מערכת השמש שלנו מורכבת מכוכב שבת אחד (השמש), שמונה כוכבי לכת (אם לא סופרים את פלוטו), חגורת אסטרואידים, פלנטות ננסיות (הפעם כן סופרים את פלוטו), כוכבי שביט ועוד. תנועת הגופים הללו מוכתבת על ידי כוחות המשיכה הפועלים ביניהם.
ביקום קיימות מערכות רבות ושונות שמורכבות משילובים אחרים של גרמי שמים (מספר כוכבי השבת, כוכבי הלכת, כוכבי השביט וכו'). היישומון שלפנינו ממחיש כמה קומבינציות אפשריות ומראה לנו איך ייראו בהן המסלולים של גרמי השמים. לצפייה ביישומון לחצו על התמונה ופתחו את הקובץ המקושר (יישומון ג'אווה).
היישומון הופק במסגרת פרויקט PhET של אוניברסיטת קולורדו
להורדת היישומון ולהרצתו על המחשב לחצו כאן
אם אינכם מצליחים להעלות את היישומון, התקינו את תוכנת Javaweb. לחצו כאן והתקינו לפי ההוראות.
על מנת להפיק את התועלת המירבית מהיישומון אני ממליץ לכם לצפות בסרטון כוחות המעורבים בתנועה מעגלית, שמסביר את הפיסיקה של התנועה המעגלית, ובסרטון שנה בכדור הארץ שמסביר על המסלולים של כדור הארץ והשמש.
לפני שנתחיל לשחק ביישומון, בואו נגדיר כמה מושגי יסוד:
כוכב: כדור פלסמה גדול שפולט קרינה, הנובעת מתהליכי איחוי גרעיני בליבתו. בדרך כלל נראה כאילו כוכב אינו זז, ומכאן הכינוי "כוכב שבת".
פלנטה: כוכב לכת – גרם שמים שאינו כוכב. כוכב לכת נמצא במסלול סביב כוכב או סביב שאריות כוכב. המסה שלו גדולה מספיק כדי ליצור צורה כדורית, אך קטנה מספיק כדי שלא תיווצר בליבתו תגובה תרמו-גרעינית של דאוטריום.
שביט: גוף דמוי אסטרואיד העשוי ברובו קרח ונע סביב כוכב במסלול אליפטי. כששביט מתקרב לכוכב, המים שבו המתאדים ויוצרים מעין "זנב" של קיטור שנישא ממנו לכיוון הרחוק מהכוכב.
אסטרואיד: גוש סלע קטן (יחסית) שנע סביב כוכב.
ירח: לווין טבעי שמקיף כוכב או פלנטה במסלול מעגלי בשל כוחות הכבידה. תיאורטית כדור הארץ הוא ירח של השמש והשמש היא ירח של מרכז הגלקסיה, אבל בדרך כלל מגדירים ירח כעצם שמקיף כוכב לכת.
כוכב בינארי: כוכב כפול. מערכת של שני כוכבים או יותר שמקיפים מרכז משותף.
אסטרואיד טרויאני: אסטרואיד שחולק מסלול עם גרם שמים נוסף בלי להתנגש בו. המושג טרויאני באסטרונומיה פירושו "חולק את אותו המסלול", אך המקור ההיסטורי של השם קשור דווקא לאסטרואידים של כוכב הלכת צדק.
ביישומון שלפנינו אפשר לבנות מערכת של עד ארבעה גופים, או להשתמש במערכות קיימות ולעקוב אחרי מסלולי הגופים הנעים בהן על פי חוקי הפיסיקה. שימו לב שהמסלולים כאן הם דו-ממדיים, כלומר חסר בהם ממד העומק, כדי ליצור מערכת פשוטה מספיק להבנה. לפני שאתם מתחילים להתבונן במערכות השונות, לחצו על "מערכת ממורכזת" ו"הצג עקבות". את המהירות מומלץ להעלות למקסימום.
ראשית נסו להסתכל על מערכות פשוטות יחסית ומוכרות (שמש-פלנטה או שמש-ירח-פלנטה). השגיחו בהבדלים בין המסלולים. שימו לב שבמערכת שמש-ירח-פלנטה, מסלול הירח שונה ממסלול הפלנטה. איך זה שאפשר לראות את הירח מכל נקודה בכדור הארץ במשך כמה שעות ביום? האם אפשר לראות מכדור הארץ כל נקודה על הירח?
שימו לב במערכת קלע מה קורה לכוכב התכלת. מה גורם לו לסטות ממסלולו?
התבוננו במערכות יותר מורכבות (בלט של ארבעה כוכבים, כפול כפול, קלע כפול...) ונסו לדמיין אילו כוחות מחזיקים את המערכת הזאת. כעת בנו מערכת משלכם. הגדירו את המסה של של כל אחד מהכוכבים (זה בהחלט משפיע על כוח המשיכה שלהם) ואת המרחק ביניהם. זכרו שככל שהמרחק גדל, ההשפעה של כוח המשיכה קטנה. אפשר לשחק גם עם המהירות ההתחלתית של הכוכב על כל אחד מהצירים, וכך למעשה לקבוע את כיוון התנועה לפני תחילת ההשפעה של כוח המשיכה. כיתבו בתגובות דוגמאות למסלולים מיוחדים ומעניינים שקיבלתם (אל תשכחו לציין מסות, מרחק ומהירות בצירי ה-X וה-Y).
ארז גרטי
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
