כיפת השמים היא כעין כיפה שמונחת מעל לכדור הארץ. זהו חציו של כדור דמיוני שמרכזו הוא מרכז כדור הארץ. בזמן העתיק האמינו בני תרבויות עתיקות שהכוכבים פרושים בכיפת השמיים ונמצאים במרחק זהה מכדור הארץ. כיום אנו יודעים שכיפת השמיים היא מושג דמיוני. היא משמשת בתחומי האסטרונומיה והניווט, בעיקר לצרכי צפייה בגרמי השמיים ומציאת הדרך והניווט על גבי כדור הארץ.

מושג כיפת השמיים מסייע לדמות עצמים בחלל, כאילו הם סובבים סביב הקוטב השמיימי במהלך היממה. על פי הדמיון הזה תיראה השמש כזורחת במזרח ושוקעת במערב. כמוה גם כוכבי הלכת, הירח והכוכבים בכלל.


הנה תיאור גרפי של כיפת השמיים:

http://youtu.be/2-TtcfmbrkI


וכיפת השמיים במהלך יממה קייצית אחת:

https://youtu.be/aL48El47EPQ

למעשה הכוכבים אינם מנצנצים. כשקרני האור שלהם מגיעות אלינו, הן נשברות באטמוספרה של כדור הארץ, תופעה שנקראת "שבירת אור באטמוספרה" (Atmospheric refraction). כשהאטמוספרה שוברת את קרני האור המגיעות מהכוכבים, היא גורמת להן להגיע לעינינו כשהן שבורות או מקוטעות. לפיכך נראה לנו שהכוכבים מנצנצים.

את ההסבר המדעי לכך נתן חוק סנל, שניסח במאה ה-17 המתמטיקאי ההולנדי וילברורד סנל. הוא הסביר שהסיבה לכך היא שבירת קרני האור, כשהן עוברות דרך תווך עם מהירות אור אחת לתווך בעל מהירות אור אחרת.


הנה הסבר פשוט שכולל הדגמה בעזרת מים, של האור המנצנץ עם שבירת קרני האור:

http://youtu.be/_-GfIT6jK44


הסבר פשוט לילדים:

https://youtu.be/KeDmhFoJPU0


הסבר מדעי של נצנוץ הכוכבים על פי חוק סנל בפיזיקה:

http://youtu.be/kc2o73FyN3I?t=7m23s


וזו גם הסיבה שהשמש נראית כך בשקיעה:

https://youtu.be/sPBuZ_DNKT4

מי שהביטו במשך דורות אינספור בשמי הלילה וניסו להבין את הסדר הנסתר או הקשר בין נקודות האור המרצדות שלמעלה, קיבלו את התשובה ממפות כוכבים (Star charts) קדומות.

כי מפות הכוכבים, המלוות את האנושות כבר עשרות אלפי שנים, הן הניסיון האנושי הקדום ביותר לתת משמעות לשמיים שמעלינו ולהפוך את האינסוף המסתורי שבו למשהו שניתן להבין ולנווט בו ובאמצעותו.

ההיסטוריה המרתקת של מפות הכוכבים מתחילה עוד בתקופה הפרהיסטורית, כשאבותינו הקדמונים חורטים, לפני יותר מ-32 אלף שנה, את קבוצת הכוכבים אוריון על שן עשוית שנהב של ממותה. תגלית מדהימה זו, שנמצאה בגרמניה, מעידה על הקשר העמוק שהיה לאדם הקדמון עם השמיים. גם במערות לאסקו ולה טטה דו ליון בצרפת, נמצאו עדויות למיפוי השמיים, כולל ציורים של קבוצות הכוכבים כימה ושור.

התפתחות נוספת במיפוי השמיים התרחשה בעת העתיקה. זה היה בסין של תקופת המדינות הלוחמות, כשנוצרה המפה ההיסטורית המתועדת הראשונה בהיסטוריה. במקביל, גם בתרבויות מצרים ובבל פיתחו אז שיטות משלהם למיפוי השמיים.

אך המהפכה האמיתית הגיעה במאה ה-2 לפני הספירה, עם האסטרונום היווני היפרכוס (Hipparchus). האיש לא רק מיפה באופן שיטתי כ-850 כוכבים, אלא גם גילה את תופעת נקיפת ציר כדור הארץ והמציא את האצטרולב - מכשיר ניווט שעתיד לשנות את פני הניווט הימי למאות שנים קדימה.

מי שימשיך את המסורת המדעית הזו יהיה תלמי (Ptolemy), כשיצר את "אלמגסט" (Almagest), הקטלוג המקיף הראשון של השמיים.

ההתקדמות הזו תתרחש בימי הביניים בכיוון מזרח, עם תרומות משמעותיות של אסטרונומים פרסים וסינים. בשנת 705 לספירה נוצרת מפת דונהואנג (Dunhuang) המרשימה. מפה זו תיעדה 1,345 כוכבים באופן מדויק והיא מעידה באופן מרהיב על יכולות המיפוי של בני התקופה.

הטכנולוגיה המודרנית של ימינו מאפשרת ליצור מפות כוכבים מדויקות ודינמיות. באמצעות טכנולוגיות עדכניות המפות הללו הן דינמיות ומשתנות בזמן אמת, כשהן מתאימות את עצמן במדויק לתנועת כדור הארץ והכוכבים. לחובבי אסטרונומיה יש כיום אפליקציות לסמארטפון, המציגות את מפות הכוכבים בדרכי תצוגה, לימוד וזיהוי ידידותיות וקלות באופן חסר תקדים.

ועדיין, למרות כל הקדמה הטכנולוגית של המאה ה-21, נשארו עדיין בעולם המיפוי של גרמי השמיים הקסם והפליאה שחשו אבותינו כשהביטו אל השמיים. מפות כוכבים ממשיכות גם בימינו לשמש כגשר בין האדם המנסה לסדר ולארגן את הידע על האינסוף שמעליו. המפות הללו מאפשרות למתעניינים את ההבנה המתווכת שבין העין האנושית הקטנה ליקום העצום ולטריליוני הכוכבים והשמשות המאירות שבו.


הנה הסבר על מפות הכוכבים והניווט לפיהן (עברית):

https://youtu.be/ISAud9a6Owg


במשך אלפי שנים ניווטו באמצעות מפות הכוכבים (עברית):

https://youtu.be/m8bDCaPhOek


אפליקציית מפת כוכבים שמחליפה את מפות הכוכבים המסורתיות (עברית):

https://youtu.be/VyDRBQGDI-A

סרטון ארוך עם הסברים על מפות הכוכבים ועל קבוצות הכוכבים עצמן (עברית):

https://youtu.be/ZenMpNEH6qc?long=yes


והסבר על השימוש בכוכבים וקבוצות הכוכבים בניווט:

https://youtu.be/Bh5kHTBr0gU?long=yes

קבוצת כוכבים היא אוסף של כוכבים שנראים לצופה מכדור הארץ כקרובים זה לזה.

זיהוי צורות בכוכבים הוא עתיק וקיים מאז ימי קדם. הבסיס לקבוצות הכוכבים העתיקות הללו היה של קווים דמיוניים ששרטט האדם הקדום בדמיונו, בין נקודות האור של הכוכבים הנראים קרובים זה לזה ומוארים באופן דומה.

משום שבני האדם מזהים וזוכרים צורות הפך זיהוי של קבוצות כוכבים לבעל משמעות בשביל בני האדם. הן שורטטו באטלסים האסטרונומיים העתיקים ובני אדם נהגו להיעזר בהן לניווט על פני האדמה.

כאמור, אין כל קשר אמיתי בין הכוכבים בכל קבוצה. המרחקים העצומים שבין הכוכבים בקבוצה הם גדולים מאד ואם היינו מביטים בכוכבים ממקום אחר בחלל, לא היינו רואים את קבוצות הכוכבים המוכרות לנו כל כך ובמקומן סביר שהיו מופיעות צורות אחרות.

בשל העובדה שקבוצות הכוכבים משתנות במקומות שונים בעולם ובעונות שונות בשנה, שימשו קבוצות הכוכבים כלי שימושי למדידה של זמן ומיקום בעולם העתיק. עד להמצאת אמצעי הניווט והשעונים, הידע והשליטה בגרמי השמיים היו כלים חשובים ביותר לזיהוי כיוונים ולמדידת זמן.

ביוון העתיקה תיאר החוקר תלמי 48 קבוצות כוכבים בשמיים. כיוון שתלמי השאיר חללים וכוכבים רבים בין הקבוצות, מוכרות כיום 88 קבוצות כאלה, בנוסף, נוספו עוד 12 קבוצות כוכבים בחצי הדרומי של כדור הארץ, שאליו לא הגיעו היוונים הקדמונים.

היכרות עם הקבוצות בתגית "קבוצות כוכבים".


הנה קבוצות הכוכבים של העגלה הגדולה, הדובה הגדולה, העגלה הקטנה, קסיופאה, סיפיוס, דראקו הדרקון, פרסיוס ואנדרומדה:

http://youtu.be/eXQSTHP88uk


על קבוצות הכוכבים ומשמעותן:

http://youtu.be/uKXBtWHExwQ


כבר לפני אלפי שנים ניווטו כך (עברית):

https://youtu.be/m8bDCaPhOek


והסבר על השימוש בכוכבים וקבוצות הכוכבים בניווט:

https://youtu.be/Bh5kHTBr0gU?long=yes

"שביל החלב" היא הגלקסיה שלנו, שקיבלה את שמה מהמראה שלה בשמי כדור הארץ - מעין פס אור בהיר שנמתח לכל אורך השמיים. זוהי מערכת עם מיליארדי כוכבים שבה נמצאת גם מערכת השמש שלנו.

אם רוצים להבין כמה גדול הוא היקום, כדאי לזכור שגלקסיית "שביל החלב" היא אחת ממאות מיליארדים רבים של גלקסיות הקיימות ביקום. בין הכוכבים שבשביל החלב גם ענני גז ואבק בין-כוכבי. במרכזה של הגלקסייה קיים על פי הערכות המדענים חור שחור עצום מימדים.

האגדה יוונית קדומה מספרת ששביל החלב נוצר כשזאוס הערים על אשתו, האלה הרה ושיכנע אותה להניק את הרקולס, שאך זה נולד. אך משהיא גילתה את זהותו של התינוק היונק, כבנו הלא חוקי של זאוס, היא שלפה את השד מפיו היונק וזרם של חלב ניתז באוויר - הוא "שביל החלב".


הנה הסבר על היווצרותה של גלקסיית "שביל החלב" (מתורגם):

http://youtu.be/Fcetyuz8uKA


מה שנמצא בלב הגלקסיה שלנו (מתורגם):

http://youtu.be/tUMgV-z1im0


מבט אל שביל החלב בלילה חשוך במדבר (סרטון קפיצות זמן):

https://youtu.be/KySThq5CxLI


"מתחת לשביל החלב" של להקת The Church - שיר מקסים:

https://youtu.be/pWxJEIz7sSA


הסבר על שביל החלב לילדים (עברית):

https://youtu.be/nGK1yEQSq9Q?long=yes


והביטו כמה יפה בשביל החלב:

https://youtu.be/d430I3XGVxE?qr=yes

ישנם ויכוחים בין המדענים לגבי ההיווצרות של הירח והאבולוציה של הירח בהמשך. אחת התיאוריות המקובלות גורסת שהירח נולד במקביל לכדור הארץ, בהתנגשות בין כוכב הארץ הקדמון שנקרא "פלאנטיסימל" ובין אסטרואיד ענקי בגודל של מאדים, בערך לפני 4.5 מיליארד שנה.

התיאוריה גורסת שההתנגשות הזו גרמה לכמות אדירה של סלע נוזלי להינתק מכדור הארץ ולהתאחד לגוש חדש - הוא הירח. אותה פיסת כוכב, הירח שלנו, הייתה אז כדור אש ענקי, אך היא נותרה מאז לכודה בכוח הכבידה של כדור הארץ.

מאז התקרר הירח, ממש כמו כדור הארץ. הוא מסתובב במסלול אליפטי מסביבנו ולא נעלם, אם כי הוא מתרחק מכדור הארץ במספר סנטימטרים בכל שנה.


כך נוצר הירח מלווין של כדור הארץ (מתורגם):

https://youtu.be/10ZUcG099w4


סרטון שמדגים בעזרת מכתש אריזונה הקטן יחסית, איך יכול היה הירח להיווצר מהתנגשות שכזו:

http://youtu.be/c0FCE4H0Dro


וסרט תיעודי על היווצרות הירח:

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

אם רוצים לדעת כיצד נראה החלל כרגע, כנראה שנצטרך להצטייד בסבלנות רבה..

ויליאם הרשל היה המדען הראשון בעולם שהבין שהמבט לחלל הוא מבט אל העבר. הוא הבין שהטלסקופ שבידיו הוא בעצם מכונת זמן סמלית, שבאופן מסוים לוקחת אותנו לזמנים אחרים. הסיבה לכך היא שאנו צופים בכוכבים כה רחוקים, שעד שאורם נגלה לנו עוברות שנים רבות.

למעשה, חלק מכוכבי השמיים הם כה רחוקים מאיתנו שאורם מגיע אלינו שנים רבות אחרי שהכוכבים הללו כבר אינם קיימים. את כוכב הצפון למשל, אנו רואים כפי שנראה לפני 400 שנה! - זה הזמן שלקח לאורו להגיע אלינו לכדור הארץ.

אותו הרשל היה אסטרונום בריטי יליד גרמניה. הוא התפרסם תודות לתגליות שונות שהחשובה שבהן היא ככל הנראה גילוי כוכב הלכת אורנוס. במהלך השנים הוא גם גילה את הקרינה התת-אדומה, מדד את גובהם של ההרים שעל הירח וקטלג ותיעד כוכבים כפולים, כמו גם עוד תגליות מעניינות באסטרונומיה.

המעניין הוא שהעבודה היומיומית של הרשל הייתה בכלל כמלחין, מוסיקאי ומורה למוסיקה. הוא ניגן בכינור, אבוב ועוגב. אמנם מרבית יצירותיו נשכחו כיום, אבל הרשל חיבר 24 סימפוניות, וקונצ'רטי רבים ולא מעט מוסיקה דתית נוצרית, על אף שהיה לפחות חצי יהודי. אגב, גם 3 אחיו ג'ייקוב, אלכסנדר ודיטריך, הופיעו כמוסיקאים בעירם באת'.


הנה הזמן ביקום ובחלל שמה שאני רואים בו הוא למעשה היסטוריה:

https://youtu.be/nl8naKR51xA


והסבר על מאות השנים שלוקח לאור להגיע מהחלל אלינו:

http://youtu.be/M9CjmywZ3yQ

חָלָל (Space) הוא המרחב הענקי שבו נמצאים היקום כולו והגופים השמימיים שבו. מבחינתנו, החלל הוא כל מה שנמצא מחוץ לאטמוספירה של כדור הארץ.

את הגבול שבין תחומי כדור הארץ לחלל נהוג להגדיר כקו בגובה של כ-100 קילומטרים מעל פני הים.


#מה יש בחלל?
החלל הוא שחור לחלוטין. יש בו חושך, כי אור השמש לא מגיע אליו ואין מה שיאיר אותו, ודאי לא במרחבי הענק האינסופיים שלו.

ניתן להגדיר את החלל כרִיק כמעט מוחלט, כלום או ואקום. שימו לב שמדובר ברִיק כמעט מוחלט. הסיבה היא שהערכת האסטרופיסיקאים, המדענים שמתמחים במכניקת הקוונטים, שעדיין קיימים חלקיקים שונים בוואקום הזה שבחלל, באותו "כלום".

זה גם לא לגמרי כלום. כי בשטח כה עצום של החלל יש עצמים מעטים מאוד, שכמעט ולא מורגשים. אסטרואידים ומטאורים, למשל, חולפים בו במהירויות עצומות. גם פסולת חלל שמפוזרת בו, בצורת עצמים שהותיר האדם. נכללים בה בעיקר חלקי חלליות ולוויינים, שיצר האדם ולאחר שיצאו משימוש, ננטשו על ידם בחלל. כל החלקים הללו נמצאים במסלול אינסופי, סביב כדור הארץ ואפילו מסכנים חלליות שטסות אל החלל.

אוויר, או גזים אחרים, לעומת זאת, אין בחלל. זה אומר שלנשום בו לא ניתן. גם צלילים אין בחלל, מפני שאין בו אוויר או משהו דומה, מה שאומר שלא עוברים בו קולות, כי קול מועבר באמצעות גלי קול באוויר או בגז כלשהו.

לכן גם חיכוך לא נוצר בחלל, מה שאומר שעצמים שנעים בחלל, יכולים לנוע בו ללא הפסקה, ללא האטה כלשהי או עצירה ובאותה מהירות כל הזמן. רק כוח שיופעל על עצם שנע בחלל, או פגיעה בדבר מה, הם שיוכלו לעצור אובייקט שכזה.

כוח כבידה, כמו זה שיש בכדור הארץ, גם הוא כמעט אפסי בחלל. לכן מרחפים בו ואין כיוונים כמו למעלה או למטה.

קר בחלל. הטמפרטורה בו נמוכה מכל מה שמוכר לנו בכדור הארץ, אפילו מהאזורים הקרים ביותר בעולמנו. הטמפרטורה הבסיסית בחלל קרובה ל"אפס המוחלט", בסביבות 270 מעלות צלזיוס מתחת לאפס. מאוד קררררר...

החום עולה, אגב, רק כשמתקרבים לגוף הפולט קרינה וחום. הטמפרטורה בקרבת השמש, למשל, יכולה להגיע למיליוני מעלות. החום הזה גם מוקצן בגלל שאין בחלל שום דבר שיכול לסנן את הקרינה, כמו שעושים בכדור הארץ האטמוספירה והשדה המגנטי שלו.


הנה החלל המדהים, אבל גם מסוכן בשבילנו (מתורגם):

https://youtu.be/iX2w3q_O25c


הדגמה של טיסה מכדור הארץ אל קצה היקום (ללא מילים):

https://youtu.be/MkRSmynqonM


כך האור מהווה כלי מחקר ולימוד מרכזי של החלל (מתורגם):

https://youtu.be/HZ7hwUduMoU


ותופעות ודברים מעניינים המתרחשים בחלל (עברית):

https://youtu.be/bIb6l7eOgFI