מערכת השמש: מדריך מלא לשמש, לשמונת כוכבי הלכת ולמה שמעבר לנפטון

מערכת השמש היא השכונה שלנו ביקום: כוכב אחד, שמונה כוכבי לכת, מאות ירחים, ומיליוני גופים קטנים יותר שמסתובבים סביבם. רוב מה שאנחנו יודעים עליה נלמד בעשרות השנים האחרונות, בעזרת טלסקופים וגשושיות שעברו ליד כל אחד מכוכבי הלכת. המדריך הזה עובר עליה מהמרכז החוצה, ומסביר לא רק מה יש בה, אלא גם למה היא בנויה כפי שהיא בנויה.

השמש: תשעים ותשעה אחוזים מהכול

קל לחשוב על השמש כעל "עוד גוף" במערכת, אבל היא המערכת. יותר מ־99.8 אחוזים מהמסה של מערכת השמש כולה נמצאים בשמש עצמה. כל כוכבי הלכת, הירחים והאסטרואידים יחד הם שארית קטנה מאוד.

השמש היא כוכב רגיל לגמרי — לא גדול במיוחד ולא קטן במיוחד ביחס לכוכבים אחרים בגלקסיה. היא מפיקה אנרגיה מהיתוך גרעיני בליבה שלה: גרעיני מימן מתמזגים להליום, ובתהליך מסה קטנה הופכת לאנרגיה. איך זה עובד, ולמה כל כך קשה לחקות את זה על כדור הארץ, מוסבר במאמר על היתוך גרעיני.

האור שיוצא מפני השמש מגיע אלינו בתוך כשמונה דקות ועשרים שניות. המרחק הממוצע בין כדור הארץ לשמש, כ־150 מיליון קילומטרים, משמש את האסטרונומים כיחידת מידה: יחידה אסטרונומית אחת. כשאומרים שנפטון נמצא במרחק של כשלושים יחידות אסטרונומיות, הכוונה היא שהוא רחוק מהשמש פי שלושים מאיתנו.

אזהרה שחשוב לחזור עליה: אסור להסתכל בשמש ישירות, גם לא לרגע, גם לא בזמן ליקוי וגם לא דרך משקפי שמש או זכוכית מושחרת. צפייה בשמש אפשרית רק דרך מסנן סולארי מאושר שנועד לכך.

ארבעת כוכבי הלכת הסלעיים

ארבעת כוכבי הלכת הקרובים לשמש — חמה, נוגה, כדור הארץ ומאדים — בנויים בעיקר מסלע וממתכת. הם קטנים יחסית, צפופים, ויש להם פני שטח מוצקים שאפשר, לפחות בתיאוריה, לעמוד עליהם.

• חמה (מרקורי) — הקרוב ביותר לשמש והקטן מכולם. כמעט אין לו אטמוספרה, ולכן ההבדל בין הצד המואר לצד החשוך עצום.
• נוגה (ונוס) — כמעט באותו גודל של כדור הארץ, אבל עטוף באטמוספרה סמיכה של פחמן דו־חמצני. אפקט החממה החזק הופך אותו לכוכב הלכת החם ביותר במערכת, חם יותר אפילו מחמה, למרות שהוא רחוק יותר מהשמש.
• כדור הארץ — היחיד שידוע שיש עליו מים נוזליים על פני השטח בכמויות גדולות, וחיים.
• מאדים — קטן מכדור הארץ, קר ויבש, עם אטמוספרה דלילה. הצבע האדמדם מגיע מתחמוצות ברזל באבק שעל פניו. יש עדויות רבות לכך שבעבר זרמו עליו מים, ולכן הוא היעד העיקרי בחיפוש אחר סימנים לחיים קדומים. על המשימות למאדים יש מאמר נפרד.

ענקי הגז וענקי הקרח

מעבר למאדים נמצאים ארבעה כוכבי לכת שונים לגמרי. הם גדולים בהרבה, אין להם פני שטח מוצקים במובן הרגיל, ויש לכולם טבעות וירחים רבים.

צדק הוא הגדול ביותר — המסה שלו גדולה מזו של כל שאר כוכבי הלכת יחד. הוא בנוי בעיקר ממימן ומהליום, ועל פניו נראות רצועות עננים וסופה ענקית שנצפית ברציפות כבר כמאתיים שנה, הכתם האדום הגדול. שבתאי, השני בגודלו, מפורסם בזכות הטבעות שלו, שבנויות ממיליארדי גושי קרח וסלע. הצפיפות הממוצעת שלו נמוכה מזו של מים.

אורנוס ונפטון קטנים יותר, ובנויים בחלק גדול מחומרים שהאסטרונומים מכנים "קרחים" — מים, אמוניה ומתאן — ולכן הם נקראים ענקי קרח. אורנוס מסתובב כמעט על צידו, כנראה בעקבות התנגשות גדולה בעבר הרחוק. נפטון הוא כוכב הלכת הראשון שהתגלה בעזרת חישוב מתמטי: אסטרונומים שמו לב שאורנוס סוטה מהמסלול הצפוי, הסיקו שגוף אחר מושך אותו, וחזו היכן הוא נמצא לפני שצפו בו.

ההשוואה המלאה בין שלושת סוגי כוכבי הלכת, ומה גורם להבדלים ביניהם, נמצאת במדריך כוכבי הלכת.

למה הקרובים קטנים והרחוקים ענקיים

ההסבר המקובל קשור לאופן שבו מערכת השמש נוצרה, לפני כ־4.6 מיליארד שנה, מענן של גז ואבק שקרס תחת משיכת הכבידה של עצמו. רוב החומר התרכז במרכז והפך לשמש, והשאר יצר דיסקה מסתובבת סביבה.

קרוב לשמש היה חם מכדי שמים וגזים אחרים יקפאו, ולכן רק חומרים עמידים לחום, כמו סלעים ומתכות, יכלו להתגבש. מהם נבנו כוכבי לכת קטנים. רחוק יותר, מעבר למה שנקרא "קו השלג", גם מים קפאו, והיה הרבה יותר חומר מוצק זמין. שם נבנו ליבות גדולות מספיק כדי למשוך אליהן כמויות עצומות של גז, וכך נוצרו הענקים. התמונה הכללית הזו מקובלת, אבל פרטים רבים בה — למשל אם ומתי כוכבי הלכת הגדולים נדדו ממקומם — עדיין נחקרים.

הירחים: עולמות קטנים בפני עצמם

לחמה ולנוגה אין ירחים בכלל. לכדור הארץ יש ירח אחד, גדול במיוחד ביחס לכוכב הלכת שלו. ההסבר המקובל ליצירתו הוא התנגשות של גוף בגודל של מאדים בכדור הארץ הצעיר, שהעיפה לחלל חומר שהתגבש לירח. למאדים יש שני ירחים קטנים ולא סדירים, שנראים יותר כמו אסטרואידים שנלכדו.

לענקים יש עשרות ירחים כל אחד, והמספר המדויק מתעדכן מדי פעם כשמתגלים ירחים קטנים חדשים. כמה מהם מעניינים לא פחות מכוכבי לכת:

• אירופה, אחד הירחים של צדק, מכוסה במעטה קרח, ויש עדויות חזקות לאוקיינוס של מים נוזליים מתחתיו.
• אנקלדוס, ירח קטן של שבתאי, פולט סילונים של אדי מים וקרח מאזור הקוטב הדרומי שלו — סימן לנוזל מתחת לפני השטח.
• טיטאן, הירח הגדול של שבתאי, הוא הירח היחיד במערכת עם אטמוספרה סמיכה, ויש על פניו אגמים — לא של מים, אלא של מתאן ואתאן נוזליים.

בגלל האוקיינוסים התת־קרקעיים, חלק מהירחים האלה נחשבים היום למקומות מעניינים לא פחות ממאדים בשאלה אם יכולים להתקיים חיים מחוץ לכדור הארץ. חשוב להדגיש: זו שאלה פתוחה, ואין כרגע שום עדות לחיים באף אחד מהם.

חגורת האסטרואידים

בין מאדים לצדק נמצאת חגורה של גופים סלעיים קטנים. בסרטים היא נראית כמו שדה צפוף של סלעים שצריך לתמרן ביניהם, אבל במציאות היא ריקה ברובה: המרחקים בין האסטרואידים גדולים מאוד, וחלליות עברו דרכה בלי שום בעיה. המסה הכוללת של כל החגורה קטנה בהרבה מזו של הירח שלנו.

מעבר לנפטון

מעבר למסלול של נפטון מתחילה חגורת קויפר — אזור רחב של גופים קפואים, שרבים מהם שרידים מתקופת היווצרות המערכת. שם נמצא פלוטו, שנחשב במשך עשורים לכוכב הלכת התשיעי. ב־2006 קבע האיגוד האסטרונומי הבינלאומי הגדרה רשמית לכוכב לכת, ולפיה גוף צריך גם "לנקות" את סביבת המסלול שלו מגופים אחרים. פלוטו לא עומד בתנאי הזה, ולכן הוגדר ככוכב לכת ננסי, יחד עם גופים נוספים כמו קרס שבחגורת האסטרואידים.

הרבה יותר רחוק, משערים שקיים ענן אורט — מעטפת עצומה של גופים קפואים שמקיפה את מערכת השמש כולה, ושממנה מגיעים חלק מהשביטים. חשוב לדעת שענן אורט לא נצפה ישירות; זו השערה שמסבירה היטב את מסלולי השביטים, אבל עדיין לא תצפית.

שביטים ומטאורים

שביט הוא גוש של קרח, אבק וסלע, שרוב הזמן נמצא רחוק מאוד מהשמש. כשמסלולו מקרב אותו לשמש, החום גורם לקרח להתאדות, ונוצרים סביבו ענן של גז ואבק וזנב ארוך שתמיד פונה הרחק מהשמש, בגלל רוח השמש ולחץ הקרינה. שביטים בעלי מסלולים קצרים מגיעים בעיקר מחגורת קויפר, ושביטים בעלי מסלולים ארוכים מאוד — מהאזור הרחוק שבו משערים שנמצא ענן אורט.

כשכדור הארץ חוצה את שובל האבק ששביט השאיר אחריו, גרגרים קטנים נכנסים לאטמוספרה במהירות גבוהה ונשרפים. זה מה שאנחנו רואים כ"כוכבים נופלים", ומטר מטאורים הוא לילה שבו חוצים שובל כזה. המועדים שלהם חוזרים בערך כל שנה, אבל את התאריכים ואת התנאים לצפייה כדאי לבדוק בלוח אסטרונומי רשמי.

איפה נגמרת מערכת השמש

אין לשאלה הזו תשובה אחת. אם מגדירים את הגבול לפי רוח השמש — זרם החלקיקים הטעונים שהשמש פולטת כל הזמן — הוא נמצא במקום שבו הזרם הזה נבלם מול הגז שבין הכוכבים. הגשושית וויאג'ר 1 חצתה את הגבול הזה בשנת 2012, אחרי כשלושים וחמש שנות טיסה. אבל אם מגדירים את הגבול לפי הכבידה של השמש, הוא רחוק הרבה יותר, מעבר לענן אורט המשוער. על הגשושיות שיצאו אל קצה המערכת אפשר לקרוא במאמר על תולדות חקר החלל.

קנה מידה: הבעיה של כל הציורים

כמעט כל ציור של מערכת השמש מטעה, ולא בגלל רשלנות. אי אפשר לצייר על דף אחד גם את הגדלים וגם את המרחקים בקנה מידה נכון. נסו את זה: אם המרחק מהשמש לכדור הארץ הוא מטר אחד, השמש תהיה כדור בקוטר של פחות מסנטימטר, וכדור הארץ יהיה נקודה זעירה, דקה מגרגר חול. נפטון יהיה במרחק של כשלושים מטרים.

מי שבונה דגם לבית הספר יכול להשתמש בטבלה כדי לבחור קנה מידה, ולגלות במהירות שצריך לבחור: או גדלים נכונים, או מרחקים נכונים. ההסבר המלא, כולל איך מציגים את הבחירה הזו בדגם, נמצא במדריך לדגם מערכת השמש.

טעויות נפוצות

"בקיץ חם כי כדור הארץ קרוב יותר לשמש." לא. העונות נגרמות מהנטייה של ציר כדור הארץ, שבגללה כל חצי כדור מקבל בחלק מהשנה קרני שמש ישירות יותר וימים ארוכים יותר. למעשה, כדור הארץ הכי קרוב לשמש בתחילת ינואר — באמצע החורף של חצי הכדור הצפוני.

"בחלל אין כבידה." יש, והרבה. אסטרונאוטים בתחנת חלל מרחפים לא כי אין כבידה, אלא כי הם נמצאים בנפילה חופשית מתמדת סביב כדור הארץ. זה מוסבר במאמר על מסלולי לוויינים.

"כוכבי הלכת מסתדרים בשורה." מדי פעם מתפרסמות ידיעות על "מצעד כוכבי לכת". בפועל, כוכבי הלכת יכולים להיראות באותו אזור בשמיים, אבל הם אף פעם לא עומדים בקו ישר אמיתי, ולמצב כזה אין שום השפעה על כדור הארץ.

"הירח מאיר בעצמו." הירח מחזיר את אור השמש. השלבים שלו נובעים מהזווית שבה אנחנו רואים את החלק המואר, וליקוי ירח קורה כשכדור הארץ חוסם את האור הזה — ראו המאמר על ליקוי ירח.

איך רואים את מערכת השמש בעצמכם

חלק מכוכבי הלכת נראים בעין בלתי מזוינת, בלי שום ציוד: נוגה, צדק ומאדים בולטים במיוחד, ושבתאי וחמה נראים בתנאים טובים. מתי כל אחד מהם נראה ובאיזה כיוון משתנה כל הזמן, ולכן כדאי לבדוק בלוח אסטרונומי רשמי או באפליקציית מפת שמיים לפני שיוצאים. טיפים לבחירת מקום חשוך ולמה שאפשר לראות נמצאים במדריך לצפייה בכוכבים בישראל.