אתה לא צריך להיות מדען של נאס"א או אסטרונום כדי להבין שהחלל מדהים. אבל כמה שזה מוזר עשוי להפתיע אותך. הקוסמוס נשלט על ידי כוחות אלקטרומגנטיים בלתי נראים שאנו בדרך כלל לא מרגישים. הוא גם מלא בסוגים מוזרים של חומר שמעולם לא נתקלנו בהם על פני כדור הארץ. הנה חמישה דברים לא ארציים שקורים כמעט אך ורק בחלל.
פְּלַסמָה
על כדור הארץ, החומר לוקח בדרך כלל אחד משלושה מצבים: מוצק, נוזל או גז. אבל בחלל, 99,9% מהחומר הרגיל נמצא בצורה שונה לחלוטין - פלזמה. הוא מורכב מיונים ואלקטרונים חופשיים ונמצא במצב מוטען בהשוואה לגז שנוצר כאשר חומר מחומם לטמפרטורות קיצוניות או נתון לזרם חשמלי חזק.
למרות שאנו ממעטים באינטראקציה עם פלזמה, אנו רואים זאת כל הזמן. כל הכוכבים בשמי הלילה, כולל השמש, הם ברובם פלזמה. הוא אפילו מופיע לפעמים על פני כדור הארץ בצורה של ברקים ושלטי ניאון.
בניגוד לגז, שבו חלקיקים בודדים נעים באופן אקראי, פלזמה יכולה לפעול באופן קולקטיבי כצוות. הוא מוליך חשמל ורגיש לשדות אלקטרומגנטיים. שדות אלו יכולים לשלוט בתנועה של חלקיקים טעונים בפלזמה וליצור גלים המאיצים את החלקיקים למהירויות אדירות.
החלל מלא בשדות מגנטיים בלתי נראים כאלה שקובעים את מסלול הפלזמה. סביב כדור הארץ, אותו שדה מגנטי שגורם למצפנים להצביע צפונה מכוון את הפלזמה דרך החלל שמסביב לכוכב הלכת שלנו. על השמש, שדות מגנטיים מפעילים התלקחויות שמש וזרמים ישירים של פלזמה הידועים בשם רוח סולארית, אשר נעים במערכת השמש. כאשר רוח השמש מגיעה לכדור הארץ, היא עלולה לגרום לתהליכים אנרגטיים כמו זוהר אור ומזג אוויר בחלל, שאם חזק מספיק, עלול לפגוע בלוויינים ובתקשורת.
קרא גם: בפעם הראשונה, הגשושית Solar Orbiter של נאס"א תיעדה סרטון של פליטת פלזמה ענקית מפני השמש
טמפרטורות קיצוניות
מסיביר ועד לסהרה, כדור הארץ חווה מגוון רחב של טמפרטורות. ישנם תיעודים של טמפרטורות הנעות בין 57 מעלות צלזיוס ל-89 מעלות צלזיוס. אבל מה שאנו מחשיבים קיצוני על כדור הארץ הוא ממוצע בחלל. על כוכבי לכת ללא אטמוספרה מבודדת, הטמפרטורות משתנות בפראות במהלך היום והלילה. במרקורי נצפים באופן קבוע ימים עם טמפרטורה של כ-449 מעלות צלזיוס ולילות קרים עד -171 מעלות צלזיוס. ובחלל עצמו, בחלק מהחלליות, הפרש הטמפרטורה בין הצדדים המוארים והצללים מגיע ל-33 מעלות צלזיוס. למשל, בדיקה סולארית פרברי השמש של נאס"א בגישה הקרובה ביותר לשמש, הוא ירגיש הבדל של יותר מ-2 מעלות.
הלוויינים והמכשירים שנאס"א שולחת לחלל תוכננו בקפידה לעמוד בתנאים קיצוניים שכאלה. מצפה הכוכבים של נאס"א מבלה את רוב זמנו באור שמש ישיר, אך מספר פעמים בשנה עובר מסלולו בצל כדור הארץ. במהלך מסע זה בחלל, הטמפרטורה של לוחות השמש הפונים לשמש יורדת ב-158 מעלות צלזיוס. עם זאת, תנורי החימום המשולבים מופעלים כדי להגן על האלקטרוניקה והמכשירים, ומאפשרים לטמפרטורה לרדת עד חצי מעלה.
באופן דומה, חליפות חלל אסטרונאוטים נועדו לעמוד בטמפרטורות שבין -157 מעלות צלזיוס ל-121 מעלות צלזיוס. הם בצבע לבן כדי לשקף אור בשמש, ותנורי חימום ממוקמים ברחבי הפנים כדי לשמור על חום האסטרונאוטים בחושך. הם גם נועדו לספק לחץ וחמצן קבועים, כמו גם הגנה מפני מיקרומטאוריטים וקרינה אולטרה סגולה מהשמש.
קרא גם: האם האוקיינוסים האולטרה-מהירים יכולים לקרר כוכבי לכת קיצוניים?
אלכימיה קוסמית
השמש דוחסת מימן להליום בליבתה. תהליך זה של חיבור אטומים יחד בלחץ וטמפרטורה עצומים, וכתוצאה מכך היווצרות של יסודות חדשים, נקרא היתוך תרמו-גרעיני. כשהיקום נולד, הוא הכיל בעיקר מימן והליום, ועוד כמה יסודות קלים אחרים. מאז, יותר מ-80 יסודות נוספים הופיעו בחלל כתוצאה מהיתוך בכוכבים וסופרנובות, שחלקם מאפשרים חיים.
השמש וכוכבים אחרים הם מכונות תרמו-גרעיניות מצוינות. בכל שנייה, השמש שורפת כ-600 מיליון טונות של מימן. יחד עם יצירת יסודות חדשים, היתוך משחרר כמות עצומה של אנרגיה וחלקיקי אור הנקראים פוטונים. פוטונים אלו זקוקים לכ-250 שנים כדי לעבור כ-700 ק"מ ולהגיע אל פני השטח הנראים של השמש מליבת השמש. לאחר מכן, האור צריך רק 8 דקות כדי לעבור 150 מיליון ק"מ לכדור הארץ.
ביקוע, התגובה הגרעינית ההפוכה המפצלת יסודות כבדים לקטנים יותר, הודגמה לראשונה במעבדות בשנות ה-1930 ומשמשת היום בתחנות כוח גרעיניות. האנרגיה המשתחררת במהלך ההפצה עלולה לגרום לאסון. אבל עבור כמות המסה הזו, היא עדיין קטנה פי כמה מהאנרגיה המשתחררת במהלך ההיתוך. עם זאת, מדענים עדיין לא החליטו כיצד לשלוט בפלזמה בצורה כזו שתשיג אנרגיה מתגובות תרמו-גרעיניות.
קרא גם: מנועי לוויין מקומיים יון פלזמה נבדקו בחרקוב
פיצוצים מגנטיים
בכל יום, החלל מסביב לכדור הארץ משתולל עם פיצוצים ענקיים. כאשר רוח השמש, זרם של חלקיקים טעונים מהשמש, מתנגש בתווך המגנטי המקיף ומגן על כדור הארץ - מגנטוספירה - הוא מסבך את השדות המגנטיים של השמש וכדור הארץ. בסופו של דבר, קווי השדה המגנטי נדחסים ומתיישרים, דוחים חלקיקים טעונים סמוכים. אירוע נפיץ זה ידוע בשם חיבור מגנטי מחדש.
למרות שאיננו יכולים לראות חיבור מגנטי מחדש במו עינינו, אנו יכולים לראות את ההשפעות שלו. לפעמים חלק מהחלקיקים המופרעים נכנסים לשכבות העליונות של האטמוספירה של כדור הארץ, שם הם גורמים לאוראורות (זוהר צפוני).
חיבור מחדש מגנטי מתרחש בכל היקום, שבו יש שדות מגנטיים מתערבלים. משימות של נאס"א כמו ה-Magnetospheric Multiscale מודדות אירועי חיבור מחדש סביב כדור הארץ, ועוזרות למדענים למצוא את זה היכן שקשה יותר לחקור, כמו בהתלקחויות על השמש, באזורים המקיפים חורים שחורים ומסביב לכוכבים אחרים.
קרא גם: כדור הארץ עשוי להיות מוקף במנהרה מגנטית ענקית
מכות על קוליות
על פני כדור הארץ, דרך פשוטה להעביר אנרגיה היא באמצעות דחף. זה נגרם לרוב מהתנגשויות, כמו למשל כשהרוח גורמת לעצים להתנדנד. אבל בחלל החיצון, חלקיקים יכולים להעביר אנרגיה אפילו בלי להתנגש. העברת אנרגיה מוזרה זו מתרחשת במבנים בלתי נראים הידועים בשם גלי הלם.
בגלי הלם, אנרגיה מועברת דרך גלי פלזמה, שדות חשמליים ומגנטיים. חשבו על החלקיקים כעל להקת ציפורים שעפה יחד. אם רוח הגב תופסת ומניעה את הציפורים, הן עפות מהר יותר, למרות ששום דבר לא דוחף אותן קדימה. החלקיקים מתנהגים באותו אופן כאשר הם נתקלים לפתע בשדה מגנטי. השדה המגנטי, למעשה, יכול לתת להם דחיפה קדימה.
גלי הלם יכולים להיווצר כאשר דברים נעים במהירויות על-קוליות - כלומר, מהר יותר ממהירות הקול. אם זרימה על-קולית מתנגשת באובייקט נייח, היא יוצרת מה שנקרא מכת אף. הלם קשת כזה נוצר על ידי רוח השמש כשהיא מתנגשת בשדה המגנטי של כדור הארץ.
גלי הלם נמצאים גם במקומות אחרים בחלל, למשל, סביב סופרנובות פעילות, שפולטות ענני פלזמה. במקרים מסוימים, גלי הלם יכולים להתרחש באופן זמני על כדור הארץ. זה קורה כאשר כדורים ומטוסים טסים מהר יותר ממהירות הקול.
כל חמש התופעות המוזרות הללו נפוצות בחלל. למרות שניתן לשכפל חלק מהם בתנאי מעבדה מיוחדים, לא ניתן למצוא את רובם בתנאים רגילים על פני כדור הארץ. נאס"א לומד התופעות המוזרות הללו בחלל כדי שמדענים יוכלו לנתח את תכונותיהן ולקבל תובנה על הפיזיקה המורכבת שעומדת בבסיס האופן שבו היקום שלנו פועל.
קרא גם: