תחומים:

בחר הכל

גיאופיזיקה...

מדעי האטמוספירה

מדעים פלנטריים

קטגוריות:

בחר הכל

אירוע

כנס

פרס

מינוי

פוקוס

חדשות

NEWS

מה מעניין אותך?

כל הנושאים
גיאופיזיקה וגיאולוגיה
מדעי האטמוספירה
מדעים פלנטריים
חשמל אטמוספרי בישראל

מחקר

05.10.2016
חשמל אטמוספרי בישראל

מחקר חדש של הדוקטורנט: רועי יניב, בהנחיית פרופ' קולין פרייס ופרופ' יואב יאיר (בינתחומי)

מבוא

המעגל החשמלי הגלובלי של כדור הארץ הוא תוצאה של הפעילות החשמלית של סופות רעמים ועננים טעונים המשמשים כמקורות המתח ומחוללי הזרם. הזרם זורם מעלה ליונוספרה באזורי של מזג אוויר סוער וחוזר לאדמה באזורים של מזג אוויר נאה. צפיפות זרם ההולכה (Jz) הוא מסדר גודל של 1-2 פיקואמפר למ"ר. השדה החשמלי האנכי קרוב לקרקע הוא מסדר גודל של 100-300 וולט למטר ובהתאמה גבוהה לשינויים היומיים של פעילות סופות הרעמים – ידוע גם בשם עקומת קארניגי (Carnegie curve).

 

ציוד

בנינו 2 תחנות מדידה. אחת במצפה רמון והשניה על החרמון. כל תחנת מדידה מודדת את שני הפרמטרים שצוינו במבוא. מכשיר מדידה אחד מורכב משני לוחות מוליכים המודדים את צפיפות זרם ההולכה - הזרם החשמלי הנוצר מהפרשי הפוטנציאל בין היונוספרה לאדמה) ואת זרם ההתקה (displacement current) – הזרם החשמלי הנוצר משינויים חדים בשדה החשמלי (מעבר מטענים מהיר, רוחות, מעבר עננים ואירוסולים). מכשיר מדידה שני מורכב מתחנה למדידת השדה החשמלי קרוב לקרקע.

 

תוצאות

השינויים היומיים בשדה החשמלי בימים של מזג אוויר נאה במצפה רמון נמצאו בהתאמה לעקומת הקארניגי. אך בעוד עקומת הקארניגי נמדדה מעל פני הים באוקיינוס השקט, עקומת מצפה רמון נמדדה באזור מדברי. מצאנו כי בהשוואה לעקומת הקארניגי, השינויים במצפה רמון מושפעים מחימום בוקר של הקרקע על ידי השמש הגורמת לעלייה של אוויר ואירוסולים. אירוסולים אלו מעלים את התנגדות האוויר ולכן לפי חוק אוהם, גורמות לעלייה בשדה החשמלי. התוצאות בחרמון מצאו השפעה גדולה יותר בשעות הבוקר וזאת כתוצאה מאפקט הנקרא “Austausch” – עלייה של שכבת אירוסולים טעונה אשר הצטברה בשעות הלילה בעמקים ובשעות בוקר, כתוצאה מחימום הקרקע, עלתה לפסגת ההר וגרמה לעלייה חדה בערכים של השדה החשמלי.

 

מחקר עתידי

ניתוח הנתונים והתוצאות של מזג אוויר נאה ישמשו בעתיד לניתוח תופעות המתארות את ההשפעה על המעגל החשמלי של סופות המגיעות מהשמש לכדור הארץ. 

 

Graph of Mean diurnal fair weather behavior of the vertical electric field in Israel

Mean diurnal fair weather behavior of the vertical electric field in Israel

 

מתי זורחת השמש בכוכב הלכת שבתאי?

מחקר

30.03.2015
מתי זורחת השמש בכוכב הלכת שבתאי?

מדענים מאוניברסיטת תל אביב וממכון וייצמן, המעורבים במשימות חלל של נאס"א, הצליחו לפצח את החידה המדעית הסבוכה: מהו אורך היממה בכוכב הלכת שבתאי

  • מדעים פלנטריים
  • מדעים פלנטריים

המחקר התפרסם ב-25.3.15 בכתב העת Nature

 

מהו אורכה של היממה על כוכב הלכת שבתאי? לכאורה מדובר בשאלה בסיסית בחקר החלל: עבור מרבית כוכבי הלכת במערכת השמש שלנו, אורך היממה הוא נתון פיזיקלי ברור וחד משמעי, המוכר היטב למדע המודרני. אך מסתבר שבשבתאי המצב שונה. אפילו היום, בשנת 2015, אין בידי המדענים מידע ודאי וסופי בנוגע לזמן הסיבוב העצמי – שהוא אורך היממה – של כוכב לכת זה. כעת פיתח צוות של מדענים צעירים מאוניברסיטת תל אביב וממכון וייצמן שיטת חישוב חדשה, העשויה להניב סוף סוף פתרון מדויק לחידה זו – ואף להוות מפתח לתעלומות נוספות במערכת השמש שלנו וברחבי הגלקסיה.

 

המחקר בוצע על ידי ד"ר רוית חלד, חוקרת מדעים פלנטריים מהחוג למדעי כדור הארץ של אוניברסיטת תל-אביב, בשיתוף עם ד"ר אלי גלנטי וד"ר יוחאי כספי ממכון וייצמן למדע.

 

ענק גזים מכוסה עננים

"שבתאי הוא כוכב לכת מסוג ענק גזים – פלנטה העשויה כולה מגזים, בעיקר מימן והליום," מסבירה מובילת המחקר ד"ר חלד, המעורבת במשימות חלל של נאס"א ושל סוכנות החלל האירופית - ביניהן חלליות המחקר 'קאסיני' הסובבת במסלול סביב שבתאי, 'ג'ונו' שתגיע לכוכב הלכת צדק בשנת 2016, ו-JUICE שתחקור את צדק וירחיו בעשור הבא. "מכיוון ששבתאי עשוי גזים, אין לו פני שטח יציבים, ולכן לא ניתן לקבוע את זמן הסיבוב שלו בשיטה המקובלת עבור כוכבי לכת מוצקים: בחירת סימן מזהה על פני השטח, ומדידת הזמן החולף עד שהוא נצפה שנית. בנוסף, ענקי הגזים מכוסים תמיד בשכבת עננים, המקשה עוד יותר את מלאכת המדידה."

 

לנוכח הקושי ניסו מדענים במהלך השנים להעריך את אורך היממה על שבתאי בשיטות שונות, שהתבססו על מגוון תופעות הניתנות לצפייה ולמדידה - כמו השדה המגנטי, קרינת גלי רדיו, עננים ורוחות. אך תוצאותיהם של מחקרים אלה לא היו אחידות. הפערים בין ההערכות השונות הגיעו עד ל-15 דקות - פרק זמן משמעותי במונחים של חקר מערכת השמש, והוויכוח המדעי נמשך.

 

הוויכוח המדעי התחדש

"ב-1977 שיגרה נאס"א את החללית וויאג'ר 2, שהביאה לנו מידע רב ערך על ארבעת כוכבי הלכת החיצוניים של מערכת השמש שלנו – שבתאי, צדק, אוראנוס ונפטון," מספרת ד"ר חלד. "על פי תצפיות וויאג'ר 2 נקבע כי זמן הסיבוב של שבתאי הוא 10 שעות, 39 דקות ו-22 שניות, ונתון זה נחשב לאמין במשך כ-30 שנה. כך היה עד שמדידות מהחללית קאסיני, שנכנסה למסלול סביב שבתאי ב-2004, הראו כי שיטת המדידה ששימשה את וויאג'ר 2 לא שיקפה למעשה את זמן הסיבוב של כוכב הלכת. חידת אורך היממה של שבתאי נפתחה מחדש" 

 

ד"ר חלד ועמיתיה בחרו לתקוף את השאלה באמצעות שיטת חישוב המכונה 'אופטימיזציה סטטיסטית', שבעזרתה העריכו את מהירות הסיבוב של כוכב הלכת על ידי קישור לשדה הגרוויטציה שלו, דחיסות החומר וצורתו הפחוסה. בדרך זו הם חישבו זמן סיבוב המתאים באופן מיטבי למידע הקיים: 10 שעות, 32 דקות ו-45 שניות. כדי לבחון את אמינות שיטתם, חישבו החוקרים באמצעותה גם את זמן הסיבוב של צדק, המוכר היטב למדע - והגיעו לתוצאה הנכונה.

 

"לממצאים שלנו יש משמעות נרחבת, הרבה מעבר למציאת פתרון לחידה מעניינת", מסבירה ד"ר חלד. "ראשית, זמן הסיבוב משפיע מאוד על הרוחות ועל מזג האוויר השורר בכוכב הלכת שבתאי. ואולי חשוב מכך: במחקר קודם מצאנו כי להפרש של 7 דקות בזמן הסיבוב יש השלכות מרחיקות לכת על חקר המבנה הפנימי של כוכב הלכת. מהמבנה הפנימי ניתן להסיק מסקנות חשובות על אופן היווצרותו של שבתאי בפרט, וענקי גזים בכלל, ועל התנאים ששררו סביבו בעת שנוצר, בערפילית היצירה של מערכת השמש. המידע הזה, בתורו, מוסיף נדבך חשוב לחקר ההתפתחות של מערכת השמש שלנו ומערכות אחרות במרחבי הגלקסיה."

 

במחקריהם הבאים יבקשו ד"ר חלד ושותפיה ליישם את הגישה החדשנית שפיתחו על ענקי גזים נוספים במערכת השמש – בעיקר אורנוס ונפטון, ואף להיעזר בה בחקר כוכבי לכת של שמשות אחרות.

 

שינויים קצרי מועד וארוכי טווח באטמוספירה העליונה

מחקר

05.01.2015
שינויים קצרי מועד וארוכי טווח באטמוספירה העליונה

​חוקר: ישראל סילבר

  • מדעי האטמוספירה
  • מדעי האטמוספירה

האטמוספירה העליונה הינה החלק באטמוספירה שנמצא בין כ-60 ועד ל-1000 ק"מ מעלינו. גובה זה נמצא הרחק מעל הגבהים בהם טסים מטוסי נוסעים (כ-10ק"מ) ולמעשה, מהווה את האיזור המחבר בין כדוה"א לחלל, לא בדיוק האטמוספירה בעלת מזג אוויר אותה אנו חווים בחיי היומיום, אך גם לא הריק שנמצא בינינו ולבין כוכבים וגלקסיות אחרים. למרות זאת, צפיפות החומר בתחום זה נמוכה ביותר, מספיק בשביל לאפשר תנועה של לוויינים ומעבורות חלל בגבהים אלו (מעל ל-300 ק"מ), אשר מקיפים את כדוה"א באיזור זה של האטמוספירה. 

 

מאפיין נוסף של האטמוספירה העליונה הוא שהיא טעונה חשמלית, בעיקר הודות לקרינתה החזקה של השמש. כתוצאה מכך, גלי רדיו בתדרים נמוכים מאוד (VLF) מוחזרים בצורה טובה מבסיס האטמוספירה העליונה, סביב גובה של כ-70 ק"מ, ומסוגלים לנוע כך אלפי קילומטרים סביב כדוה"א, תוך שמירה טובה יחסית על מאפייניהם, ואף להיקלט מתחת לפני המים. לכן, גופים צבאיים שונים משתמשים במשדרים רבי עוצמה בתחום גלים זה, לצורך תקשורת עם צוללות. בנוסף, עיקר פליטת האנרגיה של ברקים מתרחשת בתחום תדירויות זה, כך שאנטנות מתאימות יכולות לקלוט גם את האותות הטבעיים, וגם את אלו מעשה ידי אדם. 

 

שינויים בצפיפות החומר וריכוז החלקיקים הטעונים חשמלית באטמוספירה העליונה, שמקורם יכול להיות מלמטה (לדוגמה; סופות וברקים) או מלמעלה (לדוגמה; סערות שמש) משפיעים הן על מסלול תנועתם של לוויינים (ע"י חיכוך עם חלקיקים, התלוי בצפיפותם), והן על מאפייני תשדורות גלי הרדיו. לכן, חשוב להבין, לעקוב ולהעריך את השינויים באטמוספירה העליונה בסקאלות זמן ומרחב שונות. זאת בנוסף לצורך העז שלנו, בני האדם, לספק את סקרנותינו ולהבין יותר טוב את סביבתינו הקרובה והרחוקה.

 

מטרת המחקר שלי היא הבנה טובה יותר של שינויים ותנודות אלו בסקאלות זמן שונות. כיוון שמדובר בגבהים אשר איננו נתקלים בהם בחיי היומיום שלנו (גבוה מידי עבור מטוסים ובלוני חיזוי), עליי להשתמש בשיטות חישה-מרחוק. המכשירים שעמם אני עובד הם אנטנות אשר קולטות את הגלים בתחום ה-VLF ושנמצאות בשדה-בוקר, בהר חרמון, ובמקומות שונים בעולם, ספקטרומטר GRIPS (מכשיר המודד את פליטת האנרגיה של שכבת ה-airglow בתחומי האינפרא האדום), אשר נמצא באוניברסיטת תל-אביב ומודד טמפרטורה בגובה של כ- 87 ק"מ מעל ישראל, ומכשיר SABER אשר נמצא ע"ג לוויין TIMED של נאס"א, ומודד בין היתר את הטמפרטורה בבסיס האטמוספירה העליונה ואף באטמוספירה התיכונה (בין כ-15 ועד לכ-120 ק"מ מעלינו).

 

 

חלק מקבוצת המחקר הגרמנית-ישראלית ליד אחד ממרכיבי מערכת ה- KITCube באתר המדידות-ליד מצדה בים המלח

מחקר

05.01.2015
פרויקט DESERVE

חוקר: חיים שפיר, בראשות פרופ' פנחס אלפרט

  • מדעי האטמוספירה
  • מדעי האטמוספירה

פרויקט DESERVE - Dead-Sea Research Venue הינו פרויקט רב-תחומי לחקר אזור ים המלח, במסגרת שיתוף פעולה גרמני-ישראלי-ירדני-פלסטינאי. הפרויקט מנוהל ע"י אוניברסיטת KIT מקרלסרוהה, גרמניה, וממומן ע"י קרן Helmholtz הגרמנית. הפרויקט נמצא לקראת סיום שנתו השנייה ואושר ל-5 שנים. למותר לציין את הייחודיות העולמית של אזור זה מבחינה אקלימית, גיאופיזית, תרבותית ועוד.

 

במסגרת המחקר נערכים מחקרים של האזור מהיבטים רבים ומגוונים כמו: רעידות אדמה, בולענים, התייבשות ים המלח, אקלים ים המלח ,משטר הרוחות, שכבת האובך ואירוסולים, שיטפונות ועוד. מפאת המגוון הרחב של נושאי המחקר שותפים לפרוייקט זה עשרות מדענים מאוניברסיטאות וממכוני מחקר בארצות שהוזכרו לעיל. בארץ שותפים למחקר חוקרים מאוניברסיטת תל-אביב, האוניברסיטה העברית ירושלים, אוניברסיטת בן גוריון בנגב והמכון הגיאולוגי, מו"פ אזורי ים המלח והערבה. מפאת ההקף הרחב של תחומי המחקר, הפרוייקט חולק לשבעה נושאים וקבוצות עבודה. פרופ. פינחס אלפרט מהחוג למדעי כדור הארץ באוניברסיטת תל-אביב אחראי בישראל ועומד בראש תחום המחקר מזג-האוויר והאקלים יחד עם ד"ר קורסמאייר מאוניברסיטת קרלסרוהה.

 

שימת לב מיוחדת נתנה במסגרת זאת לחינוך דור ההמשך של מסטרנטים ודוקטורנטים בתחומי המחקר השונים. השנה נערך בארץ winter school (נוב-דצמ 2014) עבור מסטרנטים ודוקטורנטים אשר נמשך כשבועיים ויוחד לנושאי אקלים, מזג-אוויר, הידרולוגיה ושיטפונות באזור.

 

בשנת המחקר הנוכחית הובאה מגרמניה מערכת ה- KITCube והוצבה ליד מצדה בים המלח. מערכת ה- KITCube הינה מערכת ייחודית אשר נבנתה ע"י אוניברסיטת קרלסהואה. המערכת מכילה כ-40 טון של ציוד מטאורולוגי. ב-KIT Cube ניתן למדוד את המרכיבים השונים של מזג האוויר על כל היבטיו עד לגובה של 10 ק"מ והפרדת זמן ומרחב גבוהים ביותר שלא נעשו כמותם בארץ מעולם. בין המכשירים שהיא כוללת ניתן למצוא: לידרים, ראדאר עננים, סילומטר, סודאר, רדיומטר, תחנות מאזן אנרגיה, פוטומטרים, מונה חלקיקים מסוג GRIMM, ראדאר גשם, רדיוסונדות ומעבדות לקליטת הנתונים. המערכת הופעלה בשתי בשתי תקופות: בתקופת הקיץ: 4/8/14-31/8/14, ובתקופת החורף: 9/11/14-7/12/14. כחלק מהבדיקות הופרחו מספר רב של רדיוסונדות בהפרשי זמן קצרים ביותר בסופי שבוע שבהם אושרו ההפרחות. ההפרחות נעשו במקביל ובו זמנית בצד הישראלי והירדני של ים המלח, זאת על מנת לאפיין במדויק את אגן ים המלח. בנוסף הוצבו גם 3 תחנות למדידת המאזן האנרגטי מעל לים ומעל לקרקע, וכן מדיד לדו-תחמוצת הפחמן. תחנות דומות הוקמו בירדן. המדידה בתחנות אלה החלה ב-- 10/2/14 ותמשך עד למרץ 2015. עם תחילת העבודה והימצאות ציוד ייחודי ומתוחכם הצטרפו למחקרים גם חוקרים מהטכניון וממכון וולקני.

 

 

מטרותיהן העיקריות של מדידות מערכת ה- KITCube הינן: קביעה ישירה של רמת האידוי השנתי הממוצע מים המלח במערכות הסינופטיות השונות האופייניות לאזור, חקר אקלים ים המלח ושינוי משטר הרוחות כתוצאה משינוי האקלים והתייבשות ים המלח, חיזוי שיטפונות באזור, חקר שכבת האובך מעל ים המלח וגורמיו גם באמצעות הרצות מודלים מטאורולוגיים, חקר אירוסולים בים המלח ועוד.

 

מאוניברסיטת תל-אביב שותפים במחקר אנשי סגל מהמחלקה למדעי כדור הארץ וכן חוקרים צעירים אשר עושים את עבודות המסטר והדוקטורט שלהם במסגרת מכון פורטר וכן בחוג למדעי כדור הארץ בשיתוף פעולה עם חוקרים מאוניברסיטת KIT בגרמניה. כמו כן, הקבוצה כוללת חוקרים מתנדבים וחוקרים בשנת שבתון. כאמור בראש קבוצת המחקר בת"א עומד פרופסור פינחס אלפרט. אתר האינטרנט של פרוייקט DESERVE הוא: http://www.deserve-vi.net.

 

הצלחת העבודה באזור ים המלח והרצת ה-KITCUBE התאפשרה בזכות מערך היקפי  לוגיסטי שעזר  לנו להצלחת ההרצה, החל ממדור יבוא-יצוא באוניברסיטה, דרך מפעלי ים המלח, המועצה האזורית תמר, מו"פ ים המלח, רשות הטבע והגנים המפעילה את אזור מצדה. על כולם תבוא הברכה.

 

 

הרוח החיה בים המלח: חוקרים מנסים להסביר מה קורה במקום הנמוך בעולם - כתבה מעיתון הארץ >

 

 

אוניברסיטת תל אביב עושה כל מאמץ לכבד זכויות יוצרים. אם בבעלותך זכויות יוצרים בתכנים שנמצאים פה ו/או השימוש שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות, נא לפנות בהקדם לכתובת שכאן >>
אוניברסיטת תל-אביב, ת.ד. 39040, תל-אביב 6997801
UI/UX Basch_Interactive