סיקור מקיף

אור ירוק – מה הקשר בין התמונות הירוקות שחיילים רואים בלילה ובין אור הכוכבים?

כשחיילים יוצאים לפעילוּת בלילה הם משתמשים במכשירים לראיית לילה, שמאפשרים להם לראות גם כאשר הסביבה חשוכה מאוד. קיימות כמה טֶכניקוֹת לראיית לילה, אחת מהן נקראת “הגבָּרת אור כוכבים” והיא מאפשרת לראות גם כאשר האור קָלוּש במיוחד. בטכנולוגיה זו, התמונה נראית בצבע ירוק.

חיילים מיחידת אריות הים של הצי האמריקני משתמשים באמצעי ראיית לילה. התמונה נראית ירוקה. צילום: מתוך ויקיפדיה
חיילים מיחידת אריות הים של הצי האמריקני משתמשים באמצעי ראיית לילה. התמונה נראית ירוקה. צילום: מתוך ויקיפדיה

מאת: ד”ר נצח פרביאש, גליליאו צעיר
כשחיילים יוצאים לפעילוּת בלילה הם משתמשים במכשירים לראיית לילה, שמאפשרים להם לראות גם כאשר הסביבה חשוכה מאוד. קיימות כמה טֶכניקוֹת לראיית לילה, אחת מהן נקראת “הגבָּרת אור כוכבים” והיא מאפשרת לראות גם כאשר האור קָלוּש במיוחד. בטכנולוגיה זו, התמונה נראית בצבע ירוק.

למה הלילה חשוך?
לפני הכול, חשוב שנבין מדוע הלילה חשוך. זאת אולי נשמעת שאלה פשוטה, אבל הדבר אינו מובן מאליו. למעשה, אם חושבים על כך, בהתחשב בכל מיליארדי הכוכבים ביקום המְפיצים אור דרך קֶבַע – סביר שגם הלילה יהיה מוּאָר לַחֲלוּטין. הפּער בין הציפּייה שהכוכבים יאירו את השמים ובין החושך שאנו מַכּירים משמֵי הלילה מוּכּר בשם “הפָּרָדוֹקְס של אוֹלבֵּרס”. ההסבר המקובל לפרדוקס מתבסס על כך שהיקום מתרחב והולך מאז המפץ הגדול, וכי גילוֹ של היקום סוֹפי (כלומר, הוא קיים אמנם זמן רב, אך לא זמן אין-סופי). האם המשמעות מכך היא שהלילה חשוך לחלוטין?
במשך היום אנו רואים בעיקר את האור מהשמש, שהיא הכוכב הקרוב ביותר אלינו, אך לא רק ממנה. חלק מהאור מַגיע גם מכוכבים רחוקים (כן, גם במשך היום! כוכבים זורחים לא רק בלילה) ולעִתים גם מהירח, שמחזיר אלינו חלק קטן מאוֹרהּ של השמש שפוגע בפניו. כאשר השמש שוקעת, היא מאירה את צִדו האחר של כדור הארץ, ואז אנחנו מתחילים להבחין בכוכבים, שהם שְׁמָשות רחוקות שמייצרות את אורן בעצמן (להבדיל מכוכבי הלֶכת והיְרֵחים שמחזירים את אור השמש הפוגע בפניהם). כאשר הירח מלא שמי הלילה מוארים יחסית, ואז גם קשה יותר להבחין בכוכבים.

 

בזכות איינשטיין
העין שלנו רְגישה לאור נראֶה, שהוא תחוּם אוֹרכֵי הגל שבין 400 ל-700 נָנוֹמטר בסְפֶּקטרוּם הַקְרינה האֵלֶקטרוֹמַגנֵטית. ביום, או באמצעות תאורה מלאכותית, אפשר לראות עֲצָמים שונים משום שהאור הפוגע בהם מוחזר בעָצמה גבוהה דייהּ. בלילה, כאשר כמות האור נמוכה מאוד, האור המוחזר מהעצמים אינו מספיק לרוב כדי לאפשר ראייה ללא אמצעי עֵזר.

אמצעי ראיית לילה שמתבסס על טכנולוגיה של הגבָּרת אור כוכבים, בנוי ממערכת אוֹפְּטית שמזכּירה משקפת. למערכת שפוֹפֶרת הגבּרה אלקטרונית שמתרגמת אור קלוש בצדו האחד של המכשיר, לזרם חשמלי שמוגבר בשפופרת ומוּמר חזרה לאור בצדה האחר. כדי להבין את התהליך הפיזיקלי שעליו היא מתבססת נחזור לשנת 1905, שאז פרסם אַלבּרט איינשְׁטיין את ההסבּר לאֵפֵקט הפוֹטוֹאֵלֶקטרי. להבנת האֵפֵקט הפוֹטוֹאֵלֶקטרי הייתה חשיבוּת עצוּמה בהתפתחות הפיזיקה המוֹדֶרנית, ובייחוד למונח “פוטוֹן” שמסייע בהבנת מהות חֶלקיקי האור. על ההסבר לתופעה קיבל איינשטיין פרס נוֹבּל בפיזיקה בשנת 1921.

האֵפֵקט הפוֹטוֹאֵלֶקטרי הוא תופעה פיזיקלית שאלקטרונים נפלטים בה מפני מתכת, כאשר פוגעת בה קרינה אלקטרומגנטית מתאימה ונבלעת בה. במילים אחרות, חלקיק אור (פוטון) פוגע במתכת, ואם מתקיימים התנאים המתאימים, ייבָּלע הפוטון באחד מאטוֹמי המתכת וייפָּלט ממנוּ אלקטרוֹן. כאשר התופעה מתרחשת בתוך שפופרת ובה אנוֹדָה (אֵלֶקטְרוֹדה שלילית) וקתוֹדָה (אלקטרודה חיובית) – האלקטרונים הנפלטים יוצרים זרם חשמלי. על ידי אַספָּקת מתח חשמלי חיצוני אפשר להאיץ את האלקטרונים, ובכך להוסיף להם אנרגייה ולהגבּיר את הזרם.

 

 

  • הכותב הוא סמנכ”ל מדעי בפארק קרסו למדע

 

הכתבה פורסמה בגיליון ספטמבר 2014 של גליליאו צעיר

רוצים לקרוא עוד? לקבלת מגזין גליליאו צעיר במתנה

בקרו בעמוד הפייסבוק שלנו

 

גליליאו צעיר

גליליאו צעיר

גליון דיגיטלי חינם להורדה * לדף הפייסבוק של המגזין גליליאו צעיר
לכל הכתבות של המחבר

29 תגובות

  2. אלוהים
    אין טעם להמשך השיחה בינינו.
    התיזה שלי הוא בנושא אבולוציה. אני גם לא חושב שאני חכם, אבל לפחות אני לא גס רוח שלא מבין על מה אני מדבר.

  3. ניסים אתה איש עקשן וכנראה לא כל כך חכם!
    אם אתה לא מבין את הבסיס לתורשה גנטית, באמת מה הטעם?
    אני עדיין לא מאמין שלא הצלחת להבין את הקשר בין תורשת ראיית גוונים לתורשת הגן הג’ינג’י ?!
    ואם תאוריה שמוצגת בויקיפדיה לא משכנעת אותך, איך אני יכול לשכנע אותך?!

  4. אלוהים
    הג’ינג’ים אכן “נכחדים”. אבל זה לא קשור למה שאמרתי. דיברתי על ראיית גוונים.
    בכל מקרה, אתה לא פוסל את ההסברים האחרים, ובלי זה אין טעם בשיחה הזאת. יש לך הסבר אפשרי (לדעתך) – אבל זה הכל.

  5. הנחש

    אלוהים
    למה אתה לא עונה לי? בנוסף לכך מה איוב עשה שהתנכלת לו, האם לא לא עמדת בפיתוי? על מצחך ייחרט אות קין. כמה שאתה נכלולי.

    אין לי מושג על מה אתה מדבר, האם זה קשור לסיפורי העמים שלכם ולכל המנהגים המוזרים שלכם?!
    כי אם כן, אני עדיין חושב ומנסה להבין מה לכל הרוחות אתם עושים!

  6. 1) שוב, יש חיות שהתפתחו בתנאים שדומים לאדם שבכלל רואים שחור-לבן. זה שיש דוגמאות שמחזקות את הטענה שלך, לא מונע מדוגמה נגדית אחת לפסול…
    2) יש ממבות ירוקות ויש ממבות שחורות. בכלל – השימפנזות שחורות….. למה לא פיתחו מנגנון הגנה פשוט כמו צבע ירוק?
    יכול להיות שהיו כאלה והם לא ובשלב מסוים המין בעל היכולת לראות גוונים שרד כי יכולת זו הקנתה יתרון גדול יותר (כמו לזהות פרות ראויים למאכל) ולא רק להסוות את עצמו!

    3) כתבת “שאלת אותי למה הנחש לא פיתח ראייה כמו שלנו והתשובה כי הוא פיתח יכולת הסוואה וכנראה זה הספיק לו”. לפי מה שאתה אומר – לנחש שיאבחן יותר גוונים לא יהיה יתרון. זה פשוט לא נכון.
    (לפי מה שאתה אומר – לנחש שיאבחן יותר גוונים לא יהיה יתרון)
    אתה סתם מכניס דברים למקלדת שלי על ידי מסקנות אישיות!
    כי כתבתי בפרוש:
    דמיין עכשיו שנוצרת מוטציה (יכולת לראות גוונים ירוקים אם זה לא ברור לך או כל יכולת אחרת) שמקנה יתרון הישרדותי לנחש הירוק בנוסף ליכולת שלו להיטמע בין גוונים ירוקים אותה מוטציה מעוברת לצאצאים וכך נוצרת יכולת חדשה בנוסף לגוון הירוק שלו (אבולוציה)

    4)אתה מניח שלצאצאיהם של זוג, שאחד רואה גוונים טוב והשני פחות טוב – אז הראיית הגוונים שלהם תהיה “ממוצע”. אני לא מכיר שום דרך שזה יכול להיות נכון.

    (תתפלא הג’ינג’ים נכחדים)

  7. אלוהים
    למה אתה לא עונה לי? בנוסף לכך מה איוב עשה שהתנכלת לו, האם לא לא עמדת בפיתוי? על מצחך ייחרט אות קין. כמה שאתה נכלולי.

  8. אלוהים
    1) שוב, יש חיות שהתפתחו בתנאים שדומים לאדם שבכלל רואים שחור-לבן. זה שיש דוגמאות שמחזקות את הטענה שלך, לא מונע מדוגמה נגדית אחת לפסול…
    2) יש ממבות ירוקות ויש ממבות שחורות. בכלל – השימפנזות שחורות….. למה לא פיתחו מנגנון הגנה פשוט כמו צבע ירוק?

    3) כתבת “שאלת אותי למה הנחש לא פיתח ראייה כמו שלנו והתשובה כי הוא פיתח יכולת הסוואה וכנראה זה הספיק לו”. לפי מה שאתה אומר – לנחש שיאבחן יותר גוונים לא יהיה יתרון. זה פשוט לא נכון.

    4) כתבת “יכולת זו הקנתה יתרון הישרדותי דבר שלא מתבטא בימים אלו ולכן יכולת זו תעלם כאשר בני האדם יתבוללו עם בני אדם בעלי יכולת מוגבלת בקליטת גוונים ירוקים ויש כאלו.”
    אתה מניח שלצאצאיהם של זוג, שאחד רואה גוונים טוב והשני פחות טוב – אז הראיית הגוונים שלהם תהיה “ממוצע”. אני לא מכיר שום דרך שזה יכול להיות נכון.

    אבל תקשיב – כל עוד לא פסלת את שאר ההסברים האפשריים, אין שום משמעות למה שאתה אומר.

  10. היינו מצפים שיצורים במצב דומה יפתחו את אותה התכונה – לא כך המצב
    1) הטענה לא נכונה, ישנם חיות שיש להם ראיה טובה בהרבה מלבני האדם וגיווני הצבע שהם יכולים לקלוט
    עולה על שלנו
    2) אבולוציה היא נושא מורכב ולפעמים בוחרת לפתח יכולות שונות בין מינים של בעלי חיים שחיים באותו אזור
    שאלת אותי למה הנחש לא פיתח ראייה כמו שלנו והתשובה כי הוא פיתח יכולת הסוואה וכנראה זה הספיק לו
    דמיין עכשיו שנוצרת מוטציה שמקנה יתרון הישרדותי לנחש הירוק בנוסף ליכולת שלו להיטמע בין גוונים ירוקים אותה מוטציה מעוברת לצאצאים וכך נוצרת יכולת חדשה בנוסף לגוון הירוק שלו (אבולוציה)
    3) לגבי למה האדם עדיין רואה צבע ירוק:
    יכולת זו הקנתה יתרון הישרדותי דבר שלא מתבטא בימים אלו ולכן יכולת זו תעלם כאשר בני האדם יתבוללו עם בני אדם בעלי יכולת מוגבלת בקליטת גוונים ירוקים ויש כאלו.

  11. אלוהים
    יש לך הסבר אפשרי (בוא נניח) לתכונה מסויימת. כדי לבדוק את ההסבר, צריך קודם לפסול כל הסבר אפשרי אחר. לא עשית את זה עדיין. צריך גם לבחון מה ההסבר מנבא. למשל, היינו מצפים שיצורים במצב דומה יפתחו את אותה התכונה – לא כך המצב.

    כתבת שצריך לשאול למה אנחנו עדיין רואים גוונים רבים של ירוק. יש לכך 2 תשובות אפשריות. הראשונה היא שאין יתרון הישרדותי בהקטנת מספר הגוונים שאנחנו מזהים. השנייה היא שהמנגנון בנוי כך שאינו יכול להשתנות – ייתכן שאין אפשרות גנטית להקטין את מספר הגוונים, בלי לעשות נזק רציני.

    אבל – תתחיל בזה שתפסול את ההסברים שאני נתתי ואת ההסבר של שמוליק.

  12. ניסים אגב ציינת את זה (אולי כי להבחין בין צמחים רעילים לאכילים) וזה נכון באותה המידה של אבחנת טורפים!
    והתשובה המלאה לפי דעתי היא:
    1) אבחנת טורפים
    2) אבחנת צמחים רעילים

  13. ניסים

    אלוהים
    נכון, יש ממבה, נחש ירוק שחי באפריקה. אבל … הממבה לא רואה צבעים. אם ההסבר שלך היה נכון, הוא היה תקף גם לממבה.

    שאל את עצמך למה האדם עדיין רואה את צבעי הירוק למרות שהוא לא חי בין עצים כיום.
    כל חיה פתחת את יכולותיה/חושיה בהתאם למקורותיה, ישנם “כלים” שיכול יצור חי לפתח בהתאם לאזור המחיה שלו אבל כדי לשנות את בסיסם צריך זמן אבולוציוני ארוך יותר, יתכן שזן נחש זה פיתח את יכולותיו בתקופה לא רחוקה מזמנינו היום באזור אחר לגמרי וכדי לשנות את בסיס יכולותיו צריך זמן אבולוציוני ארוך יותר! אני גם מאמין שהיכולת של האדם לראות גיווני ירוק תשתנה אם הזמן כי אין לאדם צורך בתכונה זו יותר.

  14. אלוהים
    נכון, יש ממבה, נחש ירוק שחי באפריקה. אבל … הממבה לא רואה צבעים. אם ההסבר שלך היה נכון, הוא היה תקף גם לממבה.

  15. אני חושב שאתה צריך לקחת בחשבון שמדובר בתקופות פרי היסטוריות וסוג המינים שחיו בתקופה זו שונים לגמרי ממה שקיים היום!
    ולגבי מינים טורפים ירוקים, יש כמה סוגים של נחשים ארסיים ביותר שחיים על עצים וצבעם ירוק.
    ללא ספק מוות לקוף בעת הכשה!

  17. ניסים

    אלוהים
    התכוונת להוסיף “אני חושב ש” לפני התגובה שלך נכון? זה שמשהו הוא הגיוני ויכול להיות הסברכ לתופעה לא מוכיח שההסבר נכון.

    ניסים, אני חושב כשאלוהים אומר אלוהים יודע! 🙂

    עכשיו בנימה רצינית, אתה צודק לקחתי לתשומת ליבי.

  19. ש עוד ועוד שאלות. פה נכנס מה ש”אלוהים” כתב. ההסבר שלו שגוי כמובן, כי כדי לזהות טורף בין עצים ירוקים, היה עדיף שלא תהיה שום אבחנה בגווני הירוק!! תחשוב – אז, כל דבר לא ירוק היה הרבה יותר בולט.

    כולם יודעים שטורפים פיתחו מנגנוני הסוואה כדי למנוע התבלטות, עכשיו בוא וננחש איזה גוון צריך טורף לפתח על העור/פרווה כדי להיות פחות בולט בין עצים ירוקים?! אתה צריך לקחת בחשבון שמדובר בתקופות פרי היסטוריות וסוג המינים שחיו בתקופה זו שונים לגמרי ממה שקיים היום!

  20. שמוליק / אלוהים
    גם הגרף בקישור השני שלך (שמוליק) מראה שיא בכחול, למרות שכתוב ירוק. אבל, בוא נניח שהשיא בירוק:
    1) האם זה השיא בגובה הקרקע?
    2) מה הייתה השפעת האטמוספירה בזמן שהתפתחה הראייה שלנו?
    3) את מי בכלל מעניין צבע אור השמש? לא יותר מעניין צבע העצמים בנוף?
    4) האם בהכרח יש קשר בין כמות האנרגיה ליכולת אבחנת הגוונים?
    5) שוב, האם בעלי חיים אחרים גם מבחינים בין גווני ירוק רבים יותר?

    יש עוד ועוד שאלות. פה נכנס מה ש”אלוהים” כתב. ההסבר שלו שגוי כמובן, כי כדי לזהות טורף בין עצים ירוקים, היה עדיף שלא תהיה שום אבחנה בגווני הירוק!! תחשוב – אז, כל דבר לא ירוק היה הרבה יותר בולט.
    במקרה – מתברר שעיוורי צבעים רואים עצמים מוסווים יותר טוב מאחרים 🙂 קרא כאן – http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/248/1323/291

    יש הרבה דברים שהם “פשוט ככה” ואינם נותנים יתרון לאורגניזם. לרוב האנשים 3 סוגי קולטני צבע (יש עם 2, ויש עם 4). מין הסתם, לאחד מהם יהיה תחום רחב יותר, לא?

  21. אלוהים
    התכוונת להוסיף “אני חושב ש” לפני התגובה שלך נכון? זה שמשהו הוא הגיוני ויכול להיות הסברכ לתופעה לא מוכיח שההסבר נכון.

  22. הסיבה למה העין האנושית רואה את גווני הצבע הירוק טוב יותר היא בגלל שהאדם כידוע
    התפתח מהקוף, בימי קדם שטחי הג’ונגלים היה עצום בהשוואה להיום וכולנו יודעים מהוא הצבע השכיח
    בג’ונגלים, על מנת שהקוף יוכל לזהות טורפים בין גיווני הירוק הרבים שיש בג’ונגלים העין של הקוף התפתחה
    לקליטת גוונים ירוקים בצורה טובה יותר בהשוואה לשאר הגוונים. וזו הסיבה שהאדם רואה את גווני הירוק טוב יותר!

  24. שמוליק
    אני יודע שאנחנו רואים יותר גווני ירוק מגוונים של צבע אחר, ושזו אכן הסיבה ש-NVG מציגים דווקא בירוק. אבל – שיא הפליטה של השמש הוא דווקא בכחול – (השיא ב-456 ננומטר, כשירוק זה בסביבות 555 ננומטר).
    לכן, אני חושב שהסיבה לאבחנה שלנו היא אחרת. סיבה אפשרית אחת היא הצורך לאבחן בין עלוות שונות, אולי כי להבחין בין צמחים רעילים לאכילים.
    סיבה אפשרית אחרת היא שזו ארטיפקט של מנכנון הראיה, כלומר סיבה כימית בכלל.
    אפשרות שלישית היא פילוסופית בכלל – יש לנו 3 קולטני צבע אז הגיוני שאחד מהם יהיה הכי רגיש…

  25. ניסים, אין לי מושג אבל הטענה היא שאתה יכול להשקיע פחות אנרגיה בצבע הירוק מאשר בצבע האדום והעין תקלוט טוב יותר את הירוק, עד לסף מסויים (אני לא זוכר מהו הסף). ניסויים כאלו כן נערכו

  26. שמוליק
    אם ההסבר הזה נכון, היינו מצפים שכל בעלי החיים הפעילים ביום יבחינו בין יותר גווני ירוק. האם זה נכון?

לוגו אתר הידען
חיפוש