תצורות של שביטים


מצויות בידינו תעודות המעידות כי משחר ההיסטוריה האנושית הופנתה תשומת לבו של האדם לאותם נופים מסתוריים, המופיעים למשך תקופה קצרה על כיפת השמיים, מלווים בזנב אשר נפרש לעיתים על-פני כיפת השמים כולה, וכעבור מספר ימים או שבועות נעלמים כלא היו.

עצם הפתאומיות בה הופיעו השביטים די היה בה כדי להטיל מורא בלב האנשים. ואין בכך כל פלא. השביטים מגיעים אל קירבת השמש במסלולים אקסצנטריים מאד. כלומר, מסלולים אליפטיים אשר הציר הגדול בהם גדול בהרבה מהציר הקטן. כוכבי הלכת - למעט פלוטו - מקיפים את השמש במסלולים כמעט מעגליים ובמישור כמעט אחיד - הלא הוא מישור המילקה (ecliptic

). לעומתם השביטים מגיעים בזוויות נטיה שונות ביחם למישור המילקה. מכאן שניתן לצפות לגילוים בכל מקום על כיפת השמים. את כוכבי הלכת נוכל למצוא בשמים רק על קו אחד בשמים, הלא הוא המילקה בו עוברת גם השמש בשעות היום. תופעה זו היא שנרמה לכך שבמשך מאות שנים, מתקופת אריסטו ועד לתקופתו של טיכו ברהה (TychoBrahe), נחשבו השביטים לתופעה אטמוספרית. היה זה טיכו ברהה, האמטרונום הדני, שערער תפיסה זו וקבע שהשביטים חייבים להיות מרוחקים מאתנו לפחות כמרחק מכדור הארץ לירח.

על סמך תצפיות רבות שנעשו בשנים האחרונות בנה פרד ל. וויפל (Fred L.Whipple) את הדגם הפיסיקלי למיבנה השביט, התקף עד היום. על-פי דגם זה קוטרו של השביט אינו עולה על 10 ק"מ, וברוב המיקרים אינו עולה על מספר מאות מטרים. מסתו נעה מ -108 על 1012 טון. צפיפותו הממוצעת היא בעדך 2 גרם לסנטימטר מעוקב.

המסה מרוכזת במרכז השביט באיזור הנקרא גרעין (nucleus). הברעין מורכב ממוצקים שונים של הומרים המוכרים לנו כגזים ב"טמפרטורת החדר". נוסף עליהם יש חלקיקים קטנים מאד של אבק, התופסים כמחצית נפחו. לכן זכה דגם זה לכינוי "דגם כדור השלג המלוכלך".

את רוב חייו מבלה השביט בתוך ענן הקרוי ענן אורט (Oort), במרחק נדול מן השמש (ראה "מהיכן מגיעים השביטים" במסגרת), אך קורה, שתוך כדי התנגשויות הדדיות בין גופים בתוך הענן נדחפים חלקם החוצה ואובדים לצמיתות ממערכת השמש. חלק אחר פונה לדרך ארוכה לעבר איזוריה הפנימיים של מערכת השמש (חוק שימור התנע מחייב שאם יש גופים המקבלים תנע כלפי חוץ יהיו גופים אחרים שיקבלו תנע בכיוון פנים הענן).

חלק הארי של דרכו עובר על השביט ללא כל שינוי - הן בצורתו והן במרכיביו. גוש קטן וקפוא של קרח מלוכלך, הנע במסלול אקראי באיזוריה המרוחקים של מערכת השמש (תרשים 1-א'). אולם ככל שהוא קרב אל השמש מתרחשים בו ועליו תהליכים. סוג אחד של תהליכים נובע מכוחות הכבידה של כוכבי הלכת הגדולים - צדק ושבתאי - הגורמים לשינוי מסלולו. נושא זה יידון בהרחבה בפרק העוסק בשביטים מחזוריים ושביטים חד-פעמיים. אנו נדון תחילה בתהליכים מן הסוג השני - התהליכים הפיסיים והכימיים המתרחשים על השביט.

כפי שצויין קודם מרכיבי השביט הינם גזים קפואים. אלו הם בעיקר קרח של מים (H2O), פחמן דו – חמצני (CO2) מתאן (CH4), ואמוניה (NH3), וכן ציאניד המימן (HCN) ומתיל-ציאניד (CH3CN). כאשר גוש הקרח מתקרב למרחק של בערך 3 י"א (יחידות אסטרונומיות, 1 י"א=במרחק שמש - ארץ) מן השמש, מתחילה התגובה של השביט עם רוח השמש. הכינוי "רוח" ניתן לשטף היונים, אותם חלקיקים טעונים חשמל ובעלי אנרניה נבוהה, הנפלטים כל הזמן מן השמש, והנעים במהירות ממנה והלאה. בסביבת כדור הארץ מהירותם כ- 400 ק"מ/שניה. כאשר חלקיקים אלה פוגעים בפני השביט הם "מקלפים" שכבה דקה ממעטפתו החיצונית. במינוח מדעי יותר נאמר שהחלקיקים

האנרגטיים מן השמש גורמים להמראה (sublimation) של הקרח, תהליך בו החומר המוצק עובר ישירות למצב גזי, ללא מעבר ביניים למצב הצבירה הנוזלי. תוך כדי כך סוחף עימו הגז, באמצעות חיכוך, את חלקיקי האבק הטמונים בתוכו (תרשים 1-ב'). בשלב זה נוצרת ההילה, או coma בלועזית (השם נובע ממקור יווני-לטיני שפירושו "שערות", והוא גם המקור לשם השביט: comet). ההילה יכולה להניע לקוטר של 100,000 עד מיליון ק"מ מן הגרעין. הילה כדורית זו היא המצב בו מתגלה השביט ברוב המיקרים לראשונה בטלסקופים, ככתם מטושטש. כפי שניתן להבין, תהליך זה הינו הדרנתי. בעת שהשביט עדיין רחוק מן השמש כל האנרגיה המגיעה אליו מחממת אותו. עם התקרבו עולה הטמפרטורה של השכבות החיצוניות במידה מספקת כדי להתחיל את תהליך ההמראה. טמפרטורה זו הינה גבוהה יחסית ( 58°C=215K-). סמוך לנרעין צפיפות ההילה גבוהה דיה כדי להתחיל תהליכים של תהליכים כימיים. גרעין השביט וההילה מכונים יחדיו ראש השביט. את ראש השביט מקיף ענן ענק של גז מימן אטומי הפולט קרינה על-סנולה. מעטפת מימן זו יכולה להיות בקוטר של מיליון עד 10 מיליון ק"מ.

עם התקרב השביט למרחק של כ-1 - 1.5 י"א מן השמש מתחיל להתפתח המרכיב השלישי בשביט, הוא הזנב (tail). למעשה נוצרים בשלב זה שני זנבות, אשר בחלק מן המיקרים משולבים זה בזה ובחלקם נפרדים. זנב אחד הוא זנב הפלסמה (יונים ואלקטרונים חופשיים) ואילו הזנב האחר הוא זנב האבק. זנב השביט פונה תמיד מן השמש והלאה (נסחף עם רוח השמש), ללא כל קשר לכיוון תנועתו של השביט.

זאת בניגוד לדעה הרווחת, הטוענת שזנב השביט נע ב"עקבותיו". בתצלומים צבעוניים נראה זנב הפלסמה כחול, כתוצאה מפליטת קרינה באורך גל של ? ) ?=אנגסטרם=8- 10 ס"מ) על-ידי +CO - פחמן חד-חמצני מיונן זנב הפלסמה ישר, וארכו נע בין 10 מיליון ל- 100 מיליון ק"מ. הכלסמה בזנב זה מורכבת מאלקטרונים ומיונים מולקולריים, אשר מרכיבם העיקרי הוא +CO. לעיתים מופיעים בזנב זה פיתולים וקנוקנות, אשר לפי מיטב הידע שברשותנו נגרמים עקב התפתלות הפלסמה סביב קווי השדה המגנטי שנוצר סביב השביט, ככל הנראה היות שהוא מסתובב סביב צירו.

זנב האבק קעור בדרך-כלל, ואורכו בין מיליון ל- 10 מיליון ק"מ. קוטרם של החלקיקים העיקריים הוא כ- 1 מיקרון (אלפית מילימטר), והם מורכבים בעיקר מצורן. חלקיקי האבק הנישאים תחילה על-ידי שטף הגז מוסטים מן השמש והלאה על-ידי הלחץ של רוח השמש, בנינוד לזנב הפלסמה הנוצר כתוצאה מתגובות כימיות של המולקולות המיוננות בשביט. זנב האבק ניראה בצילומים צבעוניים צהוב משום שהחלקיקים בזנב זה מחזירים את אור השמש (תרשים 4).

כאן המקום לעסוק מעט בהשוואות. מספרים כמיליון או 10 מיליון ק"מ אינם אומרים לבן-תמותה הרבה, מלבד זה שמדובר במספר גדול. אך הבה נניח שהצלחנו לגמד שביט גדול בקוטר 10 ק"מ עד לקוטר של 1 ס"מ (10 מ"מ). בפרופורציות אלה יהיה קוטר ההילה בין 100 מטר לקילומטר אחד, ואילו אורך הזנב עשוי להביע עד ל- 100 ק"מ.

כלומר שביט בגודל של חתיכת גיר קטנה, שיונח על גג מגדל שלום בתל-אביב ייצר הילה שתקיף את כל מרכז תל-אביב, וזנב שיגיע כמעט עד חיפה! אלא שצפיפות החומר בזנב היא נמוכה ביותר, עד כדי כך שאפילו כששואבים מיכל במעבדה כדי לקבל ריק עדיין נשארים יותר אטומים בסמ"ק מאשר בסמ"ק אחד של זנב השביט. אם "נחזיר" לשביט את מימדיו המקוריים ננלה שאורך הזנב יכול להגיע עד כרבע מרחק הארץ מהשמש!

לא פלא, אם כן, שכאשר מסלול השביט מעבירו קרוב לכדור הארץ מתפתח זנב השביט לתופעה מרהיבה. בהופעתו בשנת 1910 פיתח השביט הליי זנב שהשתרע בשיאו על פני 170, כלומר כמעט מאופק עד אופק! אך השביט "משלם" מחיר על כך.

בכל מעבר בסמיכות לשמש מאבד השביט את כל החומר שמהווה את ההילה והזנב. בערך 1% מסך כל המסה של השביט אובדת בכל מעבר פריהליון (הנקודה הקרובה לשמש במסלול השביט). אובדן מסה זו, בשביט קוטרו כ- 2 ק"מ, פירושו אובדן שיכבה בעובי 3 מטר. חלקיקי האבן הנדולים יותר מתפזרים במישור המילקה סביב השמש ומתגלים בעת שהם מחזירים את אור השמש. תופעה זו מכונה: "אור גלגל המזלות"

לאחר מעבר הפריהליון מתחיל השביט לדעוך עד למרחק של כ- 1.5 י"א מהשמש הולך הזנב וקטן עד שהוא נעלם כליל. במרחק של כ- 3 י"א כאשר נפסקת כמעט כליל האינטראקציה של השביט עם רוח השמש, נעלמת גם ההילה, והשביט חוזר להיות גוש קר של שלג מלוכלך, ההולך ומתרחק לקצותיה הנידחים של מערכת השמש.

חזרה