אם יש לך כתם

את כתמי השמש גילו כנראה האַסטרוֹנוֹמים הסינים עוד באלף הראשון לספירה. כתמי שמש אינם כהים, אלא רק מקומות שהטמפרטורה בהם נמוכה בכמה מאות מעלות מזוֹ של הסביבה הלוהטת 

כתב: ד”ר נצח פרביאש, גליליאו צעיר

כמה מִכּם ודאי מַכּירים את שאלת הטריוויה “כמה כוכבים יש במערכת השמש?” ואת התשובה הנכונה: במערכת השמש יש כוכב אחד בלבד, והוא השמש עצמה (האחרים הם כוכבי לכת). משום שהשמש היא הכוכב היחיד במערכת השמש, היא גם הכוכב הקרוב ביותר אלינו, לכדור הארץ. בזכות הקִרבה היחסית, אפשר לבצע עליה תַּצפיוֹת שאינן אפשריות בכוכבים רחוקים יותר, ומלבד זה, בזכות העובדה שהשמש היא כוכב רגיל למדי ביְקום, אפשר ללמוד מהמֶחקר עליה גם על כוכבים אחרים, מרוחקים יותר.

לפני הכול, הרצון שלנו לחקור תופעות שקשורות בשמש נובע מהשפעתהּ על כדור הארץ ועל החלל שבינו ובין השמש, כמו שינויי אקלים, סערות מַגנטיוֹת ומחזוֹר כתמי השמש.

מהי “שפת השמש”?

בטרם נסביר על כתמי שמש, נזכיר כמה עובדות: השמש היא כדור גז (ופלזמה), ולכן, להבדיל מגוף מוצק (כוכב לכת למשל), ההגדרות של “שפת השמש” ושל האַטמוֹספֵרה שלה תלויות באורך גל בו צופים. אפשר לחשוב על כך ש”שפת השמש” היא שכבת הפוֹטוֹספרה, אותה ניתן לראות באור בתחום הנראֶה.

חִשבו על הכדור הכתום שאנו רואים בשקיעה – גבולותיו מגדירים את מה שנכנה כאן “שפת השמש”, אף שהגזים המרכיבים את השמש משתרעים הרבה מעבר לכך. עובייה של הפוטוספרה כמאה קילומטר – דק מאוד לעומת חלקהּ הפנימי של השמש (רַדיוּס השמש הוא 695,990 קילוֹמֶטר), והטמפרטורה השׂוררת בה היא כ־6,000 מעלות (בערכים כאלה כבר אין זה חשוב במיוחד אם משתמשים ביחידות קֶלווין או צֶלזיוּס).

האם הכתמים באמת כהים?

כשמתבוננים בשמש (באמצעים המתאימים לכך בלבד! מסוכן להתבונן בשמש בעין חשׂוּפה או באמצעוּת מסננים “תוצרת בית”!), אפשר לעִתים להבחין על פניה בכתמים כהים. צבעם הכהה של הכתמים נובע מכך שהטמפרטורה השוררת בהם נמוכה בכמה מאות מעלות מזוֹ של סביבתם. למעשה, כמו שאפשר לראות בתצלומים, הכתמים נראים כהים לחלוטין. אולם מדובר באַשׁלָיה אוֹפְּטית: הכתם נראֶה חשוך בשל הניגוּדיוּת הרַבּה בין עָצמת האור הנפלט מכתם השמש ובין האזור הסובב אותו, ואולם בפועָל כתם שמש מֵאיר יותר מהירח.

אף שמְמדיהם של הכתמים ביחס לשמש אינם גדולים, קוֹטרם עשוי להגיע לכשלושים אלף קילומטר (לשם השוואה, קוטר כדור הארץ כולו הוא כ־12,756 קילומטר); עובדה זוֹ אפשרה לזהות אותם גם ללא אמצעי תצפית משוכללים.

מי גילה את הכתמים?

את כתמי השמש גילו ככל הנראה האַסטרוֹנומים הסינים עוד באלף הראשון לספירה, אולם רק לאחר המצאת הטֵלסֶקוֹפּ בשנת 1609 זיהה גליליאו גליליי כי כתמי השמש הם חלק מהשמש עצמה. מאז המצאת הטלסקופ נצפּו כתמי שמש ונחקרו מחקר מעמיק יותר.

כתמי שמש שורדים על פני השמש כמה ימים. הגדולים מביניהם עשויים לשרוד אף כמה שבועות. לרוב, הכתמים נראים במערכות של זוג כתמים או יותר. בשנת 1843 מצא האסטרונום הגרמני היינְריך שוואבֶּה בתצפיותיו שמספרם הכולל ועצמתם הממוצעת של כתמי השמש משתנים במחזוֹריוּת של כ־11 שנים. תופעה זוֹ נצפתה מאז שוב ושוב וזכתה לכינוי “מחזור כתמי השמש” או “דיאגְרָמַת הפרפר”. יש השערות שונות בנוגע לגורם למחזור כתמי השמש, אך הסיבה אינה ברורה לחלוטין. עם זאת, למספר הכתמים ולעצמת פעילות השמש יש השפעות על כדור הארץ.

האסטרונום האמריקני ג’וֹרג אֶלרי גילה בשנת 1908 שיש קשר בין כתמי שמש ובין שדות מגנטיים. למעשה, עוד בציורים המוקדמים של גליליאו, מראשית המאה ה־17, אפשר להבחין כי לכתמי השמש יש מִבנה ובו חלק כהה במרכז הכתם, אוּמְבְּרָה שמו, וחלק בהיר יותר המַקיף אותו, פֶּנאוּמְבְּרָה שמו. תצלומים מאוחרים יותר, שצולמו באמצעות טלסקופים מתקדמים, מראים שהפנאומברה היא מבנה שנראה עשוי מסיבים אשר פונים לכיוונים שונים. נוכחותו של מבנה זה וגם כיוון הסיבים מרמזים על קיומם של קווי שדה מגנטיים, בהתאם לגילוי של אלרי.

כיום ברור למדענים שעצמתם וכיוונם של שדות מגנטיים בשמש אחראים לקיומם של כתמי השמש, ולא רק להם. גם תופעות חשובות אחרות אשר מתרחשות בשמש, כמו חימום העטרה, האצת הרוח השמשית וסערות שמש, קשורות לשדות המגנטיים.

הכותב הוא סמנכ”ל מדעי בפארק קרסו למדע

הכתבה פורסמה בירחון גליליאו צעיר לילדים סקרנים. לקבלת גיליון דיגיטלי מתנה הקליקו