20 סיבות שאנו מכירים את כדור הארץ

תמונה מאת AJ Colores ב- Unsplash

בניסיונותיהם לסקר את כל הנושאים בתכנית הלימודים הנתונה, מורים מתמקדים לעתים קרובות יותר במתווה התוצאות ובמשפטים; לעומת לקיחתנו למסע לגלות כיצד המדע נגזר באמצעות רעיונות בתוליים, ניסויים ומתמטיקה אלגנטית לעיתים קרובות. בעיה אחת שמובילה אליה היא שבסופו של דבר אנו יודעים כמה עובדות ונוסחאות מבלי שנזכור כיצד התגלו או מדוע הם נכונים.

ידע שקיים כמה שנים רגיש במיוחד מובן מאליו. דוגמא אחת כזו היא הידיעה שכדור הארץ הוא כדורי לעומת שטוח. במאמר זה משתמשים במילה 'כדורית' בקלילות; הצורה המדויקת של כדור הארץ היא כדורית מוחלטת, סוג של אליפסואיד.

הגודל שלנו יחסית לכדור הארץ קטן מכדי להבחין בעקומה. ליצור זעיר שבדיוק למד להסתובב באזור קטן בכדור הארץ, לא תהיה שום אינדיקציה מיידית לכך שכדור הארץ עגול. עם זאת, אבותינו אסף בהדרגה ראיות שסותרו את התפיסה הפרימיטיבית כי כדור הארץ שטוח. מאמר זה הוא מסע בכל הרעיונות והתצפיות הרומזים כי כדור הארץ הוא כדורי.

1. אוניות ואופק

האופק הוא הקו אליו נראה פני האדמה והשמיים נפגשים. כאשר ספינות המפליגות נעלמות באופק, הן עושות זאת מלמטה. החלק העליון נעלם מאוחר יותר, מה שיוצר את האשליה כי הספינה שוקעת. באופן דומה, כאשר ספינות מופיעות מהאופק, החלק העליון מופיע תחילה ואז שאר הספינה.

2. איננו יכולים לראות רחוק מאוד

בואו נגיד שאתה עומד בחוף המערבי של צפון אמריקה ביום בהיר. אמנם אתה מסוגל לראות את השמש והירח בשמיים, שרחוקים למדי, אינך יכול לראות את יפן אם אתה מסתכל מערבה. הסיבה לכך שאינך יכול לראות כל כך רחוק על כדור הארץ היא שאור עובר בקו ישר ומכאן שאינו יכול לעקוב אחר עקומת כדור הארץ.

3. נראות ואזורים מוגבהים

מלחים רבים מודעים לעובדה שטחי אדמה מוגבהים נראים במרחקים גדולים יותר מאלו שפחות מוגבהים. יתר על כן, אם אדם עומד על שטח מוגבהת, הם מסוגלים לראות רחוק יותר למרחק לעומת אם הם עומדים בגובה נמוך יותר. עקמומיות כדור הארץ אחראית לתצפיות אלה.

4. כוכבי לכת אחרים הם כדוריים

ניתן לראות את מרקורי, ונוס, מאדים, צדק ושבתאי בעין בלתי מזוינת. בשנת 1781, ויליאם הרשל השתמש בטלסקופ שלו בכדי לצפות בתנועתו של אורנוס וגילה כי מדובר בכוכב לכת, ולא בכוכב כפי שחשבו בעבר. על סמך הפרעות קטנות במסלולו של אורנוס, חזו אז כי קיים גם כוכב לכת מרוחק יותר. בשנת 1846 התגלה נפטון ככוכב הלכת הזה (בעבר נחשבו גם שהוא כוכב). אם ניתן להבחין בכוכבי הלכת האחרים במערכת השמש שלנו כדאיות, מדוע שלנו צריך להיות שונה?

5. רוב הדברים הם כדוריים

לא רק כוכבי לכת כדוריים, אלא גם כוכבים וירחים. למעשה, כוחות הטבע הם כאלה שחפצים נוטים להיווצר לתחומים, בין אם הם גופים שמימיים או בועות סבון בלבד. במקרה של בועות סבון, מתח פני השטח, שרוצה להקטין את הבועה לכל הכיוונים, גורם לצורה הכדורית. במקרה של חפצים קוסמיים, כוח הכבידה הוא זה שמנסה לקרוס חומר לכל הכיוונים שכן כל האטומים נמשכים לעבר מרכז כובד משותף.

אם חפץ כדורי מסתובב, הסיבוב משוטט לאמצע, מה שהופך את הכדור לרוחב מעבר לקו המשווה וצר יותר על פני הקטבים. הסיבה לכך היא שבמקרה של סיבוב מהיר כוח הכוח הזרוע מתגבר על המשיכה הכבדית המנסה ליצור צורה כדורית. כדור הארץ הוא דוגמא לכך, ומכאן צורת הכדור הסובל. יופיטר הוא כוכב הלכת המסתובב המהיר ביותר במערכת השמש שלנו ולכן הוא שטוח יותר מכדור הארץ. השמש מסתובבת באטיות, אך ישנם כוכבים אחרים המסתובבים במהירות ויש להם גם צורות שטוחות. ספינינג מהיר הוא גם הסיבה לדיסקיות ההטבה של החור השחור, מערכות סולאריות וגלקסיות מציגות צורות דיסק שטוחות.

6. שונות טמפרטורה מקו המשווה לקטבים

כדור הארץ מוטה 23.5 מעלות יחסית לשמש. חצי הכדור הצפוני נוטה לכיוון השמש במשך 6 חודשים, בעוד חצי הכדור הדרומי מוטה וההפך. כתוצאה מכך, בעוד שטחים משווניים מקבלים אור שמש ישיר כל השנה, אזורים קוטביים מבלים את מחצית השנה כשהם מופנים מהשמש. הבדל זה בחשיפה לאור השמש מביא לטמפרטורות גבוהות יותר קרוב לקו המשווה.

הטיה של כדור הארץ מסבירה גם את האורך הקיצוני של יום ולילה במקומות קוטביים. בעוד שאורך היום בקו המשווה הוא כמעט תמיד 12 שעות בגלל שקו המשווה תמיד מקבל אור שמש ישיר, אורך היום והלילה בקטבים מושפע ממיקום כדור הארץ ביחס לשמש.

הטיה של כדור הארץ היא גם הסיבה לכך שיש ארבע עונות, וכשאנחנו מתקרבים לקו המשווה עוצמת העונות פוחתת עד שהם לגמרי לא קיימים ממש בקו המשווה.

7. כדור הארץ מסתובב סביב השמש

הרעיון שכדור הארץ סובב סביב השמש הוצע לראשונה במאה ה -3 לפני הספירה על ידי אריסטארכוס מסמוס. עד אז, היוונים הקדמונים כבר הבינו שכדור הארץ עגול, ואף חישבו את גודל כדור הארץ כמו גם את מרחקו מהשמש והירח. עם זאת, העובדה שכדור הארץ מקיף את השמש מאפשרת לנו להסיק בכמה דרכים שכדור הארץ חייב להיות כדורי. למשל, השמש זורחת ושוקעת. מכיוון שהשמש לא זזה הרבה יחסית לכדור הארץ, על כדור הארץ עצמו להסתובב סביב צירו על מנת שיהיה אפשרי מחזור היום והלילה. כדי שכדור הארץ מסתובב בצורה זו, עליו להיות עגול.

8. צלליות מקלות

למקלות המונחים אנכית באדמה במקומות רחוקים יש צללים באורכים שונים. היוונים הקדמונים היו הראשונים שהשוו בין צללי מקלות במיקומים שונים. למשל, הם גילו שכאשר השמש הייתה תקורה ישירות במקום אחד, המקל שם לא הטיל כמעט שום צל. במקביל, בעיר אחרת, המקל שם אכן הטיל צל. אם כדור הארץ היה שטוח, שני המקלות היו מראים את אותו צל מכיוון שהם היו באותה זווית לכיוון השמש. לא רק שהיוונים הקדמונים הגיעו למסקנה שכדור הארץ חייב להיות עגול, הם גם השתמשו במדידות הצל כדי לחשב את היקף כדור הארץ ברמת דיוק הגונה.

9. גאות ושפל

משיכת הכבידה של הירח גורמת לאוקיאנוסים להתפלט לכיוון הירח. הבליטה מתרחשת הן בצד הפונה לירח והן בצד הנגדי. אמנם יתכן שלא ברור מיד מדוע יש בליטה בצד שממול לירח, אך הסיבה לכך היא שכדור הארץ עצמו נמשך גם לעבר הירח, ומכאן הרחק מהמים בצד הרחוק. מכיוון שזה מתרחש כאשר כדור הארץ מסתובב, נוצרים גאות ושפל. בפרט, זה מוביל לשני גאות ושפל בכל יום. כמובן, זה יכול להתרחש רק אם כדור הארץ היה כדורי.

10. אפקט קוריוליס

כדור הארץ מסתובב מהר יותר בקו המשווה מאשר בקטבים. הסיבה לכך היא שכדור הארץ רחב יותר בקו המשווה, כך שנקודה על קו המשווה צריכה לנוע רחוק יותר בפרק זמן נתון לעומת נקודה המסתובבת בקוטב.

בואו נגיד שהקמתם אקדח בקוטב הצפוני שמכוון למטרה איפשהו על קו המשווה. אם נניח שהאקדח מדויק לחלוטין, מייצר מספיק כוח בכדור שיגיע לקו המשווה, שאין מכשולים בדרך, ושאין רוח, האם הכדור יכה למטרה? כנראה שלא. מכיוון שהיעד נמצא על קו המשווה, הוא נע מהר יותר מהאקדח, וכנראה שהכדור ינחת לצד היעד המיועד. סטיה זו לכאורה היא אפקט קוריוליס.

הרוח כמו הכדור. נראה שהוא מתכופף ימינה בחצי הכדור הצפוני ומשמאל בחצי הכדור הדרומי. לפיכך, בחצי הכדור הצפוני, סופות הוריקנים וסופות אחרות מסתחררות נגד כיוון השעון, בעוד הן מסתחררות בכיוון השעון בחצי הכדור הדרומי.

הטייסים מודעים לאפקט קוריוליס ולוקחים זאת בחשבון בעת ​​מתווה טיסות למרחקים ארוכים. המשמעות היא שמרבית המטוסים אינם טסים בקווים ישרים ממוצא ליעד.

אפקט קוריוליס ממלא גם תפקיד בקיומו של השדה המגנטי של כדור הארץ. שדות מגנטיים המיוצרים עקב זרימת ברזל נוזלי בליבת כדור הארץ מיושרים בערך באותו כיוון בגלל אפקט קוריוליס, מה שמוביל לייצור שדה מגנטי אחד עצום המחלחל לכדור הארץ.

לפיכך, השדה המגנטי של כדור הארץ והשלכות אחרות של אפקט קוריוליס, כגון כיוון הזרימה של מערכות הרוח בחצי הכדור הצפוני והדרומי, הם כולם עדות לצורת הכדורית של כדור הארץ.

11. כוח המשיכה

אם כדור הארץ היה מטוס שטוח, מרכז המסה שלו היה מרכז המטוס וכוח הכובד ימשוך כל דבר על פני השטח בכיוון זה. משמעות הדבר היא שאם אתה עומד בסמוך לקצה המטוס, כוח הכובד ימשוך אותך לצדדים לעבר אמצע המטוס.

12. וריאציות בשדה הכבידה של כדור הארץ

כוח המשיכה של כדור הארץ חלש מעט יותר בקו המשווה מאשר בקטבים. ישנן שתי סיבות לכך. ראשית, מכיוון שנקודה בקו המשווה מסתובבת מהר יותר מנקודה בקוטב, כוח הצנטריפטל החיצוני בקווי הרוחב הסמוך לקו המשווה הוא גדול יותר ומנגד את כוח הכבידה של כדור הארץ יותר. הסיבה השנייה היא שהתפיחה המשוונית של כדור הארץ (עצמה גם נגרמת על ידי כוח הצנטריפטל) גורמת לעצמים בקו המשווה להיות רחוקים יותר ממרכז כדור הארץ מאשר עצמים בקוטב, והמשיכה הכבידה בין שני עצמים עומדת ביחס הפוך לכיכר. של המרחק ביניהם.

ניתן למדוד את הווריאציות במשיכת הכבידה של כדור הארץ ולספק עדות קונקרטית לצורת כדור הארץ.

13. צל כדור הארץ

במהלך ליקוי ירח, השמש, כדור הארץ והירח מיושרים כך שצל כדור הארץ נופל על הירח. צלו של כדור הארץ נצפה עקום כמו כדור הארץ.

14. קבוצות כוכבים שונות בקווי רוחב שונים

בכל נקודה נתונה בכדור הארץ בזמן נתון, כמחצית השמיים האפשריים יהיו גלויים. אם אתה בדיוק על הקוטב הצפוני או הדרומי, נראה שהשמיים מסתובבים סביבך ולא תראו כוכבים חדשים ככל שהזמן עובר. בכל הנקודות האחרות בכדור הארץ, קבוצות הכוכבים הנראות משתנות ככל שכדור הארץ מסתובב. עם זאת, לא ניתן לראות את הכוכבים הנמצאים רחוקים מדי מצפון או לדרום מההמיספרה הנגדית מכיוון שהם תמיד יהיו מתחת לאופק. קבוצות כוכבים שניתן לראות הן מעל קו המשווה ומתחת, כמו אוריון, נראות הפוכות כשאתה חוצה מצד אחד של קו המשווה לצד שני.

האדם הראשון שצפה בהבדל זה בקבוצות הכוכבים הנראות ומשתמש בו כדי להסיק שכדור הארץ חייב להיות עגול היה אריסטו (384–322 לפני הספירה).

15. שקיעה כפולה

אפשר לחזות בשמש שקועה פעמיים באותו יום. אחת הדרכים שניתן לעשות זאת היא לשכב בשדה פתוח, לצפות בשקיעת השמש ואז לעלות במהירות ותבחין שהיא לא שקעה לגמרי מהגובה הגבוה הזה. אתה יכול גם להביא חבר. אחד מכם שוכב והשני עומד ושניכם מנסים לזמן כשהשמש שוקעת. האדם העומד היה מתבונן בזמן מעט יותר מאוחר.

לקבלת אפקט דרמטי יותר, תוכלו ללכת לבסיס של מגדל גבוה, כמו בורז 'חליפה בדובאי. שימו לב לשקיעה, ואז קחו במהירות את המעלית לקומה הגבוהה ביותר האפשרית שפתוחה לתיירים (המעליות נוסעות בגובה 10 מ '). אתה אמור להיות מסוגל לצפות בשמש שוקעת שוב.

שקיעה כפולה זו, כמובן, הייתה אפשרית רק אם כדור הארץ היה כדורי. ניתן לבצע את הניסוי ההפוך גם עם הזריחה.

16. מפות הן תחזיות דו-ממדיות

אי אפשר לשטח קליפת תפוז מבלי לעוות אותה בדרך כלשהי (קרע, מתיחה וכו '). באופן דומה, אי אפשר לייצר מפה דו-ממדית של כדור הארץ מבלי להכניס עיוותים מבחינת צורה, מרחק, כיוון או שטח יבשתי. זו הסיבה שישנן כמה תחזיות מפה של כדור הארץ כמו תחזיות מרקטור, גאל-פיטרס ורובינסון. אם כדור הארץ היה שטוח, הפקת מפת עולם הייתה הרבה יותר פשוטה.

17. אנו יכולים לטייל ברחבי העולם

המעקב הבין-לאומי הראשון בהיסטוריה היה משלחת של החוקר הפורטוגלי מגלן וצוותו, שהושלמה בשנת 1522. בעוד 223 מתוך 241 הגברים הראשונים בערך, שיצאו למסע, מתו, כולל מגלן עצמו, מעט אנשי הצוות שנותרו הצליח לחזור לספרד אחרי טיול ברחבי העולם.

כיום המטוסים הצבאיים המהירים ביותר מסוגלים לעקוף את כדור הארץ בתוך פחות מעשר שעות.

18. יש לנו עדויות מצולמות

התמונות הראשונות של כדור הארץ מהחלל צולמו בגובה של יותר מ- 160 ק"מ בשנת 1947, תוך שימוש ברקטות V-2 גרמניות שנתפסו ממלחמת העולם השנייה. בשנת 2018 פרסמה נאס"א תמונה של כדור הארץ והירח שצולמה ממרחק של מעל 63 מיליון ק"מ משם, ומציגה את כדור הארץ והירח כנקודות בהירות מבודדות.

19. העדות מהימנה

אנו יכולים לסמוך על העובדה שאף קרטוגרף, גיאוגרף או פיזיקאי לא מתעכב לחשוב שכדור הארץ עשוי להיות שטוח. למעשה, פוגל מציין כי מאז המאה ה -8, "אף קוסמוגרף שאינו ראוי לציון לא הטיל ספק בכדוריות כדור הארץ."

20. הפיזיקה שולטת בסביבתי

טיסות, GPS, לוויינים וטכנולוגיות מודרניות אחרות פועלות עקב הבנתנו את צורת כדור הארץ וגודלו ברמת דיוק יוצאת דופן. אם היינו טועים ביחס לפרטים הקטנים אפילו במדידות שלנו על כדור הארץ, היינו מגלים זאת.