרופ' אהרונסון: "אנשים מופתעים מהעובדה שהירח מפנה אלינו תמיד את פניו, אבל אנו מופתעים גם לנוכח האלגנטיות הרבה של העקרונות שלפיהם פועלת המערכת".
רמות האנרגיה שחישבו המדענים עבור המאפיינים הנוכחיים של פני השטח של הירח מראות, כי קיימת העדפה לייצובו בכיוון הנוכחי. "באמצעות שינויים במודל שתיכננו – כמו שינויים בהתפלגות מאסת הירח, או בפרמטרים אחרים הקשורים לתכונותיו הפנימיות – יכולנו לשלוט בבחירת ה'עמק' שבו יתמקם הירח", אומר פרופ' אהרונסון.
 
הירח, כפי שצולם במצפה הכוכבים על-שם קראר במכון ויצמן למדע
בתכונותיו הגיאופיסיות של הירח התחוללו שינויים משמעותיים מאז ימיו המוקדמים, ולכן ייתכן כי בעבר העדפת כיוונו הייתה שונה. עדויות שונות מצביעות על האפשרות שבעבר הירח אכן היפנה אלינו את צדו השני, אולם בשלב מסוים החלה המערכת להסתחרר כתוצאה מפגיעה ענקית של עצם כלשהו בירח, ולאחר מכן התייצבה וננעלה מחדש במצב הנוכחי – באופן שמתואר במחקר זה.
 

קרוב רחוק

הוא מרוחק מהשמש פי 10 מכדור-הארץ, הוא מקבל מאית מאור השמש שמגיע אלינו, והטמפרטורה בו נמוכה בכ-200 מעלות צלסיוס. ובכל זאת, נופי טיטאן, אחד מירחי כוכב-הלכת שבתאי, אותו חוקר פרופ' אהרונסון, עשויים להיראות לנו מוכרים: מתחת לשמיכת העננים אפשר להבחין בהרים ובעמקים, בדיונות, בנחלים ובאגמים. בתנאי הסביבה הקיצוניים השוררים על טיטאן, המים מוחלפים במתאן נוזלי. פרופ' אהרונסון ושותפיו למחקר הציעו באחרונה הסבר לכך שרוב האגמים משתרעים על חציו הצפוני של טיטאן: מתברר, כי עונות השנה אינן סימטריות. הקיץ בחציו הצפוני הוא ארוך ומתון יחסית, ואילו בחציו הדרומי הוא קצר וקיצוני. המודל שיצרו מראה, כי לפני עשרות אלפי שנים המצב היה הפוך. מסלולו של טיטאן סביב שבתאי משתנה במחזורים של אלפי שנים, דבר שגורם להיפוך בעונות, ולכן עשוי להביא לנדידת האגמים מקוטב לקוטב. בדומה לכך, שינויים ארוכי טווח במסלול כדור-הארץ סביב השמש, גורמים למחזורי עידן הקרח.
 
כדור-הארץ וטיטאן. תצלום: נאס"א
 

אישי

עודד אהרונסון נולד בתל-אביב. הוא קיבל תואר ראשון ושני בפיסיקה יישומית מאוניברסיטת קורנל. לאחר שירות צבאי בחיל אוויר המשיך ללימודי תואר שלישי במדעי כדור-הארץ, האטמוספרה ומדעים פלנטריים במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT). החל משנת 2002 כיהן כפרופסור במכון הטכנולוגי של קליפורניה בפסדינה, ובשנת 2011 הצטרף לסגל המחלקה למדעי הסביבה וחקר האנרגיה שבפקולטה לכימיה במכון. מחקרו – במסגרת המרכז למדעים פלנטריים שהוקם באחרונה, ובראשו הוא עומד – מתמקד בגופים במערכת השמש שלנו, ובפרט בירח, במאדים ובטיטאן. הוא שותף בצוותים מדעיים האחראים על חלליות ומכשירים שצופים בגופים אלה.

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם