אטמוספירת כדור הארץ

אטמוספירת כדור הארץ היא מעטפת גז, סביב לכדור הארץ. האטמוספירה מאפשרת את החיים על פני כדור הארץ בכך שהיא סופגת את מרבית הקרינה האולטרה סגולה המגיעה מהשמש וגורמת למיתון הבדלי הטמפרטורה בין היום והלילה. 75% מגזי האטמוספירה נמצאים בגובה של עד 11.3 קילומטר מעל גובה פני הים. שינויים באטמוספירה גורמים לשינויים באקלים ובמזג האוויר.

Top of Atmosphere
מבט מן החלל על השכבות העליונות של האטמוספירה של כדור הארץ

הרכב האטמוספירה

Atmosphere3 he
הרכב הגזים של אטמוספירת כדור הארץ

הרכבה של האטמוספירה של כדור הארץ השתנה מאז היווצרות החיים בו וממשיך להשתנות. האטמוספירה מאבדת מימן. הצמחים על פני כדור הארץ, ובמיוחד האצות החד-תאיות, מפרישים חמצן אל האטמוספירה כחלק מתהליך הפוטוסינתזה. מאז אמצע המאה ה-20, כתוצאת לוואי של בירוא יערות ושריפת דלק, נמדדת ירידה בכמות החמצן ועלייה בכמות הפחמן הדו-חמצני[1].

נכון לסוף המאה ה-20, מורכבת האטמוספירה מהגזים הבאים[2]:

תערובת הגזים שיוצרת את האטמוספירה נקראת אוויר. המרכיבים משתנים בהתאם לאחוז המים באוויר שנמצא בין 0 ל-7 אחוזים. מרכיבי האוויר משתנים מעט באזורים שונים של העולם בשל גורמים כמו גובה, לחות וגורמים נוספים.

טמפרטורה ושכבות האטמוספירה

Atmosphere layers-he
תרשים המראה את השכבות השונות באטמוספירה

הטמפרטורה של אטמוספירת כדור הארץ משתנה בהתאם לגובה (היא מתוארת על ידי מפל הטמפרטורה), כאשר הטמפרטורה הממוצעת של האטמוספירה בגובה פני הים היא 14 מעלות צלזיוס. היחס בין הגובה לטמפרטורה משתנה בהתאם לשכבות האטמוספיריות השונות:

  • טרופוספירה - 0 עד 7 - 17 קילומטר, בשכבה זו הטמפרטורה יורדת עם העלייה בגובה, זוהי השכבה בה מתקיימים חיים ובה מתקיים האקלים.
  • סטרטוספירה - 7 - 17 עד 50 קילומטר, בשכבה זו הטמפרטורה עולה עם העלייה בגובה, זו השכבה בה קיימת שכבת האוזון.
  • מזוספירה - 50 עד 80 - 85 קילומטר, בשכבה זו הטמפרטורה יורדת עם העלייה בגובה.
  • תרמוספירה - 80 - 85 עד 640+ קילומטר, בשכבה זו הטמפרטורה עולה עם העלייה בגובה.

הגבולות בין השכבות נקראים טרופופאוזה, סטרטופאוזה ומזופאוזה ובהם הטמפרטורה לא משתנה עם הגובה.

אזורים שונים באטמוספירה

האטמוספירה וקרינת השמש

האטמוספירה של כדור הארץ היא הגורם הראשון הבא במגע עם קרינה מהחלל ובעיקר עם קרינת השמש. הקרינה מפרקת מולקולות בשכבות העליונות של האטמוספירה. זו, מצדה, הודפת בחזרה לחלל כ-8% מקרינת השמש (עוד 17% נהדפים על ידי שכבת העננים, ושאר הקרינה פוגעת בפני הארץ).

שכבת האוזון

שכבת האוזון מצויה בסטרטוספירה, בגובה של 10 עד 50 ק"מ. לשכבה זו חשיבות רבה בקיום החיים על פני כדור הארץ. שכבת האוזון מסננת את הקרינה האולטרה־סגולה המגיעה מהשמש, המסכנת את היצורים החיים ואף גורמת לסרטן העור. שכבת האוזון בולעת את אורכי הגל שבין 295 ל־320 ננומטר. בשנת 1983 נתגלה ששכבת האוזון מעל הקוטב הדרומי הידלדלה עד מאוד ודרכה חודרת קרינה מסוכנת.

אפקט החממה

אפקט החממה נובע מכך שאדי מים, פחמן דו-חמצני וגזים אחרים, שמצויים באטמוספירה העוטפת את כדור הארץ, אינם מאפשרים לחום הנפלט מן האדמה להמשיך אל החלל החיצון, אלא מקרינים את החום בחזרה - באופן המזכיר חממה חקלאית (אם כי שם שמירת האוויר החם ליד הקרקע היא האפקט העיקרי) - ושומרים בכך על טמפרטורה נוחה לקיום החיים בכדור הארץ. בהיעדר תופעה זו הייתה הטמפרטורה על פני כדור הארץ יורדת לקיפאון, לכן אפקט החממה הוא תנאי חשוב ביותר לקיום החיים על פני כדור הארץ.

החל מסוף המאה ה-20 יש עדויות שעצמתו של אפקט החממה עולה, בשל העלייה בריכוז גזי החממה (ובראשם הפחמן הדו-חמצני) באטמוספירה כתוצאה מפעילות האדם[3]. כמו כן ידוע כי במאה השנים האחרונות עלתה הטמפרטורה הממוצעת בעולם ביותר מחצי מעלת צלזיוס והשנים האחרונות של המאה ה-20 היו בין השנים החמות ביותר שידעה האנושות מאז שהחלו למדוד טמפרטורות באופן שיטתי[4]. נכון לתחילת המאה ה-21, ישנה תמיכה בקהילה המדעית בהשערה שהתעצמות אפקט החממה קשורה להתחממות העולמית על כל תוצאותיה השליליות[5].

לחץ אטמוספירי

כוח המשיכה "מושך" את האטמוספירה כלפי פני הקרקע. לחץ אטמוספירי הוא תוצאה ישירה של משקל האוויר. משמעות הדבר שהלחץ האטמוספירי משתנה עם המקום משום שכמות (ומשקל) האוויר שמעל משתנה עם המקום והזמן, מה שגורם לרמות ולשקעים ברומטריים. הלחץ האטמוספירי יורד בכ-50% בכל עליה בגובה של 5.5 קילומטר. הלחץ האטמוספירי הממוצע בגובה פני הים הוא בערך 101.3 קילו פסקל שהם 1,013 מיליבר. לחץ אטמוספירי נמדד על ידי ברומטר או על ידי ברוגרף.

צפיפות האוויר בגובה פני הים ובתנאים סטנדרטיים היא בערך 1.293 קילוגרם לכל מטר מעוקב. הצפיפות משתנה בהתאם לאחוז הלחות באוויר והטמפרטורה. צפיפות זו יורדת עם העלייה בגובה בערך באותו יחס שהלחץ יורד. הירידה בצפיפות (ובלחץ) היא אקספוננציאלית עם מרחק דעיכה אופייני של כ-7.6 קילומטר[6]. המסה הכוללת של האטמוספירה היא בערך קילוגרם, כמליונית מהמסה הכוללת של כדור הארץ.

המשוואה ההיפסומטרית, הידועה גם כ"משוואת העובי", מקשרת בין יחס לחצים באטמוספירה ובין העובי האקוויוולנטי של שכבה אטמוספירית.

האטמוספירה על כדור הארץ הקדום

הרכב האטמוספירה במילארדי השנים האחרונות שונה באופן ניכר מהרכבה על כדור הארץ הקדמון עד כי נהוג לכנות את האטמוספירה העכשווית בשם "האטמוספירה השלישית". "האטמוספירה הראשונה" והמקורית של כדור הארץ מיד לאחר היווצרותו, הייתה מורכבת בעיקר ממימן ומהליום. גזים אלו קלים במיוחד ומשוער כי התפזרו לחלל בהשפעת החום של כדור הארץ המותך, פגיעת מטאורים ורוח השמש. עם זאת, ב-2005 התפרסם מחקר[7] אשר גורס כי קצב התפזרות המימן לחלל היה אטי מן המשוער וייתכן כי היה נוכח גם בתקופת "האטמוספירה השנייה".

ריכוז החמצן באוויר במיליארדי השנים האחרונות
ריכוז החמצן באטמוספירת כדור הארץ במיליארד השנים האחרונות

לאחר התקררות הדרגתית, קליפת כדור הארץ נוצרה במהלך התקופה שלפני 3.9-3.5 מיליארד שנים. במהלך תקופה זו התרחשה פעילות געשית אינטנסיבית אשר שחררה כמויות גדולות של פחמן דו-חמצני ואדי מים. כמו כן, כדור הארץ ספג מטחים תכופים של שביטים אשר גם הם הכילו כמויות גדולות של מים. באופן זה נוצרה "האטמוספירה השנייה" של כדור הארץ, אשר הכילה, על פי המשוער בעיקר חנקן ופחמן דו-חמצני. אטמוספירה זו לא הכילה חמצן, אשר הוא פעיל כימית במידה רבה ויוצר באופן טבעי תחמוצות שונות. על פי הערכות בתקופה זו לחץ האטמוספירי היה גבוה פי 60 עד 100 מהלחץ בעת המודרנית, והאטמוספירה הייתה דומה מאוד לאטמוספירה של נגה. העדות המרכזית לכך הן הכמויות הגדולות של פחמן דו-חמצני, אשר כלוא במשקעי גיר, הנוצר באוקיינוסים, והיה חופשי באטמוספירה עד הופעת האוקיינוסים. סביר כי כמות גבוהה זו של פחמן דו-חמצני יצרה אפקט חממה משמעותי, אשר מנע את קפיאת כדור הארץ.

עם המשך ההתקררות של האטמוספירה מתחת ל-100OC החלו להתעבות אדי המים ליצירת אוקיינוסים אשר ספגו לתוכם את מרבית הפחמן הדו-חמצני. על פי עדויות מאובנים, החלה הופעה של ציאנו-בקטריות (אורגניזמים חד-תאיים בעלי יכולת לבצע פוטוסינתזה בתקופה שלפני 3.5-3.3 מיליארד שנה). הופעתם של אורגניזמים אלו ותהליכי הפוטוסינתזה גרמו לשחרור של חמצן לאטמוספירה באופן הדרגתי והפחתה בכמויות הפחמן הדו-חמצני בתהליך הידוע בשם אסון החמצן. הופעת החמצן אפשרה את יצירת שכבת האוזון ותהליכי נשימה אירובים אשר גרמו לצריכה של החמצן הנוצר בפוטוסינתזה ובכך נוצר איזון בין שני התהליכים והתייצבות של הרכב האמוספירה ליצירת האטמוספירה השלישית, הקיימת בימינו.

ראו גם

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

  1. ^ פרקים על האטמוספירה באתר כותר
  2. ^ הרכב האטמוספירה, באתר NASA
  3. ^ The Carbon Cycle and Atmospheric Carbon Dioxide
  4. ^ Global surface mean temperature anomalies, מארכיב האינטרנט wayback, במקור מאתר NOAA
  5. ^ The Scientific Consensus on Climate Change, במגזין science
  6. ^ כלומר בגובה של כ-7.6 קילומטר, ערכי הצפיפות והלחץ יורדים לכ-37% מערכם בגובה פני הים.
  7. ^ U. Of Colorado Study Shows Early Earth Atmosphere Hydrogen-rich, Favorable To Life, באתר Science Daily
אטמוספירת כדור הארץ ושכבות נוספות
(לא בקנה מידה)
 ח                        
             ל            
                         ל

מגנטוספירה מגנטופאוזה

גאוקורונה פלזמספירה

א                  ט                   מ                   ו                   ס                   פ                   י                   ר                   ה

אקסוספירה
תרמוספירה יונוספירה
מזופאוזה
מזוספירה
סטרטופאוזה
סטרטוספירה
טרופופאוזה
טרופוספירה
כדור הארץ
The Earth seen from Apollo 17 Slice
HAARP (תוכנית מחקר אמריקאית)

H.A.A.R.P (שם מלא: High Frequency Active Auroral Research Program) היא תוכנית מחקר אמריקאית שמטרתה לחקור את היונוספרה (השכבה העליונה ביותר של האטמוספירה, ממוקמת מעל הסטרטוספירה) לשם פיתוח טכנולוגיות חדשות שיעשו שימוש בשכבה זו לטובת תקשורת רדיו וריגול. המחקר ממומן על ידי חיל האויר וחיל הים האמריקני בשיתוף עם אוניברסיטת אלסקה וסוכנות הפרויקטים למחקר מתקדם להגנה (DARPA). פרויקט HAARP הוא מקור לתאוריות קונספירציה רבות שעיקרן הטיית מזג אוויר עולמי.

STS-107

STS-107 הייתה המשימה ה־113 של מעבורות החלל של נאס"א שהתבצעה באמצעות המעבורת קולומביה, ושוגרה לחלל ב-16 בינואר 2003. המשימה הסתיימה באסון כשהצוות, שכלל שבעה אסטרונאוטים, נהרג ב-1 בפברואר 2003 במהלך הכניסה מחדש אל אטמוספירת כדור הארץ. הסיבה הטכנית לתאונה הייתה חתיכת קצף אטימה שנשברה במהלך השיגור ופגעה ברעפי ההגנה מחום בכנף השמאלית של המעבורת. במהלך הכניסה מחדש לאטמוספירה התחממה הכנף הפגועה בהדרגה ולבסוף התפרקה, דבר אשר הוביל לפירוקה המוחלט של המעבורת ולהתרסקותה. ועדת החקירה מצאה גם כשלים ארגוניים בנאס"א שהובילו לתאונה.

אטמוספירה

אַטְמוֹסְפֵרָה (מיוונית: ἀτμός "אטמוס" - גז, קיטור, ו-σφαῖρα "ספאִירה" - כדור, כיפת השמיים) היא שם כולל לכינוי שכבת גזים המקיפה גוף שמיימי בעל מסה משמעותית. הגזים נמשכים אל הגוף בגלל כוח המשיכה שלו.

גזים אטמוספיריים בורחים לחלל דרך קבע, כאשר מהירותן של מולקולות בודדות עוברת את מהירות הבריחה של הגוף. הבריחה קיימת אפילו בגופים קרים, מפני שמולקולות גז זזות במהירויות שונות בכל טמפרטורה, וגז בלחץ נמוך, כמו הגז הסמוך לריק של החלל החיצון, רותח בנקל. בריחת הגז גורמת לכך שגופים שמימיים בעלי מסה נמוכה, כגון הירח של כדור הארץ, אינם יכולים להחזיק באטמוספירה משמעותית.

מולקולות קלות יותר נעות מהר יותר ביחס למולקולות כבדות בעלות אותה אנרגיה תרמית, ולכן גזים בעלי משקל מולקולרי נמוך אובדים בקצב מהיר יותר מאלה שמשקלם המולקולרי גבוה.

גאוקורונה

גאוקורונה (באנגלית: Geocorona) היא השכבה החיצונית ביותר באטמוספירת כדור הארץ ומגיעה למרחק של 15.5 פעמים רדיוס כדור הארץ (כ-6400 ק"מ הרדיוס). הגאוקורונה נצפית בעיקר באמצעות האור האולטרה-סגול הקיצוני המגיע מהשמש.

הגאוקורונה נחקרה מהחלל החיצון על ידי הלוויין אסטריד ועל ידי גשושית החלל גלילאו, תוך שימוש בספקטרומטר אולטרה-סגול (UVS) במהלך טיסה קרובה לכדור הארץ.

התמוככות

התמוֹכְכות (באנגלית: Subsidence) היא תהליך שקיעת אוויר באטמוספירה ודחיסתו, תוך התחממות אדיאבטית והתייבשות, לרוב באזור נרחב. התמוככות מאפיינת אזור לחץ גבוה - רמה ברומטרית, המתבטאת ביציבות אטמוספירית, ומדכאת משקעים ועננות.

טרופוספירה

טרופוספירה (ביוונית: טרופו= ערבוב, ספירה= תחום; Troposphere) היא שכבת האטמוספירה הנמוכה ביותר בכדור הארץ, בה אנו חיים והיא מכילה כ-75% מהמסה הכוללת של האטמוספירה. בשכבה זו נוצרים כל התהליכים האקלימיים ונוצרים רוב סוגי העננים. ככל שמגביהים בטרופוספירה, הטמפרטורה יורדת (עד לכ-55- מעלות צלזיוס) וגם לחץ האוויר יורד (לדוגמה, על הר אוורסט לחץ האוויר הוא רק כ-30% מהלחץ בגובה פני הים). גובה השכבה הוא כשמונה קילומטר ברוב חלקי כדור הארץ ובקו המשווה היא מגיעה לכדי 18 קילומטר.

שכבת הטרופוספירה מתחממת בהשפעתה של קרינת השמש, חימום היוצר רוחות הן בגלל זרימת האוויר למעלה ולמטה, והן בגלל זרימתו מקו המשווה לקטבים.

מפל הטמפרטורה הוא ירידה של כ-6.5 מעלות צלזיוס בכל קילומטר. ובנוסף לכך האטמוספירה יוצרת תופעות מגנטיות מעניינות שהידועה שבהן היא זוהר הקוטב, מעין צעיף צבעוני של אור הנע לעיתים בלילה בשמים באזורי הקטבים.

טרופופאוזה

טרופופאוזה (Tropopause) היא שכבת אוויר באטמוספירה המפרידה בין הטרופוספירה, בה מתהווה רוב פעילות מזג האוויר, לבין שכבת הסטרטוספירה.

הטרופופאוזה מאופיינת במפל איזותרמי (מצב בו הטמפרטורה אינה משתנה עם העלייה בגובה), על כן בדרך כלל לא מתפתחת בה עננות. כשהטמפרטורה לא יורדת עם הגובה בכלל, אלא נשארת דומה, מדובר במפל איזותרמי. מפל איזותרמי (שווה-טמפרטורה) הוא מפל יציב לכל גושי האוויר. גוש אוויר יבש יעלה ויתקרר ב-10 מעלות צלזיוס לקילומטר, וכיוון שסביבתו לא מתקררת כלל עם העלייה בגובה, הוא הופך קר ויציב ממנה. גם בגוש אוויר לח, המתקרר בשש מעלות לקילומטר, מתרחשת תופעה זו. זהו מפל נדיר מאוד באטמוספירה, וגם כשהוא מתרחש, זה קורה בשכבה דקה יחסית (בשכבות הביינים) ולא לאורך זמן.

גובה הטרופופאוזה משתנה בהתאם למיקום, בין 7–9 קילומטר בקטבים, ו-15–17 קילומטר באזור קו המשווה. באזורים הממוזגים גובה הטרופופאוזה משתנה בדרך כלל.

יונוספירה

יונוספירה (באנגלית: Ionosphere, מקור השם: צרוף של יון ושל ספֵירה = שפת כדור) היא אזור באטמוספירת כדור הארץ בשכבת התרמוספירה.

אזור היונוספירה מתחיל בגובה של 60 ק"מ מפני כדור הארץ ומגיע עד לסוף האטמוספירה. האטמוספירה מיוננת על ידי קרינת השמש בתהליך שנקרא "יינון" או "יוניזציה". תהליך זה עשוי להתרחש בשני מקרים. במקרה הראשון, קרינה על סגולה מהשמש פוגעת באטומים ומולקולות של אטמוספירת כדור הארץ, אשר בולעים את הקרינה ופולטים אלקטרונים. במקרה השני, כתוצאה מרוח השמש ומהקרינה הקוסמית מגיעים לכדור הארץ חלקיקים טעונים במהירות גבוהה. כאשר חלקיקים אלו פוגעים באטומים ומולקולות האוויר הם גורמים להינתקות אלקטרונים מהם וכך הופכים אותם לטעונים במטען חיובי. פעילות היינון המקסימלית היא בגובה של כ-300 קילומטר.

ליונוספירה חשיבות רבה, בין היתר כי היא מחזירה חלק מאורכי הגל בתדירויות גלי רדיו וכך מאפשרת תקשורת לטווחים ארוכים על פני כדור הארץ, ללא שימוש בלוויינים.

תופעת זוהר הקוטב מתרחשת ביונוספירה, במקרים של סערות מגנטיות, עקב חדירת חלקיקים שזורמים מטה בשדה המגנטי של כדור הארץ.

קיום היונוספירה הוכח על ידי אדוארד אפלטון ב-1924. ב-1947 קיבל על עבודתו פרס נובל לפיזיקה.

היונוספירה גם אחראית לתהודת שומאן, תופעה בה מתחוללת תהודה של גלים אלקטרומגנטיים בין הקרקע ליונוספירה כתוצאה מפריקת ברק במקום כלשהו על פני כדור הארץ.

מדעי כדור הארץ

מדעי כדור הארץ הוא ענף במדעי הטבע העוסק בחקר כדור הארץ, ויש הרואים בו כמקרה פרטי של מדעים פלנטריים, החוקר את כוכב הלכת שלנו. במדעי כדור הארץ קיימות שתי גישות מחקר והן: רדוקציוניזם והוליזם. הדיסיפלינה הרשמית של מדעי כדור הארץ כוללת את חקר האטמוספירה, ההידרוספירה, הביוספירה האוקיינוסים וכמו כן את כדור הארץ כגוף מוצק. מדעי כדור הארץ משתמשים בכלי מחקר מפיזיקה, כימיה, ביולוגיה, כרונולוגיה ומתמטיקה כדי לאפשר הבנה כוללת של פעולת כדור הארץ כמערכת וכיצד התפתח לצורתו המוכרת לנו כיום. מדעי כדור הארץ מיוחדים במדעים פלנטריים הן מכיוון שכמות המידע הרחב ביחס לכוכבי לכת אחרים מאפשר שיטות המחקר נרחבות יותר והן מכיוון שבכדור הארץ קיימת אקולוגיה הכוללת ביוספרה.

מזוספירה

המזוספירה (מזוס ביוונית פירושו אמצע) היא שכבת האטמוספירה הנמצאת מעל הסטרטוספירה ומתחת לתרמוספירה.

גובה המזוספירה הוא בממוצע בין 50 ל-100 ק"מ מעל פני שטח כדור הארץ.

בשכבה זו הטמפרטורות יורדות ככל שעולים בגובה וכאן מתרחשות תופעות חשמליות ומגנטיות הנחשבות למעניינות.

מזופאוזה

מזופאוזה (mesopause) היא השכבה השישית באטמוספירה של כדור הארץ, המפרידה בין שכבת המזוספירה לשכבת התרמוספירה. הטמפרטורה לכל אורך שכבת המזופאוזה שווה, וגובהה הוא כ-85 קילומטרים מעל כדור הארץ.

תכונה מיוחדת של המזופאוזה היא הטמפרטורות הנמוכות בקיץ לעומת בחורף - תכונה זו נקראת "האנומליה של המזופאוזה".

בשנים האחרונות שכבת המזופאוזה היוותה מוקד למחקרים בנושא שינוי האקלים הגלובלי הקשור לעלייה בכמות הפחמן הדו-חמצני. בניגוד לשכבת הטרופוספירה, שבה גזי החממה גורמים לעליה בטמפרטורה, במזופאוזה הפחמן הדו-חמצני מקרר את השכבה עקב פליטת קרינה מוגברת כך שככל שריכוז הפחמן הדו-חמצני עולה, הטמפרטורה יורדת. תצפיות מראות שיש ירידה בטמפרטורת המזופאוזה בסדר גודל משתנה. הנושא זקוק למחקר נוסף.

מצפה כוכבים

מצפה כוכבים הוא מקום המצויד במכשור מדעי, ובפרט טלסקופ, המשמש לתצפית בכוכבים ובחלל.

האדם מגלה עניין בכוכבים משחר התרבות, והקים לשם כך מצפי כוכבים עוד בתקופות קדומות. משערים שכבר בתקופת האבן הוקמו מצפי כוכבים, ובהם אתר סטונהנג' שבאנגליה. ביוון העתיקה השתמש תלמי במצפה הכוכבים של אלכסנדריה, ובהתאם לתצפיותיו פיתח את המודל הגיאוצנטרי של מערכת השמש.

טיכו ברהה היה הבולט באסטרונומים שערכו תצפיות בכוכבים קודם להמצאת הטלסקופ, והיה שותף להקמתם של שלושה מצפי כוכבים, שניים ליד קופנהגן ואחד ליד פראג, מצפה הכוכבים של ברהה שימש אותו למדידות מדויקות של מיקום כוכבי הלכת, מדידות שעיבודן הוביל את תלמידו של ברהה יוהאנס קפלר לניסוח חוקיו. שנים מעטות לאחר מותו של ברהה החל גלילאו גליליי להשתמש בטלסקופ, שהפך למכשיר המרכזי בכל מצפה כוכבים. בשנת 1671 הוקם בפריז מצפה הכוכבים הלאומי, ובשנת 1675 הוקם בגריניץ' המצפה המלכותי הבריטי.

הטלסקופ מכתיב את המבנה האופייני למצפה הכוכבים: מבנה בעל כיפה בצורת חצי כדור, ובה פתח מלבני דרכו צופה הטלסקופ.

במאה ה-19, עם התפתחות הצילום, החלו האסטרונומים להשתמש בלוחות צילום כחלק מהתצפית, כך שיכלו לשמור את תוצאות תצפיותיהם. ספקטרוסקופ, המחובר אף הוא לטלסקופ, מאפשר לפצל את אור הכוכב לאורכי הגל השונים המרכיבים אותו, ובהתאם לכך ללמוד על ההרכב הכימי של פני הכוכב.

מצפי הכוכבים הבולטים בעולם נמצאים בארצות הברית:

מצפה קק בראש הר מאונה קיאה בהוואי. בהר זה, יחד עם מצפה לס-קמפנס שבצ'ילה, תנאי התצפית הטובים ביותר בעולם. בשל הגובה, 4,145 מטרים, האוויר דליל ואין כמעט הפרעות אטמוספיריות. אין כמעט עננות וניתן לבצע תצפיות רוב לילות השנה. על ההר ממוקמים שני טלסקופים אופטיים בקוטר 10 מטרים כל אחד, שכיום (2008) הם הגדולים בעולם.

מצפה הר פאלומר, ובו טלסקופ הייל, בעל מראה בקוטר 5 מטר (הטלסקופ היחיד-מראה הגדול בעולם).

מצפה הכוכבים ליק של אוניברסיטת קליפורניה, נמצא בראש הר המילטון, ובו טלסקופ בקוטר 3 מטר.

מצפה הר וילסון בקליפורניה, ובו טלסקופ בקוטר 2.5 מטר. מצפה זה ייחודי בכך שהוא "מצפה שמש" כלומר, מטרתו העיקרית היא לחקור את השמש ומכאן ששעות הפעילות בו הן בעיקר ביום (ולא בלילה כמו בשאר מצפי הכוכבים) המיצפה בנוי על ההר בגובה 1,738 מטר. גובה המיגדל מעל לקרקע כ 50 מטר, ועוד כ 50 מטר מתחת לקרקע (עד חדר התצפית),בחלקו העליון של המצפה יש שתי מראות. המראה התחתונה היא מתכווננת ועוקבת אחרי השמש, המראה משנה כיוון וזווית כך שהקרן מוחזרת ממנה. קוטרה של המראה התחתונה הוא 48.26 ס"מ, וקוטר המראה העליונה הוא 36.83 ס"מ.

הקרן המכוונת כלפי מטה פוגעת בעדשה בעלת אורך מוקד של 45.72 מטר. מהעדשה ממשיכה הקרן אל עומק המצפה (מתחת לגובה האדמה) ומגיעה לחדר תצפית הנמצא כ-46 מטר מתחת לעדשה. בחדר התצפית קוטר דמות השמש הוא (בהתאם לעונת השנה) בין 430 ל 415 מ"מ.

מאז 1917 בכל יום בהיר בו דמות השמש מגיעה ברורה וללא הפרעות, ממפים את כתמי השמש, מודדים את העוצמה המגנטית של כל כתם שמש ומכינים שרטוט של השמש וכתמיה.

אחת התגליות שאושרו במכון היא שכתמי השמש מרוכזים ברובם סביב קו המשווה של השמש.מצפה הכוכבים הלאומי קיט פיק נמצא באריזונה, ובו טלסקופים אחדים, שלגדול שבהם קוטר של 4 מטר.במצפה לס-קמפנס שבצ'ילה נבנה טלסקופ שיהיה בקוטר 24.5 מטר. טלסקופ זה יהיה מורכב משבע מראות החזרה נפרדות, בצורת משושה, הפועלות כמראת החזרה אחת ענקית, בדומה לטלסקופים במצפה קק. הטלסקופ אמור להחנך ב-2016.

חקר גלי הרדיו הביא להקמת מצפי כוכבים שבהם הטלסקופ האופטי הוחלף ברדיו-טלסקופ, הקולט גלי רדיו מהחלל באמצעות אנטנות ענקיות. אחד ממצפי הכוכבים הבולטים מסוג זה הוקם בשנת 1963 על ידי אוניברסיטת קורנל, מצפה ארסיבו שבפוארטו ריקו. קוטר האנטנה הראשית שלו, האנטנה הנייחת הגדולה עלי אדמות, מגיע ל-305 מטר. מצפי כוכבים אחרים עוסקים בפענוח סוגי קרינה נוספים המגיעים מהחלל: קרני רנטגן, קרינת גמא ושטף נייטרינו.

מצפי כוכבים ממוקמים פעמים רבות בפסגות ההרים הגבוהים, כדי לצמצם את ההפרעות שמטשטשות אטמוספירת כדור הארץ את חדות הדמות הנראית במישור המוקד (מצלמה או עינית) של הטלסקופ. אף אחד מהם אינו יכול להתחרות, מבחינה זו, בטלסקופ החלל האבל, המרחף בחלל.

סטרטוספירה

הסטרטוספירה (Stratosphere) היא השכבה האמצעית באטמוספירת כדור הארץ, והיא ממוקמת בין הטרופוספירה שמתחתיה למזוספירה שמעליה. גובה הסטרטוספירה משתנה בהתאם למיקום קווי הרוחב - מעל קו המשווה טווח גובה הסטרטוספירה נע מ-17 ק"מ מעל שטח כדור הארץ עד 50 ק"מ ואילו בקטבים היא מתחילה כבר בגובה 8 קילומטר. ככל שמגביהים לעלות בסטרטוספירה הולכת ועולה הטמפרטורה, הודות לשכבת האוזון הממוקמת בה, משום שהאוזון קולט את הקרינה האולטרא סגולה מהשמש ומתחמם. זאת בניגוד לשכבת הטרופוספירה שבה ככל שמגביהים הטמפרטורה יורדת. מטוסי הסילון משייטים ברמות הנמוכות של הסטרטוספירה כדי להימנע ממערבולות אוויר המצויות בשכבת הטרופוספירה.

הסטרטוספירה מכילה בין היתר את שכבת האוזון, בגובה של 10 עד 50 ק"מ.

בסטרטוספירה נמצא גם "גבול ארמסטרונג" בגובה של 19200 מטר. גובה שבו לחץ האוויר נמוך במידה כזו שהמים רותחים כבר בטמפרטורה של גוף האדם.

סטרטופאוזה

סטרטופאוזה היא שכבת אוויר באטמוספירה המפרידה בין הסטרטוספירה לבין המזוספירה.

הטמפרטורה של אטמוספירת כדור הארץ משתנה בהתאם לגובה, כאשר הטמפרטורה הממוצעת של האטמוספירה בגובה פני הים היא 14 מעלות צלזיוס. היחס בין הגובה לטמפרטורה משתנה בהתאם לשכבות האטמוספיריות השונות. הגבולות בין השכבות נקראים טרופופאוזה, סטרטופאוזה ומזופאוזה, ובהם הטמפרטורה לא משתנה עם הגובה.

גובה השכבה הוא בין 50 ל-55 ק"מ מעל קרקע כדור הארץ. הלחץ האטמוספירי הוא 1 חלקי 1000 מהלחץ בגובה פני הים.

פרוטוקול מונטריאול

הסכם מונטריאול על חומרים המכלים את שכבת האוזון, או בקצרה הסכם מונטריאול הוא אמנה בינלאומית שבאה להגן על שכבת האוזון מפני פגיעה, באמצעות הטלת הגבלות על ייצור חומרים המסכנים אותה. האמנה נחתמה ב-16 בספטמבר 1987 ונכנסה לתוקף ב-1 בינואר 1989, ומאז עברה חמישה תיקונים.

183 מדינות מהוות צד להסכם מונטריאול, ביניהן מדינת ישראל. ישראל אשרה את ההסכם ב-1992. ההסכם בישראל בא לידי ביטוי בתקנות החומרים המסוכנים (יישום הסכם מונטריאול בעניין חומרים הפוגעים בשכבת האוזון), התשס"ד-2004, שתחילתן מיום 12 במרץ 2004. מטרתן של התקנות מוצגת בתקנה הראשונה:"מטרת תקנות אלה ליישם את הוראות פרוטוקול מונטריאול שישראל צד לו, על ידי הגבלות הייצור, הצריכה, הייבוא, והייצוא של חומרים מפוקחים בשל הפגיעה שהם גורמים או עלולים לגרום לשכבת האוזון הסטרטוספרית,על ידי הפיקוח והבקרה עליהם."

קו קרמן

קו קרמן (Kármán line) הוא שמו של קו דמיוני בגובה של 100 ק"מ מעל פני הים, אשר מסמן את הגבול בין אטמוספירת כדור הארץ לבין החלל החיצון. הגדרה זו מקובלת על הפדרציה האווירונאוטית הבינלאומית או FAI (ראשי תיבות של Fédération Aéronautique Internationale), שהיא הגוף האמון על קביעת מדדים ושיאים בנושאי אוירונאוטיקה ואסטרונאוטיקה.

על פי ההגדרה, אוירונאוטיקה תחשב לכל סוג של פעילות אווירית עד לגובה של 100 ק"מ מעל פני הים וכל פעילות שמעל גובה זה תיחשב כאסטרונאוטיקה.

שינוי מזג אוויר

שינוי מזג אויר (Weather modification) הוא תהליך המשנה באופן מקומי מזג אוויר או מתמרן אספקטים סביבתים מסוימים ומטרתו הסופית היא לשנות מזג אויר מקומי. התהליך המודרני שמשמש בין היתר לזריעת עננים ומניעת סופות הפך עם השנים לעניינן של ממשלות וגופי צבא בעולם כולו. המונח המתייחס לשינוי אקלים, אשר עוסק בהיקף אזורי או עולמי, הוא הנדסת אקלים .

התמרון הבולט והמדווח ביותר התרחש באולימפיאדת בייג'ינג (2008).

שכבת האוזון

שכבת האוזון היא שכבה בסטרטוספירה, חלקה האמצעי של אטמוספירת כדור הארץ, המכילה ריכוז גבוה יחסית של אוזון, ולה חשיבות רבה בקיום החיים על פני כדור הארץ. שכבת האוזון מסננת את הקרינה האולטרה־סגולה המגיעה מהשמש, קרינה המסכנת את היצורים החיים וגורמת לסרטן העור. שכבת האוזון בולעת את הקרינה שבאורכי הגל בין 295 ל־320 ננומטר.

על פי מדענים העוסקים בנושא, שכבת האוזון היא זו שאפשרה לבעלי חיים לצאת מתוך האוקיינוס אל פני האדמה ולהתחיל בהתפתחות החיים על היבשה.

תרמוספירה

התרמוספירה היא השכבה החיצונית, הגבוהה ביותר של האטמוספירה.

נמצאת מעל המזוספירה. בשכבה זו הטמפרטורה עולה עם העלייה בגובה.

שכבת התרמוספירה נמצאת החל מ-80 ק"מ מעל פני כדור הארץ ועד סוף האטמוספירה.

בחלק משכבת התרמוספירה הנקרא יונוספירה נבלעת רוב קרינת השמש בעלת אורך גל הקצר מאולטרה סגול, השם יונוספירה נובע מהעובדה שבמהלך תהליך ה"בליעה" הופך חלק מהגז ליונים.

גלים אלקטרומגנטיים מוחזרים משכבת היונוספירה לכדור הארץ, תופעה שנוצלה לשם ביצוע תקשורת לטווח ארוך.

יש הקוראים לחלק העליון של התרמוספירה, הנמצא מגובה של 500 ק"מ ומעלה - אקסוספירה, ויש המגדירים אזור זה כחלל, היות שהאטמוספירה בו קלושה מאד.

דף זה בשפות אחרות

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.