דברים שיורמים יודעים: למה כדור הארץ מסתובב דווקא כמו שווארמה?

ענת תוהה: שאלה שחשבנו עליה הרבה עם הילדים השבוע: מה היה קורה אילו כדור הארץ היה סובב לא בציר צפון דרום (כמו שיפוד שווארמה) אלא בציר כלשהו על קו המשווה?

הדימוי לשווארמה כמעט מדויק אבל יש מקום לשיפור קטן. שיפוד שווארמה מסתובב בניצב לקו שבינו לבין האש ואילו ציר הסיבוב של כדור הארץ נוטה הצידה  כ 23° ממצב של ציר שווארמה אידיאלי. אילו היה תנור השווארמה מקור חום נקודתי כפי שהשמש היא עבורנו היינו מקבלים ב”קו המשווה” של השוורמה מקסימום חום כל הזמן ואילו ה”קטבים” (קוטב השווארמה הצפוני המכוסה שומן והקוטב הדרומי התחתון) היו קרים יחסית.

השיפוד שלנו, כאמור נוטה מעט הצידה ובניגוד לשווארמה הוא מסתובב לא רק סביב עצמו אלא גם מסביב לתנור. מצב זה של ציר הסיבוב נותן לנו את אזורי האקלים ואת עונות השנה.  יש לנו אזורי אקלים משום שקו משווה מקבל קרינת שמש בזווית נמוכה ולכן יותר קרינה לכל יחידת שטח ובקטבים  כל יחידת קרינה “נמרחת” ומתפזרת על שטח רחב יותר. יש לנו עונות שנה בזכות הסטייה ממצב השווארמה של הציר והמסע השנתי מסביב לשמש, חצי שנה גורמת ההטיה הזו לחצי הכדור הצפוני לקבל קרינה חזקה יותר וחצי שנה מקבל חצי הכדור הדרומי את חלקו.

אילו היה כדור הארץ, בדומה למה שחשבו פעם על כוכב חמה, שווארמה אידיאלית היינו נשארים עם קו משווה חם וקטבים קרים אבל ללא עונות. בכל יום הייתה השמש זורחת 12 שעות בכל נקודה על הכדור. 12 שעות היו חולפות תמיד מזריחה לשקיעה ולא הייתה עונה חמה, גשומה קרה או שחונה יותר: הסיכוי לגשם או לחמסין היה זהה בכל יום לכל מי שחי באותו מרחק מקו המשווה. אטמוספירה פעילה ללא עונות שנה קיימת   בכוכבי הלכת נוגה וצדק שזווית הנטייה של צירי הסיבוב שלהם כ 3° בלבד.

בפרק א’ של ספר בראשית מייעד הבורא את המאורות  קודם כל ” לְאֹתֹת וּלְמוֹעֲדִים וּלְיָמִים וְשָׁנִים” אבל ספק אם במצב כזה, ללא יורה ומלקוש או נדידת ציפורים עונתית היו בני אדם מפתחים בכלל את מושג השנה.   ואיך הייתה נראית התרבות האנושית בעולם ללא עונות? הבה נדמיין את מישור החוף שלנו במזג אוויר קבוע. בהנחה שהטמפרטורה הממוצעת וכמות המשקעים הייתה נשארת כשהייתה (כי קרינת השמש ליחידת שטח הייתה נשמרת) הרי שכל יום היינו חווים טמפרטורת מקסימום של כ 25° והמשקעים (530 מ”מ) היו יורדים בקצב קבוע של כ ממילימטר וחצי ביום. מדובר בטפטוף לא משמעותי ביום שרובו שמשי כך שרוב הגשם היה מתאדה ולא מחלחל. החקלאות ללא חורף גשום לא הייתה אפשרית מעבר לגדות נהרות ואיתה לא היו מתפתחות ציוויליזציות החיטה והאורז. בני אדם היו נותרים לחיות, כאחיהם השימפנזים והגורילות,   בקבוצות קטנות בקרבת קו המשווה. בקווי רוחב גבוהים יותר היה שורר קור תמידי (אם כי קיצוני פחות מהחורף השורר שם כעת) ללא הפוגת קיץ המאפשרת אקולוגיה עשירה ומגוונת. בעולם כזה, לא הייתה מתפתחת תרבות המאפשרת לך, ענת,  לדמיין שאלות תיאורטיות שכאלו.

ומה לגבי הקיצוניות השנייה? אילו היה ציר הסיבוב מכוון אל השמש  היה קו המשווה עובר דרך מה שהיום הם הקטבים. מחצית הכדור הייתה חווה אור שמש למשך חצי שנה, הטמפרטורה בקוטב הייתה מטפסת מעל זו של קו המשווה כיום וכיפת הקרח הייתה נעלמת לחלוטין. במחצית השנה השנייה החשוכה היה שורר אקלים קוטבי בחצי הכדור שלנו בזמן שהצד השני היה מתבשל. קשה לדמיין כיצד חיים רב תאיים היו מצליחים לשרוד במערכת כה קשוחה.

אבל ענת, יש סיבה לכך שכדור הארץ, ויתר כוכבי הלכת מסתובבים (ברובם) כשיפודי שווארמה ביחס לשמש וכולם (כמעט) באותו כיוון.  כל כוכבי הלכת סובבים את השמש (ליתר דיוק: סובבים את מרכז הכובד שלהם ושל השמש שבמקרה שלנו נמצא קרוב מאוד למרכז השמש) באותו כיוון שהוא גם כיוון הסיבוב של השמש עצמה סביב צירה, כולם בערך באותו מישור וציר הסיבוב של כמעט כולם דומה לשלנו והם חגים ממערב למזרח. היוצאים מהכלל הם נוגה שמסתובב “הפוך” כלומר השמש זורחת בו במערב ושוקעת במזרח ואוראנוס שציר הסיבוב שלו פונה אל השמש.

האחידות הזו הביאה כבר במאה ה18 (עוד לפני שהתגלו, אורנוס, נפטון, פלוטו, האסטרואידים ורוב ירחי כוכבי הלכת)  את המדען והמתמטיקאי פייר לאפלאס להעלות השערה על מקור מערכת השמש “תנועות כוכבי הלכת בכיוון אחד וכמעט במישור אחד, תנועת הירחים במגמה אחת עם כוכבי הלכת, התנועות הסיבוביות של גופים אלו ושל השמש על צירם בכיוון אחד..מתוך ניתוח התנועותיהם של כוכבי הלכת מסיקים שבגלל חום מופלג השתרעה תחילה האטמוספירה של השמש עד מעבר למסלוליהם של כוכבי הלכת..במצב הראשית הייתה השמש דומה לאתו ערפיליות הנראות לנו כעשויות גרעין נוצץ מעט המוקף עננית..אם נניח שכל הכוכבים נוצרו בדרך זו הרי שנוכל לשער לעצמנו את המצב הערפילי הקודם שלהם..”

כ250 שנים לאחר לאפלאס מתברר שהספקולציה שלו הייתה טובה למדי. מערכת השמש נוצרה לפני כ4 וחצי מיליארד שנים מענן מסתחרר של גז ואבק והסיבוב שלנו סביב צירנו וסביב השמש הוא המשכה של אותה תנועה. הסטייה של ציר הסיבוב שלנו מוסברת על ידי רוב החוקרים בהתנגשות של גוף גדול שזכה לשם “תיאה” בכדור הארץ הקדום שפרט להסטת שיפוד השוורמה התיז מאיתנו את הירח המקיף אותנו עד היום.

עלתה בדעתכם שאלה מעניינת, מסקרנת, מוזרה, הזויה או מצחיקה? שלחו ל [email protected]

עוד בנושא באתר הידען:

• הירח “אירופה”, הסובל מלחצים מכל הצדדים עשוי לצאת משיווי משקל
• מדוע מתחלפות עונות השנה בכדור הארץ?
• דברים שיורמים יודעים: איך שקלו את כדור הארץ ומה אנחנו עושים לו?
• מדוע מתחלפות עונות השנה בכדור הארץ?