השדה המגנטי של כוכב חמה חלש יותר מזה של כדור הארץ. מכיון שכוכב חמה קרוב יותר לשמש עוצמתה של רוח השמש בקרבתו חזקה פי 10 מעוצמתה של רוח זו בקרבת כדור הארץ , השפעתה גדולה פי 1000 והנפח של המגנטוספירה שלו קטן יותר.
השדה המגנטי של כוכב חמה חלש יותר מזה של כדור הארץ. מכיון שכוכב חמה קרוב יותר לשמש עוצמתה של רוח השמש בקרבתו חזקה פי 10 מעוצמתה של רוח זו בקרבת כדור הארץ , השפעתה גדולה פי 1000 והנפח של המגנטוספירה שלו קטן יותר.
מרחקה של רוח השמש מהקרקע בצד הפונה לשמש הוא 40% מהרדיוס שלו. עוצמתו של מעוות השדה המגנטי (distortion magnetic field ) סמוך לקרקע שווה לזה של השדה המגנטי של כוכב חמה עצמו (1). מיפוי הטופוגרפיה והשדה המגנטי של כוכב חמה חשף פרטים חדשים ביחס לתהליכים דינמיים בתוך כוכב הלכת. כיום ידוע שהתפרצויות של חלקיקים אנרגטיים במגנטוספירה הן תוצר של אינטראקציה בין השדה המגנטי של כוכב חמה עם רוח השמש. במהלכה של טיסת המעבר הראשונה של מרינר 10 נצפו 4 התפרצויות של חלקיקים טעונים. בשנים 2008-2009 בהן חללית המסנג’ר ביצעה את טיסות המעבר שלה בסמוך לכוכב חמה בטרם כניסתה למסלול, לא נצפתה שום התפרצויות. לעומת זאת עם כניסתה של החללית למסלול קוטבי סביבו, התפרצויות אלה נצפו בתדירות גבוהה (2).
מסנג’ר מצאה שקו המשווה של השדה המגנטי נמצא צפונית לקו המשווה הגיאוגרפי. למחולל הדינמו היוצר את השדה המגנטי של כוכב חמה יש אסימטריה בכיוון צפון דרום. בשל כך קיים הבדל בגיאומטריה של קווי השדה המגנטי בין הקטבים. לכל קוטב גיאומטריה שונה של קווי השדה המגנטי. זה בולט במיוחד ב”כיפת הקוטב”, מקום בו קווי השדה המגנטי חשופים לתווך הבין כוכבי, במידה גדולה יותר בקוטב הדרומי מאשר בקוטב הצפוני. החשיפה היא לחלקיקים טעונים המחוממים ומואצים על ידי רוח השמש. פגיעתם של חלקיקים אלה תורמת הן ליצירת האקוספירה והן לבליית חלל של הקרקע (space weathering) (3).
כאשר רוח השמש פוגעת בקרקע של כוכב חמה בקטבים שלו, משתחררים ממנה חלקיקי נתרן וחמצן, המרכיבים העיקריים של האקוספירה. במהלך האינטראקציה עם רוח השמש, חלקיקים אלה הופכים לטעונים. אינטראקציה זו נעשית על- ידי מכניזם הדומה לזה היוצר את זוהר הקוטב (4). הריכוז הגדול ביותר של חלקיקי נתרן מצוי בקטבים (5).
בקצה הפנימי של האקוספירה התגלו גלי KH (Kelvin – Helmolz). גלים אלה נוצרים כאשר נוזלים נעים זה לצד זה במהירויות שונות. במקרה של כוכב חמה מדובר בפלסמה של המגנטוספירה וה- Magnetosheath (המרחב שבין המגנטופאוז וגל ההלם של המגנטוספירה) מאפשרים ערבוב של פלסמות בקנה מידה גדולים יותר מאשר בנוזלים ובטווחי זמן קצרים יותר. הגלים שנצפו במגנטופאוז (manetopause – החלק הפנימי של המגנטוספירה) שונים מאלה שנצפים על כדור הארץ. מדידות של הגלים נעשו אחר הצהרים ובלילה (אין לשכוח שמדובר ביממה של כוכב חמה). בעוד שעל כדור הארץ גלי KH נראים הן בצד הלילי והן בצד היום. משכם של גלים אלה הוא 10-20 שניות בעוד שעל כדור הארץ הם נמשכים מספר דקות (6). שאלה שהתעוררה אצל החוקרים היא מה גורם להבדלים במשך הזמן ועוצמת החיבורים מחדש של שדות מגנטיים בין כוכב לכת אחד למשנהו. התברר ששינויים בפלסמה ובלחצים של המגנטוספירה משפיעים על האינטראקציה בין רוח השמש לכוכבי הלכת לכל אורך ההליוספירה, באותה מידה בה הכיוון ועוצמת השדה המגנטי הבין-פלנטרית העוטפים את המגנטופאוזה של כוכבי הלכת (7).
המסנג’ר הבחינה בתופעה הדומה לתת-סערות (substorms) על כדור הארץ. מדובר בהפרעות במזג האוויר המופיעות לסירוגין מספר פעמים ביום ונמשכות בין שעה ל-3 שעות. תת-סערות אלה מלוות בטווח רחב של תופעות כמו זוהר הקוטב. הן קשורות גם להופעת חלקיקים עתירי אנרגיה הפוגעים בתקשורת ובלוויינים המקיפים את כדור הארץ.
בכוכב חמה תת-סערות אלה קשורות לטעינת אנרגיה מגנטית בזנב המגנטי של כוכב הלכת. העלייה בעוצמת האנרגיה שנמדדה בזנב המגנטי היתה גדולה. תופעה זו מתרחשת במהירות ומשכה של כל טעינה כזו 2-3 דקות. עלייה זו באנרגיה המגנטית חזקה פי 10 מאשר על כדור הארץ והתופעות דמויות התת-סערות מהירותן גדולות) 50 ׁ8ׂ)
באשר לזנב של השדה המגנטי אשר הובחן כבר בתצפיות קודמות, התברר כי לכוכב חמה יש מספר זנבות נוספים קטנים יותר ואשר מקור פליטתם הוא גזים אחרים והם מכילים חלקיקים ניטרליים וחלקיקים טעונים (9).
בתהליך התצפיות נראו יוני הליום במלוא הנפח של המגנטוסםירה . הם הובאו על ידי רוח השמש מהשמש בזמן האינטראקציה בין רוח השמש לקרקע. ההערכה היא שלאחר הפגיעה בקרקע הם מותזים לכל הכיוונים. ממכלול התצפיות עד כה מתקבל הרושם שהמגנטוספירה מספקת הגנה מועטת מרוח השמש. בליית חלל קיצונית ממשיכה בפעילותה על קרקע כוכב הלכת (5,10).
מקורות
1. “Measuring the magnetic field of Mercury” 20.5.2011
http://www.spacedauly.com/reports/Measuring_The-Magnetic_ Field_ Of_Mercury_999.
html
2. “Messenger provides new data about Mercury” 17.6.2011
http://www.spacedauly.com/reports/Messenger_Provides_New_Data_About_ Mercury_
999.html
3. “Mercury’s Messenger reveals surprises” 20.6.2011
http://www.spacedauly.com/reports/ Mercury’s_ Messenger_ Reveals _Surprises_999.html
4. “Extreme space weather at Mercury blasts the planet pole” 5.10.2011
http://www.spacedauly.com/reports/ Extreme_ Space _Weather_ At_ Mercury _Blasts_ The_ Planet_ Pole_999.html
5. “Messenger reveals flood lavas hollows and unprecedented surface details of Mercury”
30.9.2011
http://www.spacedauly.com/reports/ Messenger _Reveals_ Flood_ Lavas_ Hollows_ And_ Unprecedented _Surface _Details _Of_ Mercury_999.html
6. “Mercury’s magnetic field measured by Messenger orbiter” 18.5.2012
http://www.spacedauly.com/reports/ Mercury’s_ Magnetic_ Field_ Measured_ By_ Messenger _Orbiter_999.html
7. “Messenger completes its 1000th orbit of Mercury” 27.6.2012
http://www.spacedauly.com/reports/Messenger_Completes_Its_1000th_Orbit_Of __Mercury_999.html
8. “Messenger spacecraft reveals new information about Mercury” 16.7.2010
http://www.spacedauly.com/reports/ Messenger_ Spacecraft_ Reveals_ New_ _information _About_ Mercury_999.html
9.”Mercury found to have comet –like appearance by satellite looking at sun” 23.9.2011
http://www.spacedauly.com/reports/ Mercury_ Found_ To_ Have_ comet _Like _Appearance_ By _Satellite_ Looking_ At _sun_999.html
10. PIA14851: Mapping ions around Mercury
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/ PIA14851
26 תגובות
איציק ורובי
כשאתם אומרים שכוכב חמה קרוב אל השמש יש להסביר קרוב ביחס למה?
ישנן פלנטות רבות סביב שמשות אחרות שהן קרובות אל הכוכב שלהן הרבה יותר ממה שמרקורי קרוב אל השמש שלנו. הרדיוס הרלוונטי בתור המרחק המינמלי הינו הרדיוס בו כוחות גאות ושפל של הכוכב יעוותו את הפלנטה, המרחק האופייני כדי שזה יקרה הוא משהו כמו רדיוסי שמש בודדים – הרבה יותר ממרחקו של מרקורי.
באשר לרוח השמש, במקרה של השמש שלנו, רוח השמש היא גורם זניח מאד – כוכבים גדולים, מסד”ג של 10-20 מסות שמש ומעלה נוטים לאבד מסה רבה באמצעות רוח שמש, כוכבים כדוגמת השמש שלנו מאבדים מסה קטנה מאד ולכן מסה זו לא תגרום לאיזשהו אפקט על כוכב חמה.
לאור כל הדברים הללו, מסלולו של מרקורי לא צפוי להשתנות בעקבות אינטרקציות עם השמש פחות או יותר עד סוף חייה, אז היא תהפוך לענק אדום, רדיוסה יעבור בהרבה את מסלולו של מרקורי וכל הדינמיקה של מערכת השמש תשתנה לחלוטין
השמש מעקמת את המרחב סביבה ואכן גורמת לתנועה היקפית של הפלנטות סביבה.
איציק – לא דיברתי אלייך …. סליחה שלא ציינתי את זה.
דיברתי אל רובי ……
איציק
שני כוכבים יכולים להיות בזוג, ואז הם יסתובבו סביב מרכז כובד משותף. אם אחד הכוכבים יתחיל להיפך לענק אדום אזי חלק מהמסה שלו עלול להבלע ע”י הבן זוג. זה יכול לשנות את נקודת האיזון ו”ולעשות בלגן”.
1. אין כאן שום קשר למצב של השמש שלנו וכוכב חמה. לא היום לפחות….במה בדיוק דומה פלנטה לענק אדום??
2. אם ….. מאיפה הרעיון שהשמש אחראית לסיבוב הפלנטות??
ומה זה המושג “כוח התנועה”??
דווקא אני חושב שהתפרצויות השמש יגרמו להתקרבות חמה לשמש עד לבליעתו, בדומה לחלליות (סקיילאב) שנופלות לכדור הארץ בגלל חיכוך.
הסיבה, החיכוך של כוכב חמה עם חלקיקי השמש שחוצים את מסלול כוכב חמה כתוצאה מהסערות.
מדובר בתקופה של מאות מליוני שנים ויותר ולא בזמננו.
ניסים לא דיברתי על מסת כדור הארץ ,תקרא לפני שאתה מגיב …דיברתי על פצצת אטום מעשי ידי אדם .אני עדיין חושב שהתפרצות על פני השמש יותר עוצמתית מפצצת אטום.
ניסים .
ראיתי בתוכנית מדע כי במצב של 2 שמשות המנהלות מסלול עוקב ,ברגע שאחת מגיע זמנה “למות”היא גונבת אנרגיה “מאחותה” …
לי עולים בראש 2 נקודות למחשבה :
1. מה ההבדל בין 2 שמשות שאחת מהן ,עושה את פרפורי גסיסתה האחרונים וכוחה נחלש ליחס בין השמש לכוכב חמה באם נוכל לייחס את כוכב חמה לכוכב גוסס וחלש ?
2. אם השמש היא האחראית לסיבוב הכוכבים סביבה ,האין זו היא שקובעת את עוצמת הסיבוב .אני חושב שמכיוון שמרחק הוא קצר בין בין השמש לחמה ,כך גם המומנט הוא קצר ופועל לרעת כוכב חמה ובשל כך במקום לתפוס תאוצה על מנת להתרחק מהשמש הכוח של התנועה שלו מסביב לשמש עומד ביחס לכוח התנועה שלו ביחס למומנט שלו .אם המומנט יגדל הוא ירחק ,אבל אם המומנט יקטן הוא ימצא עצמו בהתנגשות עם השמש .
המסה של התפרצות שמש טיפוסית היא כטריליונית ממסת כדור הארץ. קצת פרופורציה….
רובי ,אתה מזכיר לי מין תיאוריה דמיונית שראיתי בערוץ 8 ,לפני מספר שנים על הנעת חללית באמצעות הטלת פצצות גרעין מאחורי חללית וכך להביא אותה לכדי תאוצה בחלל ואו הסטה של אסטרואיד ממסלול פגיעה בכדור הארץ .לדעתי זה קצת לא ישים ,אבל בל נשווה את העוצמה של התפרצויות שיש על פני הילת השמש לפצצת אטום מעשי יי אדם .
השאלה המדעית האם יתכן ולהתפרצויות אלה ,יש עוצמה לדחות את קיצו של כוכב חמה ולהרחיקו מהשמש.
אותו דבר קורה בנפטון כמדומני שהמדענים חוזים התנגשות זהה שם.
מעניין מי משני המקרים הללו יקרוס והאם יש סיכוי שנפטון יעבור שינוי בזווית ההטיה של קטביו ,כפי שארע בעבר על כדור הארץ.
ניסים, יש משהו במה שאיציק כותב, סערות השמש שגורמות להתפרצויות חלקיקים בקוטר של כמה קוטרי כדור הארץ, יכולות לגרום לחיכוך אם החלקיקים יעברו במסלול כוכב חמה וכך לאבד מהאנרגיה הקינטית.
לגבי שדה מגנטי, אם תקח מגנט ותמקם אותו מתחת למשטח ומעל המשטח תפזר חלקיקי מתכת ברזליים (פרומגנטיים), תראה שהם מתמקמים בהתאם לקווי השדה, ואם אתה ובמצב של קטבים זהים יש מצב של דחייה.
איציק,
מה אתה רוצה?
למה שכוכב חמה יפול לתיך השמש? כדי ליפול הוא צריך להאט. כדי להאט הוא צריך להעביר למישהו את האנרגיה הקינטית שלו. אם השדה המגנטי במרחק הזה היה מספיק חזק אז אולי היה מוושרה זרם חזק שהיה מייצר חום. כנראה שזה לא המצב.
יש פה מישהו שיכול לענות לי על השאלה ?
וכמה דברים להאיר את עינכם :
1. אתם עסוקים בויכוחים שטותיים ,ומדי שבוע מבלי להאזין לעצמכם. עושה רושם שהמדע הוא לא העיקר כאן כי אלא האתגר מי ינצח בויכוח בינכם.
2. תתעסקו יותר במדע מאשר בויכוח.
3. מקווה שכעת תענו לי על השאלה ששאלתי למעלה.
רובי
אתה לא מקשיב.
שדה מגנטי אינו מקור אנרגיה, הוא יכול לשמש להמרת אנרגיה, למשל מקינטית לחשמל. השמש מספקת כמות עצומה של אנרגיה גם ממרחק עצום – צא החוצה ביום קיץ…….
גם שדה כבידה יכול לספק אנרגיה, ע”י המרה של פוטנציאל (נפילה חופשית…..). ושוב, גם זו המרה.
צבי, אני לא מזלזל באף אחד אבל נראה לי שהרעיון של תנועה בחלל תוך כדי שימוש בשדה המגנטי הוא אפשרי במיוחד במצב של חוסר משקל.
כמו שבמעבדה ניתן לשחק עם מגנט או חלק מתכתי תוך כדי ניצול הקטבים שלו וכך הוא מרחף בתוך השדה המגנטי, כך אפשר להשתמש בחללית “ממוגנטת” תוך כדי היפוך קטבים (יחסית לשדה מסביב), לתנועה על קווי השדה המגנטי, בעזרת מניפולציות טכנולוגיות שאולי יהיו בעתיד.
המהירויות במקרה הזה יכולות להיות גבוהות מאד.
רובי
הרעיון נחמד אבל לא ישים:
על מנת לייצר זרם משדה מגנטי על השדה המגנטי להשתנות – לא ניתן להפיק אנרגיה משדה מגנטי קבוע.
את השדה המגנטי אפשר לכאורה לשנות ע”י תנועה, אבל כפי שענה לך ניסים בצורה יפה, השינוי בשדה המגנטי יעקב אותך יותר ממה שיוכל לתרום לך.
לגבי הרעיון של ניסים – אל תזלזל – הרעיון נכון וטוב
http://en.wikipedia.org/wiki/Gravity_assist
אבי,
לתשומת ליבך,
בפסקה 5 כתוב:
“בקצה הפנימי של האקוספירה התגלו גלי KH (Kelin – Helmolz). גלים אלה נוצרים כאשר נוזלים…”
אני די בטוח שהשם Kelvin הוחלף ב-Kelin שכן מתאור התופעה נראה כי מדובר בגלים הנוצרים בעקבות Kelvin–Helmholtz instability
סתם ככה לידיעה כללית, תוך כמה שנים להערכתכם השמש תבלע את כוכב חמה?
לי זה נראה מוזר שהוא עדיין שורד סביבה ,ולא נבלע בתוכה .
עוד משהו שתמוה בעיניי למה לא נוצר בין השמש לכוכב הלויין שלה קשר מגנטי ,עם כל הקרינה שהשמש צפציצה אותו ,הוא היה חייב להקרין חלק מהאנרגיה הזאת והשמש הייתה קרוב לודאי מושכת אותו אליה בנקל ,האם יתכן כי ישנו כאן עוד כוח נסתר שכמו שקיים הכוח המושך ,יש כוח דחיה השומר את כוכב חמה במסלולו ואינו נותן לעצמו להיבלע בכזו קלות?
בבקשה רק מי שיודע ומבין לענות .
תודה מראש.
רובי …
לא ניתן לשהות בנקודה כלשהי בשדה מגנטי סטטי. צר לי, אבל ככה זה ביקום שלנו.
מעבר לכך, כדי ליצור אנרגיה חשמלית משדה מגנטי צריך להפעיל כוח נגדי – והחללית המסכנה תיפול.
נראה לי שנושא זה לא נשקל מספיק לצורך תנועה בחלל, לא במתכונת של הקפות רגילות מסביב לפלנטה אלא ניצול קווי הזרימה של השדה המגנטי לשהיית החללית בנקודות סטגנצייה של השדה, צבירת אנרגיה שתשמש למערכות חשמליות בחללית או הנעה וכדומה.
אולי זו שטות אחת גדולה ואולי לא…
רובי, ומה בדיוק תעשה עם חשמל בחללית? מה שחשוב בחללית זה בד”כ ההנעה שלה, וזה קל להשיג מכבידה. חשמל ניתן להשיג בקלות מקרינה סולרית, או אנרגיה אטומית.
מאיר כתב לך יפה – בדרך שאתה רוצה תצטרך לבצע המרה של אנרגיה ממקור אחר.
ניסים, רציתי לייצר אנרגיה חשמלית לטעינת מצברים של חללית, מכבידה של כוכבים לא ניתן באמצעים פשוטים שנדרשים בחלל.
מאיר, אני מודה לך על התשובה והיא אכן הגיונית אבל נראה לי שבתנועה לא מעגלית מושלמת ובשילוב אנרגיות כמו סולארית, דלק מוצק או תנועה אופטימלית לקווי השדה המגנטית יחד עם התרחקות והתקרבות משולבת לכדור הארץ, ניתן יהיה לצבור אנרגיה בחללית.
רובי
שאלת מה עוצמת השדה של כדור-הארץ. אז עניתי לך……..
ואם כבר, לכוכבים יש כוח כבידה – למה ללכת רחוק?
רובי,
זה לא מעשי מכיוון שלצורך הנעת סליל בשדה מגנטי נדרשת אנרגיה שבאופן תאורטי היא לכל היותר שווה (ובאופן מעשי (בגלל הפסדים שונים) היא גדולה מהאנרגיה שניתן להפיק מהסליל.
במילים אחרות, אם תצרוך אנרגיה מהסליל, המהירות של החללית תואט בגלל הכח שיפעל בין השדה המגנטי של הכוכב לבין השדה המגנטי העובר בסליל עקב הצריכה. בהנחה שאתה לא מעוניין להנחית את החללית, תצטרך להשקיע יותר אנרגיה בשמירה על מהירותה, מהאנרגיה שתוכל להפיק מהסליל.
ניסים, ברור לי שהנושא לא פשוט כל כך מאחר וקווי השדה משתנים יחסית לתנועת החללית, כך שהאנרגיה המתקבלת היא גם פונקציה של זווית החיתוך של קווי השדה המגנטי, יחסית לתנועת החללית.
לכן אני מחפש מקצוען שעוסק בנושא ומסוגל לבצע חישובים מבוססים.
יכול להיות שהרעיון שלי עלה על משהו מעניין ויכול להיות שזה לא מעשי ולכן אשמח לקבל תשובה מלומדת
רובי
העוצמה בבית שלי כ- 0.4 גאוס.
אבל למה אתה לא בודק בויקי????
הייתי רוצה לשמוע חוות דעת של מקצוענים, כיודוע, כשסליל חותך קווי שדה מגנטי, נוצר זרם חשמלי בתוך ליפופי הסליל.
האם ניתן לנצל את השדה המגנטי של כוכבים / פלנטות לצורך אנרגיה בחלליות. כלומר: מה אורך החללית, מהירותה וכמה ליפופים צריך להיות מסביב לחללית כדי לקבל מספיק אנרגיה למשל 10 קילו ואט?
מישהו יודע מה עוצמת השדה המגנטי של כדור הארץ?