דלג לתוכן הראשי
מצפה הכוכבים כנרת
  • ספר לימוד
    • פרק א' – כיצד פועל המדע?
    • פרק ב' – אסטרונומיה קדומה
    • פרק ג' – המהפכה הקופרניקנית
    • פרק ד' – אנרגיה וחומר ביקום
    • פרק ה' – מערכת ארץ-ירח
    • פרק ו' – פלנטות ארציות
    • פרק ז' – פלנטות ענקיות וירחיהן
    • פרק ח' – גופים במרחב הפלנטרי
    • פרק ט' – כיצד נוצרה המערכת הפלנטרית?
    • פרק י' – גלוי קרינה מהחלל
    • פרק י"א – השמש – הכוכב שלנו
    • פרק י"ב – תכונותיהם של כוכבים
    • פרק י"ג – הולדתם ומותם של כוכבים
    • פרק י"ד – שביל החלב
    • פרק ט"ו – גלקסיות
    • פרק ט"ז – היקום המתפשט
    • פרק י"ז – קוסמולוגיה
    • פרק י"ח – החיים בכדור הארץ
    • פרק י"ט – חיים ביקום
  • הדמיות
  • עבודות זעירות
    • מהם מטאוריטים?
    • מה הם כתמי שמש?
    • מה קורה לחלקי השמש כאשר הם מתפרצים מהשמש ומה תוצאת נפילתם?
    • מדוע כוכב הלכת אורנוס מסתחרר בשכיבה על הצד?
    • מדוע צבעו של מאדים אדום?
    • מדוע כוכב הלכת אורנוס מסתחרר בשכיבה על הצד?
    • למה נעלמו המים במאדים?
    • איך כוכב הלכת צדק נוצר, הגיע למערכת השמש והחל להסתובב סביבה במסלול הקבוע?
    • כיצד נוצרו טבעותיו של שבתאי (saturn)?
  • פעילויות תלמידים
    • בית ספר יסודי
    • חטיבת ביניים
    • בית ספר תיכון
  • מצפה כוכבים רובוטי
  • פרויקטים
    • מייזמים שמתקיימים כעת
    • מייזמים שהסתיימו
    • תערוכת טילאות
  • צור קשר
  • ראשי
  • ספר לימוד
  • הדמיות באסטרונומיה
  • עבודות זעירות
  • אסטרוטופ
  • פעילויות תלמידים
  • מצפה כוכבים רובוטי
  • פרויקטים
  • צור קשר
מצפה הכוכבים כנרת
  • ספר לימוד
    • פרק א' – כיצד פועל המדע?
    • פרק ב' – אסטרונומיה קדומה
    • פרק ג' – המהפכה הקופרניקנית
    • פרק ד' – אנרגיה וחומר ביקום
    • פרק ה' – מערכת ארץ-ירח
    • פרק ו' – פלנטות ארציות
    • פרק ז' – פלנטות ענקיות וירחיהן
    • פרק ח' – גופים במרחב הפלנטרי
    • פרק ט' – כיצד נוצרה המערכת הפלנטרית?
    • פרק י' – גלוי קרינה מהחלל
    • פרק י"א – השמש – הכוכב שלנו
    • פרק י"ב – תכונותיהם של כוכבים
    • פרק י"ג – הולדתם ומותם של כוכבים
    • פרק י"ד – שביל החלב
    • פרק ט"ו – גלקסיות
    • פרק ט"ז – היקום המתפשט
    • פרק י"ז – קוסמולוגיה
    • פרק י"ח – החיים בכדור הארץ
    • פרק י"ט – חיים ביקום
  • הדמיות
  • עבודות זעירות
    • מהם מטאוריטים?
    • מה הם כתמי שמש?
    • מה קורה לחלקי השמש כאשר הם מתפרצים מהשמש ומה תוצאת נפילתם?
    • מדוע כוכב הלכת אורנוס מסתחרר בשכיבה על הצד?
    • מדוע צבעו של מאדים אדום?
    • מדוע כוכב הלכת אורנוס מסתחרר בשכיבה על הצד?
    • למה נעלמו המים במאדים?
    • איך כוכב הלכת צדק נוצר, הגיע למערכת השמש והחל להסתובב סביבה במסלול הקבוע?
    • כיצד נוצרו טבעותיו של שבתאי (saturn)?
  • פעילויות תלמידים
    • בית ספר יסודי
    • חטיבת ביניים
    • בית ספר תיכון
  • מצפה כוכבים רובוטי
  • פרויקטים
    • מייזמים שמתקיימים כעת
    • מייזמים שהסתיימו
    • תערוכת טילאות
  • צור קשר
  • ראשי
  • ספר לימוד
  • הדמיות באסטרונומיה
  • עבודות זעירות
  • אסטרוטופ
  • פעילויות תלמידים
  • מצפה כוכבים רובוטי
  • פרויקטים
  • צור קשר
17.22 חלקיקים וקרינה
ראשי » פרק י"ז - קוסמולוגיה » 17.22 חלקיקים וקרינה

17.22 חלקיקים וקרינה

המפץ הגדול הוא מודל מוצלח של היקום. בגלל ההצלחה הזאת, האסטרונומים שואלים עד כמה אפשר "למתוח" את המודל. האם הוא יכול לתאר את שברירי השנייה הראשונים אחרי שהיקום נוצר? אם כן, היקום המוקדם הוא מעבדה שאין שנייה לה לחקר המבנה של החומר. ברגעים הראשונים של המפץ הגדול הגיעו הטמפרטורה והצפיפות לערכים קיצוניים, כשכל החומר ביקום היה דחוס במלחציים של הכבידה. האנרגיות האלה עולות על כל מה שאפשר לייצר במעבדות על כדור הארץ, והתנאים האלה עשויים לרמוז על כוחות היסוד של הטבע.

תרשים שמראה איך היקום התקרר עם הזמן.

היקום המוקדם התנהג כמו גז חם מאוד. מספר הפוטונים עלה על מספר החלקיקים בערך פי מיליארד, ורוב האינטראקציות הונעו על ידי קרינה עזה, ולכן אומרים שבזמן הזה הקרינה שלטה ביקום. כשהיקום התפשט, אורך הגל של הקרינה נמתח, והפוטונים איבדו אנרגיה בגלל ההיסט לאדום הקוסמולוגי. דמיינו נפח כלשהו ביקום המוקדם. חלקיקים ופוטונים עתירי אנרגיה התנגשו והגיבו זה עם זה ללא הרף. עם הזמן, התפשטות המרחב גרמה לפוטונים לאבד אנרגיה ולעבור היסט לאדום לאורך גל ארוך יותר. מכיוון שהחלקיקים והפוטונים היו בשיווי משקל, גם לחלקיקים היה פחות אנרגיה. בהתחלה הכבידה הייתה חלשה מדי כדי לגרום לעצמים להיווצר. הקרינה שלטה בכיפה.

מתי איבדה הקרינה את מעמדה הרם ביקום המוקדם? כשהטמפרטורה ירדה, החומר נעשה הרכיב השולט. אפשר לקשר את הטמפרטורה היורדת של היקום לאורך הגל ההולך וגדל של הקרינה בעזרת חוק וין. זו דוגמה טובה לתחולה הרחבה של חוקי הפיזיקה – אותו יחס שמתאר כוכבים מתאר גם את היקום כולו! שנה אחרי המפץ הגדול הייתה הטמפרטורה כמה מיליוני קלווין, והקרינה התרמית של היקום הייתה קרינת רנטגן. אחרי כמה מאות שנים, בטמפרטורה של כ-100,000 קלווין, הקרינה נמתחה והפכה לקרינה אולטרה-סגולה. כשהמרחב התפשט, מספר הפוטונים והחלקיקים בכל נפח נשאר זהה, אבל הפוטונים איבדו אנרגיה נוספת בגלל ההיסט לאדום. לכן צפיפות האנרגיה של הקרינה ירדה מהר יותר מצפיפות האנרגיה של החומר כשהיקום התפשט. כ-50,000 שנה אחרי המפץ הגדול החל החומר לשלוט ביקום. מהזמן הזה והלאה, החומר שלט בכיפה.

אחרי שהחומר נעשה הרכיב השולט ביקום, החומר והקרינה הלכו בדרכים נפרדות. אחרי 380,000 שנה ירדה הטמפרטורה לכ-3,000 קלווין, והקרינה התרמית מהמפץ הגדול עברה היסט לאדום לתחום האינפרה-אדום הקרוב והאור הנראה. בסביבות 380,000 שנה אחרי המפץ הגדול, כבר לא הייתה לקרינה מספיק אנרגיה כדי למנוע מהאלקטרונים, בעלי המטען השלילי, ומהפרוטונים, בעלי המטען החיובי, להתחבר לאטומי מימן יציבים. חלקיקים חופשיים מגיבים עם פוטונים ביעילות רבה, אבל אטומי מימן יכולים לבלוע ולפלוט אור רק בכמה אורכי גל מסוימים, שמתאימים למעברים בין רמות האנרגיה של האלקטרון היחיד. כשהאינטראקציות מוגבלות כל כך, החומר והקרינה מתחילים "להתעלם" זה מזה. ההיפרדות הזאת בין החומר לקרינה נקראת "ניתוק" (decoupling).

מפת הטמפרטורה של היקום כפי שמדד אותה הלוויין WMAP – תמונה של קרינת הרקע הקוסמית במיקרוגל.

ההשפעה הדרמטית ביותר של הניתוק הייתה שהיקום נעשה שקוף. חשבו על ענן. ענן אטום לאור, כי האור שבתוכו ניתז מטיפות מים זעירות רבות. נראה שלענן יש שפה חדה, אבל בעצם הטמפרטורה והצפיפות שלו משתנות בהדרגה רבה מבפנים החוצה. בנקודה מסוימת צפיפות טיפות המים יורדת עד כדי כך שהאור כבר אינו מגיב איתן. מהנקודה הזאת האור זורם אלינו ישירות, ואנחנו רואים שפה. גם השפה הנראית של כוכב כמו השמש נוצרת מאותו אפקט. הנה עוד דוגמה לתחולה הרחבה של הפיזיקה – מושג האטימות מתאר לא רק את שפת הכוכב, אלא גם את המעבר של היקום המוקדם לשקיפות! אחרי הניתוק, פוטוני המפץ הגדול אינם מגיבים עם החומר, ולכן הם נעים בחופשיות, והיקום שקוף. מאז 380,000 שנה אחרי המפץ הגדול לא השתנו הפוטונים האלה, מלבד ההיסט לאדום בגלל ההתפשטות. לכן קרינת הרקע הקוסמית היא שריד אמיתי של התנאים ביקום כשהיה רק 0.003% מגילו היום.

קרינת הרקע הקוסמית ממלאת את כל המרחב, ולכן היא מספקת את נקודת הייחוס האולטימטיבית לכל התנועות ביקום. המדידות מראות שקרינת המיקרוגל חמה בכ-0.0035 קלווין מהממוצע בכיוון אחד, וקרה באותו שיעור בכיוון ההפוך. אי-הסימטריה הזאת שונה מאוד מהתנודות הקטנות בהרבה, שהן הזרעים להיווצרות הגלקסיות. זה אפקט דופלר של ממש, שנובע מכך שכדור הארץ אינו נח. אנחנו נעים במהירות 371 ק"מ בשנייה ביחס לקרינת הרקע הקוסמית – התנועה האמיתית שלנו ביקום.

צביר-העל של בתולה.

עקרונית, אם האסטרונומים יחפשו מספיק רחוק מכדור הארץ, הם אמורים למצוא קבוצה של גלקסיות שאינן סוטות מההתפשטות החלקה של היקום, ונחות ביחס לקרינת הרקע. כדור הארץ מסתובב סביב צירו ומקיף את השמש, והשמש מקיפה את מרכז שביל החלב. שביל החלב נמשך לעבר M31 (אנדרומדה) במהירות של כ-100 ק"מ בשנייה, וכל החבורה המקומית נופלת לעבר צביר בתולה במהירות של כ-220 ק"מ בשנייה. ולא רק זה: צביר-העל המקומי כולו נע לעבר קבוצה רחוקה יותר של גלקסיות. מספיק כדי לגרום לסחרחורת. אבל בקני מידה של יותר מ-100 מגה-פרסק אפשר למצוא קבוצה של גלקסיות שאין לה תנועה כוללת ביחס לקרינת הרקע. הגילוי הזה מרגיע מאוד, כי הוא אישוש לעיקרון הקוסמולוגי: בקני מידה גדולים מאוד, תנועות הגלקסיות ביקום איזוטרופיות.

→ הסעיף הקודם: 17.21 מרחב-זמן  |  הסעיף הבא: 17.23 היקום המוקדם מאוד ←

« הקודם
הבא »
פוסטים אחרונים
  • 17.31 גבולות הידע
  • 17.30 הרב-יקום
  • 17.29 תורת המיתרים והקוסמולוגיה
  • 17.28 העיקרון האנתרופי בקוסמולוגיה
  • 17.27 כוונון עדין בקוסמולוגיה
קטגוריות
  • אור והספקטרום האלקטרומגנטי
  • אנרגית השמש
  • אסטרואידים
  • אסטרוטופ
  • אסטרונומיה במאות 16-17
  • בית ספר יסודי
  • בית ספר תיכון
  • גלקסיות
  • גרמי שמים
  • הדמיות באסטרונומיה
  • הזמנת הרצאות
  • הירח
  • המרכז לחינוך אסטרונומי כנרת
  • הצעות למחקר
  • השמש
  • חטיבת ביניים
  • טלסקופ רובוטי
  • טלסקופים
  • ימי חלל ואסטרונומיה
  • כוכבים כפולים ומשתנים
  • כללי
  • ליקויים
  • מייזמים המתקיימים כעת
  • מייזמים שהסתיימו
  • מערכת השמש
  • מפגשי חובבים
  • מצפה כוכבים רובוטי
  • ספר לימוד
  • עבודות זעירות
  • פלנטה אורנוס
  • פלנטות מחוץ למערכת השמש
  • פלנטות מחוץ למערכת השמש
  • פלנטת מאדים
  • פלנטת נוגה
  • פלנטת נפטון
  • פלנטת צדק
  • פלנטת שבתאי
  • פעילויות לציבור הרחב
  • פעילויות לתלמידים
  • פרויקטים
  • פרק א' – כיצד פועל המדע?
  • פרק ב' – אסטרונומיה תצפיתית
  • פרק ג' – המהפכה הקופרניקנית ותוצאותיה
  • פרק ד' – אנרגיה וחומר ביקום
  • פרק ה' – מערכת ארץ-ירח
  • פרק ו' – פלנטות ארציות
  • פרק ז' – פלנטות ענקיות וירחיהן
  • פרק ח' – גופים במרחב הפלנטרי
  • פרק ט' – היווצרות מערכת פלנטרית
  • פרק ט"ו – גלקסיות
  • פרק ט"ז – היקום המתפשט
  • פרק י' – גלוי קרינה מהחלל
  • פרק י"א – השמש – הכוכב שלנו
  • פרק י"ב – תכונותיהם של כוכבים
  • פרק י"ג – הולדתם ומותם של כוכבים
  • פרק י"ד – שביל החלב
  • פרק י"ז – קוסמולוגיה
  • פרק י"ח – החיים בכדור הארץ
  • פרק י"ט – חיים ביקום
  • קואורדינטות ותנועות
  • קוסמולוגיה
  • שאלות נפוצות
  • תוכנות לניתוח תצלומים
  • תחרות ארצית בצילום אסטרונומי
  • תכונותיהם של כוכבים
  • תמיכה
  • תנועות גרמי שמים
  • תערוכת טילאות
  • תצפיות שמיים
תגובות אחרונות
    ארכיונים
    • נובמבר 2026
    • אוקטובר 2026
    • ספטמבר 2026
    • מאי 2026
    • מרץ 2026
    • נובמבר 2025
    • אוקטובר 2025
    • אוגוסט 2025
    • יולי 2025
    • יוני 2025
    • פברואר 2025
    • נובמבר 2024
    • אוקטובר 2024
    • אוגוסט 2024
    • יולי 2024
    • מאי 2024
    • פברואר 2024
    • ספטמבר 2023
    • אוגוסט 2023
    • אפריל 2023
    • מרץ 2023
    • פברואר 2023
    • ינואר 2023
    • דצמבר 2022
    • נובמבר 2022
    • אוקטובר 2022
    • פברואר 2022
    • דצמבר 2021
    • דצמבר 2020
    • דצמבר 2019
    • אוקטובר 2019
    • ספטמבר 2019
    • אוגוסט 2019
    • יולי 2019
    • יוני 2019
    • מאי 2019
    • אפריל 2019
    • ינואר 2019
    • נובמבר 2018
    • אוקטובר 2018
    • ספטמבר 2018
    • יולי 2018
    • יוני 2018
    • מאי 2018
    • אפריל 2018
    • מרץ 2018
    • פברואר 2018
    • ספטמבר 2017
    • אוגוסט 2017
    • יולי 2017
    • יוני 2017
    • מאי 2017
    • אפריל 2017
    • מרץ 2017
    כלים
    • הרשמה
    • התחבר
    • פיד רשומות
    • פיד תגובות
    • WordPress.org
    תוכן עניינים:
    פרק א'
    • 1.14 קנה מידה בחלל
    • 1.13 האסטרונומיה כמדע
    • 1.12 מחקר מדעי מודרני
    • 1.11 מערכות ידע מדעיות
    • 1.10 תיאוריות מדעיות
    • 1.9 חקר מקרה – חיים על מאדים
    • 1.8 בדיקת השערות
    • 1.7 סימון מדעי
    • 1.6 תצפיות ואי-וודאות
    • 1.5  ממדים
    • 1.4  אומדן
    • 1.3 מדידות
    • 1.2 ראיות
    • 1.1 טבע המדע
    פרק ב'

    יש ללחוץ על כפתור העריכה כדי לשנות את הטקסט הזה. לורם איפסום דולור סיט אמט, קונסקטורר אדיפיסינג אלית קולהע צופעט למרקוח איבן איף, ברומץ כלרשט מיחוצים. קלאצי צש בלי

    מדיניות הפרטיות | כל הזכויות שמורות ל-שיר-שירותי ידע ברשת, אשדות יעקב איחוד © 2022
    Design by Visuali

    כלי נגישות

    גודל טקסט
    הצהרת נגישות
    by Studio Visuali
    logo

    אנחנו משתמשים בעוגיות

    אנו משתמשים בעוגיות כדי לשפר את חוויית הגלישה שלך, לנתח את השימוש באתר ולהתאים עבורך תוכן שיווקי. בלחיצה על "אישור הכל" אתה מאשר את השימוש בעוגיות. באפשרותך לנהל את העדפותיך, לדחות עוגיות שאינן הכרחיות או לקרוא עוד במדיניות הפרטיות שלנו.

    מדיניות פרטיות

    Visuali — Cookie Consent

    עוגיות הכרחיות

    עוגיות אלו נדרשות לתפקוד הבסיסי של האתר ולא ניתן לכבותן.

    עוגיות פונקציונליות

    מאפשרות לאתר לזכור את העדפותיך, כגון שפה או אזור.

    עוגיות אנליטיקה

    עוזרות לנו להבין כיצד המבקרים משתמשים באתר, לשם שיפור השירות.

    עוגיות שיווק

    משמשות להצגת פרסומות רלוונטיות עבורך ולמדידת אפקטיביות קמפיינים.

    גלילה לראש העמוד