על מהירות האור, איו וצדק

סביב צדק 69 ירחים (ידועים. כל הזמן מתגלים חדשים) אך ארבעה מהם – איו, קליסטו, גנימד ואירופה – מספיק גדולים כדי לראות אותם מכדור הארץ עם משקפת בלבד. והאמת היא שהגודל שלהם מספיק משמעותי כדי לראות אותם בלי אמצעים אופטיים (חלקם גדולים אפילו מכוכב הלכת חמה), אבל גודלו של צדק (הפלנטה הגדולה במערכת השמש) והאור החזק שהוא מחזיר מהשמש מונע זאת.

ארבעה ירחים אלו נקראים "הירחים הגלילאניים". למה? כי הראשון שצפה בהם היה גלילאו ב-1610 עם הטלסקופ שבנה ואפשר לומר שהם היו חלק גדול מהשינוי בתפיסת האדם על מקומו ביקום. ממודל גיאוצנטרי (כדור הארץ במרכז) למודל ההליוצנטרי (השמש במרכז) וההוכחה הייתה, שהנה יש כוכבים (ירחים) שמקיפים גוף אחר ולא את כדור הארץ.

אבל הפעם נתמקד ב-אִיוֹ שתרם לאנושות ידע נוסף שלא יתואר במילים. בעצם כן. בזכותו הצליח האדם לראשונה למדוד את מהירות האור. איך? נסביר.

אִיוֹ מקיף את צדק אחת ל-42 שעות. מה שאומר שאם אנחנו צופים בו מגיח מאחורי צדק בזמן נתון, אנחנו אמורים לראות אותו בדיוק אחרי 42 שעות מגיח שוב. הגיוני. אבל זה לא קורה בפועל. איו, מסתבר לא ממש ממושמע לחוק הראשון של ניוטון (החוק הראשון קובע שכל גוף יתמיד במצבו, כל עוד אין שום כוחות חיצוניים שפועלים עליו), ומידי פעם מופיע לפני הזמן, ומידי פעם אחרי.

תופעה זו הפריעה מאוד לאסטרונום הדני אולה רמר שחי לפני כ-340 שנה והוא החליט לבדוק לעומק מה גורם לשינוי זמן המחזור שלו.

אנו יודעים שמרחקו של צדק מכדור הארץ אינו קבוע. כדור הארץ מקיף את השמש במרחק של כ-150 מיליון קילומטר, ומרחקו של צדק מהשמש הוא כ-800 מיליון קילומטר. מה שאומר, שכאשר אנו נהיה בנקודה הקרובה לצדק (כשכדור הארץ ממוקם בין השמש לצדק) הוא יהיה במרחק של כ-650 מיליון קילומטר מאיתנו, וכאשר אנו בנקודה הרחוקה מצדק (השמש בינינו לבין צדק) המרחק בין כדור הארץ לצדק הוא כ-950 מיליון קילומטר (הפרש של 300 מיליון קילומטר).

רמר ערך רישום מדויק מתי איו צפוי להגיח מאחורי צדק על פי המסלול שלו, ובמקביל בדק מתי זה קורה בפועל. לאורך חודשים הוא שם לב שההפרש בין התחזית שלו לבין הליקוי האמיתי הולך וגדל עד לטווח של ל-15 דקות לערך. לאחר מכן הוא מצטמצם בחזרה, עד שהתחזיות חוזרות להיות מדויקות. די מהר רמר הבין את הקשר שבין אי דיוק התחזיות שלו למרחקו של צדק מכדור-הארץ – והוא הפער בזמן שלוקח לאור להגיע מאיו. כך הבין רמר והוכיח שלא זו בלבד שלאור יש מהירות סופית, אלא שאיו דווקא בסדר גמור. העיכובים שבליקויי הירח של צדק, קשורים למרחק של כדור הארץ מכוכב הלכת צדק.

רמר הצליח להגיע לתוצאה שהאור עובר 225,000 קילומטרים בשניה – לא רע בהתחשב בכלים שהיו לו. כיום אנו יודעים כי מהירות האור קרובה ל-300 אלף קילומטרים בשניה (ליתר דיוק מהירות האור בריק היא 299,792,458 מטרים בשנייה – ולמה לעזאזל לא מספר עגול) – נתון המשמש בסיס לחישוב מרחקים בחלל בשנות אור. וזה אומר משהו די בסיסי, שכאשר אני צופה בכוכב אני בעצם צופה אל העבר. האור שאני רואה מהכוכב, יצא ממנו לפני זמן כלשהו (תלוי במרחק שלו ממני) ולכן ייתכן שהוא אינו נראה כך בזמן הווה. הצופה יוכל לדעת זאת כאשר הוא יראה שמשהו ישתנה באורו של הכוכב, וכך ידע שזה בעצם קרה – בעבר.

אגב, איו נחשב לגוף הפעיל ביותר מבחינה געשית במערכת השמש, והתזות ההתפרצויות הגעשיות שלו מגיעות לגובה 300 ק"מ מפניו. פעילות זאת היא הגורם לגוון הצהבהב של פניו. על-פי הנתונים הידועים כיום איו בנוי בעיקר מסלעי סיליקט מותכים, ויש לו גרעין מתכתי. גשושית המחקר גלילאו (גשושית שנשלחה על ידי נאס"א ב-1989 לחקור את כוכב הלכת צדק ואת ירחיו) מצאה כי הירח כמעט שלא נפגע ממטאוריטים, אבל יש בו כמות גדולה של הרי געש פעילים ואף שלחה צילומי התפרצויות. חוץ מזה ירחו של צדק הוא שובב לא קטן, איו אחראי לסיום משימת גלילאו, לאחר שהקרינה החזקה הקיימת סביב איו פגעה במכשור על הגשושית.

בתמונה: צדק וארבעת ירחיו הגלילאניים (איו הוא הראשון משמאל)

כתיבה: משה גלנץ

תודה שפנית אלינו!
ניצור קשר בהקדם

הצטרפו אלינו גם לפייסבוק!

שיתוף ב facebook