אֱלֶקְטְרוֹמַגְנֵטִיּוּת (Electromagnetism) היא הקשר המיוחד שבין חשמל למגנטיות. זהו תחום בפיזיקה שעוסק בתופעות הקשורות למטען חשמלי.

אֱלֶקְטְרוֹמַגְנֵט הוא מגנט שנוצר מזרם חשמלי. אלקטרומגנט ניתן ליצור באמצעות כל תיל (חוט) שבו עובר זרם חשמלי, המייצר מסביבו שדה מגנטי.

איך יוצרים אלקטרומגנט? - ניקח את הסילונית, שהיא פיסת תיל מבודד, כלומר שיש בידוד מסביבו. אם זרם חשמלי עובר דרך הסילונית וכל עוד עובר בה זרם, תתנהג הסילונית כמגנט. כלומר, יהיה לה שדה חשמלי חזק, שיש בו קוטב דרומי וקוטב צפוני.

אגב, אם מפזרים אבקת ברזל סביב תיל, ניתן לראות שכשהזרם החשמלי מופעל ועובר בו, חלקיקי אבקת הברזל יסתדרו במעגלים, לפי השדה המגנטי שהתיל יוצר.

השדה האלקטרומגנטי או שדה כוח אלקטרומגנטי מורכב משדה חשמלי ושדה מגנטי שנעים ביחד כשהם מצומדים. במילים אחרות, אובייקטים בעלי מטען חשמלי שנמצאים בתאוצה, מתפשטים יחד ומשפיעים זה על זה, מה שיוצר את השדה האלקטרומגנטי.

אלקטרומגנטיות היא תופעה מדהימה. כבר ב-1820 גילה הנס כריסטיאן ארסטד (Ørsted) פרופסור לפיזיקה וכימיה מדנמרק, שזרם חשמלי שזורם דרך תיל, גורם למחט של מצפן סמוך להסתובב ולסטות מהצפון. הוא היה הראשון שזיהה קשר כלשהו בין חשמל למגנטיות.

מייקל פאראדיי, מגלה האלקטרומגנטיות, היה הראשון שהבין שישנו שדה חשמלי שמקיף כל מטען חשמלי בעולם. השדה החשמלי הזה זז עם המטען החשמלי לכל מקום שבו נמצא המטען החשמלי הזה. פאראדיי שיער גם שטלטול של המטען החשמלי מייצר "קרינה אלקטרומגנטית". ב-1931 הוא מצא ששדה מגנטי משתנה, שיצר מגנט מתנועע, יכול להביא לזרימת חשמל בסליל מוליך. מכאן יווצרו הגנרטורים, מחוללים של חשמל, שמייצרים כיום חשמל בכמויות חשמל, על ידי כוח מגנטי משתנה, המניע אלקטרונים בתיל, בכיוון מסוים ובכך יוצרים זרם.

גם זרם חילופין יוצר שדה אלקטרומגנטי. זו אחת התרומות של ניקולה טסלה, ממציא זרם החילופין והאיש שלו אנו חייבים את מערכת החשמל המודרנית.

באמצעות הקרינה האלקטרומגנטית עובדים כיום מכשירים כמו הרדיו, הטלוויזיה, הטלפון הנייד, הרנטגן, המיקרוגל ועוד. הדבר המדהים שרובנו לא יודעים הוא שגם אור הוא קרינה אלקטרומגנטית.


הנה האלקטרומגנטיות והאופן בו אנו חווים אותה ביום יום - באור, בגלי הרדיו ועוד (מתורגם):

https://youtu.be/O0PawPSdk28


הדגמה מומחשת של האלקטרומגנטיות:

https://youtu.be/Elv3WpL32UE


והאם הקרינה האלקטרומגנטית הולכת ופוגעת בנו? (מתורגם):

https://youtu.be/FfgT6zx4k3Q?long=yes

בנוסף לנהרות, הרים ואפילו ריחות שונים, השדה המגנטי של כדור הארץ גם הוא כלי ניווט שמסייע לציפורים הנודדות.

השדה המגנטי של כדור הארץ נוצר כיוון שכדור הארץ הוא בעצם מגנט ענקי, עם אלקטרומגנטיות. את האלקטרומגנטיות יוצר הנוזל שבתוך מעמקי כדור הארץ.

בעזרת השדה האלקטרומגנטי של כדור הארץ יכולות הציפורים למשל, לנדוד עד לקצה העולם ולחזור בחזרה, מבלי לאבד את הדרך.


הנה סרטון שמסביר כיצד מסייע השדה המגנטי של כדור הארץ לנדידת הציפורים:

http://youtu.be/LjTQAFdFF1c


וממצאים מדעיים מניתוח מוחות של ציפורים, לגבי היכולת להיעזר בשדה המגנטי של העולם:

http://youtu.be/LtngCRvVj9Q

פולסר הוא כוכב נייטרונים שמסתובב סביב עצמו במהירות עצומה ולכן פולט קרינה אלקטרומגנטית מהקוטב המגנטי שלו. מהירות הסיבוב של פולסר היא עד 1000 פעם בשנייה, המקסימום שכוכב ניטרונים יכול להסתובב מבלי להתפרק.

הפולסרים הם כוכבי ניטרונים צפופים ביותר. המדענים משערים שהם שרידים של כוכבים בעלי מסה גדולה מאד שהתפוצצו בצורת סופרנובה ולא הפכו לחורים שחורים (כשסופרנובה מתפוצצת היא הופכת לחור שחור או לכוכב נייטרונים). הם נמצאים לרוב בצבירים גלקטיים בני מיליארדי שנים.


הנה סרטון הסבר על הפולסר (מתורגם):

http://youtu.be/Ox9G0LvDnCw

רכבת המגלב, או בשמה המלא "רכבת ריחוף מגנטי" (MAGLEV, קיצור של Magnetic levitation) היא רכבת המרחפת מעל פס יחיד, על גבי כרית אוויר. למהירותה העצומה ולצריכת האנרגיה הקטנה שלה תורם החיכוך הכמעט אפסי שבין הרכבת לפסים.

רכבת מסוג זה פועלת על דחייה מגנטית בין מגנט שבתחתית הרכבת ומגנט נוסף שמוטמע במסילה. כך, הולך וקטן החיכוך של הרכבת בפסים, האנרגיה שדרושה לנסיעה קטנה והיא מגיעה למהירות גבוהה מאד.

רכבות מגלב מסחריות מסוגלות להגיע בקלות למהירויות של מעל 400 קילומטרים לשעה ויותר. כבר כיום יש רכבות מגלב המגיעות למהירויות גדולות אף יותר. בניסוי שנערך לפני שנים אחדות, הצליח אבטיפוס של רכבת נוסעים מסוג מגלב להגיע למהירות של כמעט 500 קילומטרים לשעה, בקו שנע בין שנגחאי ובייג'ינג שבסין. לחברה שנקראת et3 יש תכניות מדהימות לפיתוח של רכבת שתעבור את המהירות של 6000 קילומטרים לשעה!


הנה רכבת המגלב של יפאן שמגיעה למהירות של 600 קילומטרים לשעה:

https://youtu.be/41X8-RQm6rc


ונוסע שהחליט למדוד מהירות של רכבת מגלב בסין, הגיע למהירות 431 קמ"ש:

https://youtu.be/ObGVc-1HBik

כדי לגלות עצמים ממתכת הקבורים באדמה משתמשים גלאי מתכות בשדות מגנטיים. המשדר שבגלאי שולח פולס מגנטי קצר ויוצר שדה מגנטי שמתפשט במרחב וחודר לאדמה.

כשהשדה המגנטי פוגש בעצם מתכתי, מתחילים האלקטרונים שבמתכת לנוע במעין מערבולת זרם, שיוצרת שדה מגנטי חדש המתפשט החוצה ושהמקלט המובנה בגלאי המתכות מזהה בעזרתו את העצם המתכתי הקבור.

בדיוק כמו שעטלפים משתמשים בגלי קול כדי לנווט בחושך, כך מסייע השדה המגנטי לזהות את הבלתי נראה שמתחת לאדמה. כך מצליחים לאתר עצמים תת-קרקעיים, מאוצרות שהוטמנו בעבר בקרקע, דרך ממצאים ארכיאולוגיים ועד לזיהוי מוקשים צבאיים.


כך פועל מגלה מתכות (עברית):

https://youtu.be/qejH8cHjFNw


הסבר באנגלית:

https://youtu.be/41jYkRHf-As


אוצר שנמצא באנגליה בעזרת גלאי מתכות פשוט (עברית):

http://youtu.be/w9ZG962eT9A


מחפש אוצרות המשתמש בגלאי מתכות לחיפושים:

http://youtu.be/33Jc_tnnpa4


מחפשת חופים מחפשת מציאות בשקט:

http://youtu.be/8A7v5u0QSi8


כתבה על מחפשי האוצרות, המטבעות והתכשיטים (עברית):

https://youtu.be/HvTNb_U2Oww


והסבר מקיף על פעולת מגלה המתכות:

https://youtu.be/QVGlyGoLk6I?long=yes

כלוב פאראדיי (Faraday cage) הוא כלוב, תא או מקום החוסם קרינה אלקטרומגנטית. משמעות החסימה הזו היא שכשהכיסוי הסלולרי בחוץ הוא טוב, הוא לא יכול להיכנס פנימה ולכן איננו מגיע לשוהים בפנים.

זהו כלוב שקרינה חשמלית אינה חודרת אליו. בזכות החומר שממנו הוא עשוי, הכלוב מקטין את השדה החשמלי שבתוכו ל-0. כלוב הפאראדיי צריך להיות גוף סגור, שמורכב כולו מחומר מוליך חשמל, כמו ברזל, אלומיניום וכדומה.

העיקרון של כלוב פאראדיי נקרא על שם מגלה האלקטרומגנטיות מייקל פאראדיי, שהתבסס על תיאוריה של המדען הגרמני קרל פרידריך גאוס. האחרון הראה שמוליך חשמלי גורם לאיפוס של השדה החשמלי, כלומר אינו מאפשר לקרינה האלקטרומגנטית לעבור אותו.

כשמייקל פאראדיי נתקל בחישוביו של גאוס הוא החליט לבנות מעין כלוב מתכת, שלא יאפשר לשדה האלקטרומגנטי שבחוץ לחדור פנימה ויחסום את הקרינה.


#שימושים נפוצים בכלוב פאראדיי
עד היום משמשים כלובי פאראדיי בחיי היום יום שלנו. מכשירים רבים נבנו בתוך מארזי מתכת כדי למנוע שיבושים בשל השראה חשמלית של קרינה חשמלית מבחוץ.

המיקרוגל מונע מהקרינה לדלוף החוצה על ידי המבנה המתכתי שלו, שמתפקד כ... כלוב פאראדיי.

מעבדות רבות משתמשות בכלוב פאראדיי כדי לבודד את המכשירים והציוד האלקטרוני שבתוכן משדות חשמליים חיצוניים.

מקומות שונים, כמו בתי חולים וחדרי ניתוח, מונעים מהשוהים בהם קליטה סלולארית על ידי יצירה של כלוב פאראדיי זמני. חסימת הקרינה האלקטרומגנטית אל תוך כלוב הפאראדיי מונעת מהכיסוי הסלולרי שבחוץ להיכנס ולהגיע לשוהים בפנים.

גם חוסר הקליטה הסלולארית שאנו מכירים מהמעלית למשל, הוא כלוב פאראדיי.


#פעילות קצרה למחשבה:
==================
האם יש בעיה שכלוב פאראדיי יוכל לפתור לדעתכם בעולם?

האם תוכלו לחקור ולגלות עוד שימושים שעושים בכלובי פאראדיי בעולם?


הנה הדגמה של כלוב פאראדיי (עברית):

http://youtu.be/XLrmq5IPvuw?t=31s


אנשים בכלוב פאראדיי שנחשפים ולא נפגעים מחשמל מסוכן:

http://youtu.be/x7uCAvEhP1E


והסבר של הכלוב של פאראדיי:

http://youtu.be/yHfgqDcEqfA

מייקל פאראדיי בא ממשפחה דתית וענייה. בגיל צעיר הוציאה אותו אימו בבית הספר, לאחר שהמורה רצתה להלקותו. הוא עבד בכריכייה מגיל 13 וקרא בה הרבה ספרים. כשצפה בהרצאה של המדען בעל השם המפרי דיווי, שהדגים את החשמל, הוא סיכם את הרצאתו וכרך את הרשימות לספר, שאותו הגיש למדען במתנה.

המדען התרשם מהילד הסקרן וההחלטי וכשדיווי נפגע בעיניו הוא הפך את פאראדיי לעוזרו במכון המלכותי בלונדון. כשפרופסור דיווי לא הבין את האלקטרומגנטיות והקשר שלה לחשמל, פאראדיי חקר את הנושא והמציא את המנוע החשמלי הראשון בהיסטוריה!

שנים אחר כך כשדיווי ימות, יהפוך מייקל לראש המעבדה. בהמשך הוא ימציא את הגנרטור שייצר חשמל מתנועה ואת השנאי. גם כשחלה במוחו בגיל 49 והחל לאבד את זכרונו, הישגיו לא נעצרו.

בחייו הוא חקר את הקשר בין החשמל, המגנטיות והאור ונחשב מגדולי החוקרים בהיסטוריה.


הנה הקשר שגילה פאראדיי בין מגנטים לייצור חשמל ואיך הוא הביא לנו את החשמל (עברית):

https://youtu.be/Hc5LhnBbH9A



טבעת ההשראה החשמלית שמייקל פאראדיי יצר במו ידיו (מתורגם):

https://youtu.be/5HlQnEPalS4


על ניסוייו של מייקל פאראדיי:

http://youtu.be/ZuO7kJZ12g8?t=20s


הדגמה מרהיבה של המנוע הפשוט מהסוג שהגה פאראדיי:

http://youtu.be/MrGW7Fod7y0


אפשרויות נוספות למנועים הומופולריים עם סוללה:

http://youtu.be/xbCN3EnYfWU


והצצה ליומן של פאראדיי שבו העלה לראשונה את הרעיון למנוע ההומופולרי:

http://youtu.be/KD5MQL3UE6o

הקרינה התת-אדומה (Infra Red), או אינפרה-אדום, היא קרינה אלקטרומגנטית שאורך הגל שלה ארוך מאור אדום רגיל. התדר של הקרינה הזו הוא מתחת לזה של אור אדום ולכן היא תת-אדומה. פירוש המילה אינפרה (infra) בלטינית הוא "מתחת". מכאן המושג "אינפרה-אדום".

אבל מהי הקרינה התת-אדומה?

ובכן, אם האור הוא קרינה אלקטרומגנטית שנראית לעין האנושית, יש לו שני קצוות.

באחד מקצות הטווח של האור הנראה של הקרינה האלקטרומגנטית נמצא האינפרה-אדום, או הקרינה התת-אדומה.

בצד השני נמצאת הקרינה האולטרה סגולה, או מה שאנו מכנים לא פעם "אולטרה סגול".

שני סוגי הקרינה הללו לא נראים על ידי העין האנושית, אבל את קרינת האינפרה אדום ניתן לזהות לפי החום שהיא פולטת. כך גם גילה את הקרינה הזו האסטרונום הבריטי ויליאם הרשל. זה היה כשהוא הצמיד מדחום לאלומות האור בצבעים שונים, שהתפצלו במנסרה מהאור הלבן.

הרשל זיהה שהטמפרטורה במדחום עלתה, גם כשהוא מדד מעבר לאלומת האור האדום שנשבר דרך המנסרה. מה שהפליא אותו שזה היה באזור שלא נראה בו אור כלשהו. זו הייתה קרינת אינפרה-אדום.

בימינו יש לקרינה התת אדומה שימושים טכנולוגיים רבים. במכשירים לראיית לילה, למשל, משתמשים כדי "לראות" באמצעות החום של האינפרה אדום גם בחשיכה.

גם ה-remote control, השלט רחוק של הטלוויזיה משדר אותות אינפרה אדומות למכשיר הטלוויזיה שבו הוא שולט.

באינפרה אדום משתמשים גם במכשירי מדידה מתקדמים ועוד. מצלמות תרמיות מאתרות נזילות, באמצעות הבדלי החום ומקרני חום מחממים אפילו מחוץ לבית, באמצעות הקרינה התת-אדומה.

המדענים יודעים היום שבעלי חיים שונים מסוגלים לקלוט בעיניהם קרינה תת-אדומה. יכולתם לקלוט טווח תדרים רחב משל העין האנושית, מקנה להם יתרונות הישרדותיים של ממש. בזכותה הם מסוגלים לזהות מרחוק וגם בחשיכה מוחלטת, את הקרינה התת-אדומה שנפלטת מגופו של טרף פוטנציאלי. כך הם מאתרים טרף וטורפים.


זוהי הקרינה התת-אדומה (מתורגם):

https://youtu.be/Uy75w1GMAGw


כך מנצלים אותה למכשירים כמו שלט רחוק של מזגן או טלוויזיה (עברית):

https://youtu.be/gKl6n0YaO8E


כך בנוי האור המלא שאנו רואים והאינפרה אדום הוא בחלק הבלתי נראה שלו (עברית):

http://youtu.be/KhXU9D1NlOc


הכינו בעצמכם משקפת אינפרה אדום רק אל תביטו בשמש:

https://youtu.be/H2-nP2xl9Zg


ומצלמה תרמית המצלמת באמצעות אינפרה אדום:

https://youtu.be/TrjbF7xojmk

אור (Light) הוא צורה של אנרגיה. למעשה האור הוא סוג של קרינה אלקטרומגנטית שנראית לעין האנושית. האור עוזב את מקור האור ונע בקווים ישרים לעבר העיניים שלנו.

האור הוא כל קרינה אלקטרומגנטית שנמצאת בטווח הנראה, כלומר שאדם יכול לראות בעיניו. מדע האור, הנקרא אופטיקה, אומר שאפשר לראות את כל מה שבין האינפרה-אדום לאולטרה סגול, שניהם לא נראים על ידי העין האנושית של בני אדם.

זהו אור והוא מהיר. מהיר מאוד. מהירות האור, ללא הפרעה של חומרים, היא 300 אלף קילומטר בשנייה. זה שאומר שאור שנדלק בכדור הארץ ייראה בירח אחרי קצת יותר משניה. די מהר, לא?

אם אתם לא מבינים כמה מהיר האור, אז נאמר לכם שזה כל כך מהר שקשה לכם לתפוס את המהירות הזו של האור. דמיינו מישהו שעובר בשנייה אחת בלבד מרחק ששווה ל-1,000 פעם המרחק מתל אביב לאילת.

זה מרחק אדיר ואת כל זה האור גומע בשנייה אחת בלבד!


מהו אור - באנגלית קלה?

https://youtu.be/1PsHHKwtXQU


הסבר מפורט ומתורגם על האור ומהו אור (מתורגם):

http://youtu.be/IXxZRZxafEQ


כך התפתחה ההבנה של האור לאורך ההיסטוריה (מתורגם):

https://youtu.be/J1yIApZtLos


כך רואה העין את האור (מתורגם):

http://youtu.be/KhXU9D1NlOc


וכך האור מעניק לנו את הצבעים (מתורגם):

http://youtu.be/b5JgooGgwtQ

כמו כל הגלים האלקטרומגנטיים, גם גלי הרדיו מתפשטים במהירות האור.

זה אומר שאם אנו שולחים מסרים בגלי רדיו, לכוכב שנמצא 17 שנות אור מכדור הארץ, הם יגיעו אליו בעוד 17 שנים.

אגב, גלי רדיו גם לא זקוקים לחומר על מנת להתפשט בחלל, מכיוון שהם נעים בשדות אלקטרומגנטיים, גם בריק. כך יכולים האסטרופיזיקאים לחקור את החלל בעזרתם, כבר שנים רבות.

כי מאז שנות ה-60, מעבירים חוקרים אותות רדיו לחלל החיצון ובמקביל, משתמשים באנטנות מיוחדות, כדי "להאזין" לגלי רדיו מהחלל ולנסות לפענח אותות רדיו שנקלטים משם, אולי הם צופנים מסרים מציביליזציות רחוקות בכוכבים רחוקים.


כך פועלים גלי רדיו (מתורגם):

https://youtu.be/J_Ut2b84PLg


והסבר על שימוש בקרינה אלקטרומגנטית לחקר החלל והיקום (מתורגם):

https://www.youtube.com/watch?v=i7930fj3T54

הפרדת מתכת במגרשי גרוטאות (Scrap yards) מתבצעת באמצעות אלקטרומגנטים ענקיים. כל מגנט מושך מתכת מסוג מסוים, מה שמאפשר בכל פעם למשוך מבין ערימות של פסולת מתכת, רק את מה שרוצים.

בצורה כזו מאפשרים האלקטרומגנטים להפריד בין ברזל לפלדה למשל. העוצמה האדירה שלהם מאפשרת להם לשלוף מהערימות ולשאת גם קורות פלדה וגרוטאות ברזל במשקל אדיר של טונות.

כשרוצים להשליך את המתכת שנשלה, אל הערימה הייעודית שלה, כל מה שנדרש מהמפעילים הוא להפסיק את זרם החשמל והמגנט מופסק ומשחרר את המטען הכבד שלו.


הנה אלקטרומגנט מרים חלקי מתכת בקלות:

https://youtu.be/2nY2i_L68jA


שלושה מגנטים בבת אחת:

https://youtu.be/F3mY44POVEo


מנוף ממוגנט מרים מנועים כבדים:

https://youtu.be/BQA5VDXE7ts

מהיכן בא החום של המיקרוגל לחימום האוכל?
איך עובד המיקרוגל?


האור מחמם תמיד, כיוון שיש בו קרינה. לכן אפילו אוכל שיונח באור השמש יתחמם לאיטו. אבל גלי המיקרו הם גלים אלקטרו-מגנטיים, שיש בהם קרינה חזקה במיוחד. הם מסוגלים לחמם מזון הרבה יותר מהר מאור השמש וגם להפשיר אוכל קפוא במהירות. כיצד זה קורה?

הפעולה של המיקרוגל, אם נסביר אותה בצורה פשוטה, היא שגלי המיקרוגל דוחפים את מולקולות המים שבאוכל ובכך מחממים אותו.

במיקרוגל משתמשים במגנטרון, מתקן שמייצר גלי רדיו קצרים, שהם גלי המיקרוגל. הגלים מובלים למתקן דמוי מאוורר שדואג לפזר אותם בחלל המכשיר. הם כמובן פוגעים במזון שהונח בו. מכאן יוצרת המגנטיות של גלי הרדיו להטחה עצומה של מולקולות המים שבאוכל מצד לצד ופגיעה שלהן זו בזו מיליארדי פעמים בשניה.

הפגיעה של המולקולות זו בזו וכולן בכולן יוצרת חיכוך מטורף, שיוצר חום גבוה מאד. החום הזה אחראי לחימום המהיר כל כך שבזכותו האוכל שלנו מתחמם ומופשר כל כך מהר במיקרוגל. בתיאבון!

אגב, שמו של המיקרו-גל נובע מהגלים הקצרים, גלי המיקרו שהוא מייצר ושאחראים להתחממות המהירה של המזון.


כך עובד המיקרוגל:

http://youtu.be/MqsDPmnPKEk


כך מחמם המיקרוגל את המזון:

http://youtu.be/FGdwEPEU61U


והסבר מפורט על איך עובד מיקרוגל (מתורגם):

http://youtu.be/yujaL-u_h6I

מכשירים לראיית לילה (Night vision devices) משמשים כדי לאפשר צפייה בחשיכה וזיהוי של עצמים, בעלי חיים ובני אדם.

ישנם כמה סוגים של מכשירי ראיית לילה.

מא"כ, קיצור של "מגבר אור כוכבים" - מתבסס על מערכת אופטית שמזכירה בצורתה מעין משקפת. האור בלילה מגיע בעיקר מהירח והכוכבים ועקב מיעוט האור, הראייה שלנו בלילה מוגבלת. עדשות שונות במערכת הטכנולוגית הזו מאפשרות לחזק את אור הכוכבים והירח ולצפות בחשיכה.

הראייה הליילית הזו אינה כוללת צבעים אלא אור ירוק הנראה על מסך. שיטה זו מנצלת את העובדה שרגישות העין האנושית באור ירוק היא מקסימלית.

טכנולוגיה מבוססת חום - האפשרות "לראות" בחושך בטכנולוגיה תרמית מסתייעת בחום הנפלט מכל עצם ומכל בעל חיים. אבל זה לא קורה סתם אלא באמצעות באמצעות קרינה תת-אדומה שאותה לא ניתן לראות ללא ציוד מתאים.

באמצעות הקרינה התת-אדומה, קרינת האינפרה אדום, אפשר לאתר ולצפות גם בחשיכה. הקרינה התת-אדומה (Infra Red), או אינפרה-אדום, היא קרינה אלקטרומגנטית. קראו עליה בתגית "קרינה תת אדומה".

מצלמות תרמיות מאתרות היום באופן דומה נזילות בצנרת בלתי נראית, העוברת עמוק באדמה או בקירות מבנים. באמצעות הבדלי החום שבין המים הנוזלים והסביבה יכולה מצלמה כזו לאתר את מקום הנזילה.

מכל מקום, ההבנה שהקרינה הזו יכולה לאפשר ראיה ליילית באה מעולם בעלי החיים ומלמידה מהטבע, מה שנקרא ביומימקרי. המדענים זיהו מזמן שבעלי חיים שונים מסוגלים לקלוט בעיניהם קרינה תת-אדומה.

היכולת הזו של בעלי חיים לקלוט טווח תדרים רחב משל העין האנושית מקנה להם יתרונות הישרדותיים. בזכותה הם מסוגלים לזהות מרחוק וגם בחשיכה מוחלטת, את הקרינה התת-אדומה שנפלטת מגופו של טרף פוטנציאלי וכך הם מאתרים אותו וטורפים. כך אחרים יכולים להגן על עצמם מטורפים בחשיכה, המתקרבים אליהם.

ממש כמוהם נעזרים חיילים וצבאות שונים במכשירי ראיית לילה, כדי לאתר כוחות אוייב בחשיכה ולפגוע בהם בטרם יותקפו הם.


#סוגי מכשירים לראיית לילה
בין אמצעי התצפית הליילית המשמשים לצרכים צבאיים וביטחוניים יש משקפות לילה (Goggles), כוונות אופטיות לכלי נשק וכוונות טנקים, מצלמות, כוונות טלסקופיות וטלסקופים.

שימוש אזרחי עושים בעיקר במצלמות אבטחה ומשקפות.


הנה ראיית הלילה וסוגי המכשירים לראיית לילה (עברית):

https://youtu.be/_c3duNyKQf0


איך פועלות השיטות לראיית לילה:

https://youtu.be/xyLEyAnF8-Q


מצלמות תרמיות חדישות המכונות ENVG:

https://youtu.be/2v0YrtkwUDQ


מישהו שבנה משקפת אינפרה אדום בעצמו:

https://youtu.be/I1xvc-nfI9U


עוד על טכנולוגיית ה-NVD מבוססת אור הכוכבים:

https://youtu.be/CP6wofWfUws


וכך בנוי האור המלא שאנו רואים והאינפרה אדום הוא בחלק הבלתי נראה שלו (עברית):

http://youtu.be/KhXU9D1NlOc

ודאי שמתם לב לא פעם שניתן להצמיד מגנטים בקלות זה לזה והם ממש נמשכים אחד לשני ונצמדים, אלא שאם מסובבים את הכיוון שלהם הם דוחים אחד את השני ולא נצמדים כלל!

מהי התופעה המגנטית? - מדובר על תופעה של חומרים המפעילים על חומרים אחרים כוחות של דחייה או משיכה. הסיבה היא שלכל חומר יש מגנטיות, באמצעות השדה המגנטי שלו. בחומרים רבים השפעת השדה המגנטי היא כה חלשה שקשה להבחין בה, אלא אם מצוידים בציוד מיוחד למדידה, אך בחומרים מסוימים, כמו ברזל, מתכות שונות ומינרל המגנטיט, השדה המגנטי הוא כה חזק שההשפעה ניכרת ואף חזקה.

למגנטים יש שימושים רבים בטכנולוגיה. המוכר ואחד הוותיקים שבהם הוא המצפן, המשתמש בשדה המגנטי של כדור הארץ כדי להצביע על הצפון והדרום.


הנה סרטון עם ניסויים במגנטים (עברית):

http://youtu.be/6v6Jxece_m4


על השדה המגנטי ומגנטים הנמשכים ודוחים אחד את השני (מתורגם):

http://youtu.be/RUrEJuCDgBo

מייקל פאראדיי (Michael Faraday) היה חוקר יוצא דופן בהיסטוריה האנושית. הוא נחשב לאחד מאנשי המדע החשובים בהיסטוריה, וזאת על אף שלא זכה ללמוד באוניברסיטה.

כן, בניגוד לחוקרים שרוכשים השכלה ואז חוקרים, האיש לא רכש השכלה מדעית של ממש והידע שלו במתמטיקה היה מועט. למעשה, הוא היה בן עניים שנאלץ לעבוד בעבודות קשות לפרנסתו וכדי לפרנס את משפחתו.

במהלך עבודתו ככורך ספרים הוא קרא כמעט כל ספר שעבר תחת ידיו. כשביקר בהרצאות של מדען מפורסם בשם המפרי דייווי הוא כתב כרך שלם, של כל תוכן ההרצאות ושלח למרצה המדען.

כשהמדען דייווי, שמעט הסתייג ממנו בתחילה, נפצע בתאונת מעבדה, נפגעה ראייתו והוא התקשה לכתוב. אז החליט לתת למייקל הצעיר הזדמנות ולקח אותו בתור כותב פתקים ומסכם של מה שהמדען חשב, הסיק וגילה. דיווי התרשם מהבחור וכשאחד מעובדי המעבדה פוטר, הוא הציע לפאראדיי לעבוד במעבדה בתור אסיסטנט לכימיה.

די מהר התלמיד עלה על המורה. כי במהלך העבודה פאראדיי החל ללמוד מדע בעצמו. הסקרנות האינסופית שלו והתשוקה לידע ולמדע, ביחד עם חריצות ותבונה נדירים, אפשרו למייקל פאראדיי ללמוד במהירות, כמעט בעצמו, את כל מה שצריך ואף יותר.

הוא היה עקבי ועקשן. שוב ושוב הוא ערך ניסויים במעבדה, בחן ולמד איפה טעה, שיפר וחזר על הניסוי המתוקן, עד שקיבל את התוצאה שצפה.

כך הוא בנה למשל את הדינמו - המנוע החשמלי הראשון אי-פעם. בתגית "מנוע הומופולרי" תוכלו לראות כיצד הבין את הכוחות האלקטרומגנטיים כבר ב-1831 והביא את האנושות לעידן המנוע החשמלי.

תגליותיו של פאראדיי הפכו את החשמל, שאנו מרבים להשתמש בו כל כך הרבה, למקור אנרגיה עיקרי וזמין לכולם. החשמל הוא אחד הגורמים החשובים למהפכה התעשייתית של אירופה.

פאראדיי שהיה בעצם כימאי, נודע מאז כאחד מגדולי הפיזיקאים וכראשון שהבין את האנרגיה החשמלית.

בתחומים של המגנטיות והחשמל פאראדיי נחשב לחוקר החשוב ביותר בהיסטוריה. הניסויים הרבים שעשה בחייו תרמו רבות לתחומי האלקטרומגנטיות והאלקטרוכימיה. הם גם אפשרו לו לנסח את חוק פאראדיי ולהמציא את מבער הבונזן. הוא גם מי שניסח את שיטת האלקטרוליזה להפרדת כימיקלים על ידי זרם חשמלי ועוד.

הענווה של פאראדיי הייתה גם היא נדירה. תגליותיו והמצאותיו הקנו לו פרסום רב, אך הוא סירב לכיבודים. הוא דחה את תואר האבירות ותואר סר שהוצעו לו מבית המלוכה, בטענה שהוא מעדיף להיקרא עד יומו האחרון "רק מר פאראדיי".

גם להצעה שקיבל פעמיים, להיות לנשיא החברה המלכותית, תפקיד ותואר מהחשובים בקהילה המדעית של האימפריה הבריטית, הוא ענה בשלילה שוב ושוב.


הנה בקצרה על תולדות חייו של מייקל פאראדיי, ממציא החשמל:

http://youtu.be/dNXdF12U4wo


טבעת ההשראה החשמלית שמייקל פאראדיי יצר (מתורגם):

https://youtu.be/5HlQnEPalS4


סרט מומלץ בשני חלקים, שבו מוצגת דרכו של פאראדיי אל המחקר המדעי, גילוי האלקטרומגנטיות ובניית המנוע החשמלי הראשון בהיסטוריה.

חלק א':

http://youtu.be/TEVEBzNSwTU


חלק ב':

http://youtu.be/yVDHKKTC4tA


סיפורו של מייקל פאראדיי והמצאת החשמל לילדים (עברית):

https://youtu.be/OmfypSQlx-A?t=1m20s&longyes

מצב הצבירה (States of matter) הוא אחד מהמצבים הבסיסיים והעיקריים של החומר, כמו שהוא בטמפרטורות שונות.

מצבי הצבירה המוכרים ביותר הם מוצק, נוזל וגז, כשישנו עוד מצב צבירה הנקרא פלזמה.

בטמפרטורה מסוימת יעבור חומר ממצב צבירה אחד לשני.הטמפרטורה הזו נקראת טמפרטורת מעבר.

להבנה לעומק של הנושא היכנסו לתגית "מצבי צבירה".


הנה מצבי צבירה וטמפרטורת המעבר (עברית):

https://youtu.be/vFZ58338BbM


על החלקיקים של החומר במצבי הצבירה השונים:

https://youtu.be/unmEVTBHAEM


והפלזמה (מתורגם):

https://youtu.be/tJplytSR-ww

רבים לא יודעים שבסוף חייו ניסה הממציא הגאון ניקולה טסלה, לפתח "קרני מוות" (Death Rays). זוהי המצאה שהייתה אמורה להיות מסוגלת לפוצץ מטוס באוויר, טנקים בשדה הקרב ואפילו צוללות מתחת לפני הים.

כשהרעיון נבט בראשו של טסלה הזקן והוא פרסם אותו בעיתונות, הוא זכה לביקורת קטלנית על קרני המוות הללו, בעיקר כיוון שלא יכול היה להציג דבר מלבד רעיון ראשוני וכנראה גם ללא בסיס הנדסי או מדעי של ממש.

ואכן, קרני המוות מעולם לא פותחו על ידי ניקולה טסלה ומלבד פרסומם כרעיון הוא לא הספיק ליישם בחייו דבר בתחום זה.

אבל באופן אירוני, הצליח טסלה לחזות את העתיד או לפחות את הצד המשונה שלו. המדע המודרני הכמעט בידיוני גילה מאז את קרני המוות, בעת שפיתחה ארצות הברית את תכנית ההשמדה של טילים רוסיים בחלל.

התכנית, שזכתה לשם "מלחמת הכוכבים", התבססה על השמדה באמצעות קרניים דומות ולבסוף התגלתה כלא מעשית. ואולי היא דווקא כן אפשרית, שכן כיום טוענים ההיסטוריונים ש"מלחמת הכוכבים" היה אחת הסיבות להתמוטטות הגוש הקומוניסטי ומירוץ החימוש הגרעיני. כך שבעצם קרני המוות הללו השמידו מעצמת-על עוד בטרם הופעלו בכלל...

מכל מקום, הטכנולוגיה הצבאית בימינו יודעת לעשות דברים רבים שהם מתקדמים מאד, כמו הנשק הסקלרי שמתבסס על אנרגיה אלקטרומגנטית חזקה פי כמה מאבק שריפה לירי של פגזים.

קרני מוות, שפעלו כנשק לייזר ימי, פותחו למשל על ידי ארה"ב ובריטניה. בשנות ה-80 הבריטים כמעט והשתמשו בהן במלחמת פוקלנד, כדי לסנוור טייסים של ארגנטינה, יריבתה של אנגליה בעימות.

ארצות הברית ממשיכה לפתח נשק כזה ובשנים האחרונות דווח על כך שהוא מתחיל להיות מעשי.


הנה קטע ממשחק שבו יורים קרני מוות מ"מגדל טסלה" שהמציא ניקולה טסלה:

https://youtu.be/gm41frzxtFM


חששות של אנשים שפיצוץ שאירע בארה"ב היה תוצר של תקלה בקרני מוות שמפתח הצבא:

http://youtu.be/h_0WYF6dT6M


דיווח מהשנים האחרונות על כך שלארה"ב כבר יש נשק מסוג זה שפוגע במטוסים:

http://youtu.be/bTCQvhlz4L8


הפוטנציאל של הלייזר להיות כלי הלוחמה הבא של חיל האוויר ולעשות טוב להרתעה ובלית ברירה גם לעת קרב (עברית):

https://youtu.be/bFBl4TWduJ8


מטוס בואינג מצויד במערכת ירי לייזר להשמדת טילים:

http://youtu.be/6w-ql8msl0U


וסרט רוסי עם תרגום על ההמצאה המפחידה של טסלה:

https://youtu.be/Bewore4Tl9M?long=yes

קרינה (Radiation) היא תופעה פיזיקלית (למעשה כמה תופעות דומות), של אנרגיה הנפלטת ומתפשטת מחומר אל סביבתו.

אחד ההסברים או התיאורים המוצלחים של הקרינה הוא של גל מחזורי היוצא מהחומר ומתפשט במרחב שמסביבו.

לחילופין, ניתן להסביר את הקרינה כפליטת חלקיקים נושאי אנרגיה מהחומר והתפשטות שלהם מסביב.

בין סוגי הקרינה המוכרים ביותר ניתן למנות את האור על שלל צבעיו (כן, צבע הוא קרינה), את קרינת הרנטגן, הקרינה האולטרה סגולה (בעברית: קרינה על-סגולה) והקרינה האלקטרומגנטית לסוגיה, כולל קרינת רדיו, קרינת מיקרוגל וקרינת האינפרה אדום (קרינה תת-אדומה) שאנו מרגישים בתור חום.

יש גם את קרן הלייזר, סוג של קרינה ממוקדת, אם כי בלתי נראית, של אור או מולקולות.

ויש סוגי קרינה פחות מוכרים, כמו זו של גלי הקול (קרינה אקוסטית), קרינת אולטרה סאונד וגלים סייסמיים, קרינת החלקיקים (קרינת אלפא, קרינת בטא, קרינת גמא, קרינת ניטרונים וקרינה מייננת, המסוגלת לשחרר אלקטרונים מאטומים ומולקולות וגורמת ליינון שלהם), הקרינה של גלי הכבידה (קרינת כבידה) ועוד.

הולכה, הסעה וקרינה הן הצורות שבהן אנרגיה מתפשטת. אבל הקרינה, כמעט תמיד ובניגוד להולכה והסעה, לא זקוקה לחומר כדי לעבור. לפיכך קרינה מסוגלת להגיע ולעבור מהשמש ומהכוכבים ועד אלינו בכדור הארץ, דרך החלל, שהוא כידוע ריק מחומר לגמרי.

לפירוט סוגי הקרינה ומאפייניה ראו בתגית "קרינה".


הנה סוגי הקרינה והסכנות שבה (מתורגם):

https://youtu.be/zI2vRwFKnHQ


הסבר מושג הקרינה:

https://youtu.be/Zw0pHT47AAU


קרינת השמש (עברית):

https://youtu.be/nPsk0jMsxIc


קרינה אלקטרומגנטית (עברית):

https://youtu.be/qZRcIZ17w3g


למה בעצם הקרינה מסרטנת (עברית):

https://youtu.be/Fa0OceTSPBU


וזוהי הקרינה הגרעינית:

https://youtu.be/IVtwfSBSLtI

אנו מכירים את מצבי הצבירה של מוצק, נוזל וגז. אבל בין מצבי הצבירה ישנו מצב צבירה שכמעט ולא מוכר והוא נקרא פלזמה (Plasma), או פלסמה.

למעשה, פלזמה היא מצב הצבירה הרביעי. פלזמה הוא מצב צבירה של אנרגיה גבוהה מאד. ההבדל בין פלזמה לבין מצבי הצבירה האחרים הוא שבנוסף לאטומים נייטרלים, מצב בו מספר האלקטרונים הקשורים לכל גרעין הוא זהה למספר הפרוטונים בגרעין, חומר במצב פלזמה מכיל חלקיקים טעונים חשמלית (אלקטרונים, פרוטונים ויונים חופשיים), שהם חופשיים. החלקיקים הללו מושפעים בצורה משמעותית משדות אלקטרומגנטיים.

אם מעבר מגז לנוזל נקרא עיבוי ומעבר מנוזל למוצק נקרא התמצקות או הקפאה, המעבר ממצב צבירה של פלזמה לגז נקרא רקומבינציה.


הנה הסבר הפלזמה (מתורגם):

https://youtu.be/tJplytSR-ww


כך מייצרים פלזמה מענבים במיקרוגל (עברית):

https://youtu.be/J4GQsIdU_q0


ואחד המחזות היפים בחשמל - כדור הפלזמה (ללא מילים):

https://youtu.be/S-6eO0faMn8

צילומי רנטגן הם צילומים שמשתמשים בקרני רנטגן, קרניים בעלי כושר חדירה גבוה מאד, הידועות גם בשמן המקורי "קרני X" (באנגלית: X-rays). צילומים אלו מציגים תמונה חצי-שקופה של הגוף, כשהשלד והשיניים נראים היטב, בעוד ששאר המרכיבים, כמו בשר ורקמות שונות, נראים שקופים כמעט לגמרי.

צילומי הרנטגן משמשים בדרך כלל כדי לבחון את פנים הגוף החי למטרות רפואיות. לקרני הרנטגן יש קרינה באורך גל כה קצר, שהן יכולות לעבור דרך חומרים "רכים" כמו רקמות חיות, בשר חי, עץ וכדומה. כך ניתן לראות את המרכיבים הקשים שבפנים הגוף, מבלי שהרופאים צריכים לנתח את המטופל. השיקוף מוצג על לוח הצילום בצורה של נגטיב - החלק השקוף הוא כהה, בעוד שכל המרכיבים הקשים, דוגמת השלד והשיניים, הם בהירים.

כך ניתן לצפות בצילומי הרנטגן בפנים הגוף ולבחון את מצבו של השלד, הנראה בהם היטב, דרך הגוף הנראה שקוף כמעט לחלוטין. בדרך זו יכולים הרופאים לזהות שברים בעצמות, בעיות בשיניים, עצמים קשים שנבלעו וכדומה.

צילומי הרנטגן הם כלים חשובים מאד ברפואה המודרנית והרופים משתמשים בהם המון, במקרים שעליהם לאבחן ולאתר פגמים בעצמות, מצב השיניים, עצמים שילדים בלעו ועוד.


כך התגלו קרני הרנטגן (עברית):

https://youtu.be/vSCatc-O-DI


כך זה פועל עם קרני הרנטגן (מתורגם):

https://youtu.be/ydbEI23XieA


עוד סרטון שמסביר מצוין את סודן של קרני X (מתורגם):

https://youtu.be/gsV7SJDDCY4


קליפ שכולו עשוי מצילומי רנטגן מעובדים:

http://youtu.be/X1O72dFKDwA


ומיסטר בין והדובי שלו בחדר הרנטגן:

http://youtu.be/bMcQ4U_U6n4

בשאנגחאי שבסין נבנתה רכבת המגלב (קיצור של המילים MAGnetic LEVitation) המהירה ביותר בעולם. המגלב, רכבת הריחוף המגנטי, היא רכבת שבמקום לנסוע על פסי רכבת היא מרחפת מעל מסילת הרכבת, בלא שהיא זקוקה לגלגלים. הנעת הרכבת בשיטת ריחוף מגנטי היא בעזרת כוח אלקטרומגנטי. כוח זה נוצר באמצעות מגנטים ואלקטרומגנטים שדוחפים את הרכבת כלפי מעלה מהמסילה ואחרים שדוחפים את הרכבת קדימה, בהתאם להוראות נהגי הרכבת.

רכבת ריחוף מגנטי, שמפותחת בגרמניה מאז שנות ה-30 של המאה הקודמת, נוסעת במהירות גבוהה יותר מרכבות רגילות שנוסעות על גלגלים ולכן היא הרכבת המהירה ביותר בעולם. בניסויים הגיעו רכבות מגלב למהירויות של כמעט 600 קמ"ש. העובדה שאין מגע פיזי בין הרכבת למסילה מונעת חיכוך ביניהן ולכן הנסיעה מהירה וחלקה מאד. חסרונה של רכבת זו שהיא גורמת רעש גדול יותר מבחוץ ובנייתה היא יקרה הרבה יותר.


הנה התכנית המקורית של הרכבת המהירה בתבל:

http://youtu.be/tOK1goFBWQM


על רכבת המגלב:

http://youtu.be/SUBUTo82EQw


נסיעה בתוכה:

http://youtu.be/PTo-krTSZBA


והטכנולוגיה של רכבת המגלב:

http://youtu.be/aIwbrZ4knpg