יום שלישי ה בסיוון, 30 במאי

לשרותכם מנוע חיפוש מבוסס גוגל הממוקד באתרים חינוכים.Beta

   : חפש ראשי

מסע בכדור פורח

הכול החל די במקרה, בדומה למרבית ההמצאות החשובות בנות זמננו. האחים ז'וֹזֶף-מִישֶׁל וְזָ'אק-אַטְיֶין מוֹנְגוֹלְפִיֵה, מהעיירה לִיוֹן שֶׁבְּצָרְפַת, התפרנסו מייצור נייר. באחד הימים הבחינו כי שקית נייר, מלאה בעשן מדורה, מתרוממת לה באוויר וּמְשַׁיֶּטֶת לה במשך מספר דקות. במוחם הקודח צץ רעיון ולאחר סדרת ניסויים מוצלחים בדגמים מוקְטָנִים, הם בנו כַּדּוּר פּוֹרֵחַ עשוי בד פִּשְׁתָּן מְרופָּד בנייר. הכדור, שקוטרו היה 12 מטרים ומשקלו 250 קילוגרמים, התמלא באוויר חם מהמדורה וריחף בגובה רב במשך כעשר דקות. שערו בנפשכם עד כמה נדהם הקהל למראה הפלא הזה. הידיעות על הניסוי המרעיש הִתְפַּשְּׁטוּ עד מהרה ברחבי צָרְפַת וּבְאֵירוֹפָּה כולה.

הַפִיסִיקַאי הַצָּרְפָתִי הַנּוֹדָע, זָ'אק שָׁארְל, נִרְעַשׁ מהניסויים המרשימים והציג סוג חדש של כדור פורח, המבוסס על התגליות הַמַּהְפְּכָנִיּוֹת של אותם ימים בְּחֵקֶר הַגָּזִים - כדור פורח ממולא בְּמֵימָן. כיוון שֶׁמֵּימָן בורח בקלות דרך בד או נייר, ציפה שָׁארְל את דפנות הבלון באריג משי דק מצופה בתמיסת גומי. תהליך הפקת הַמֵּימָן באותה תקופה היה מסובך והקשה על ההדגמה, אולם ב-27 באוגוסט 1783 ריחף הבלון באוויר למשך 45 דקות ונחת ללא הַתְרָעָה במרחק 25 קילומטרים משם. נחיתתו הַפִּתְאוֹמִית של הבלון הבהילה את הנוכחים במקום ואלה קרעו את הבלון לגזרים.

הניסיון הבא של האחים מוֹנְגוֹלְפִיָיה היה אירוע מיוחד במינו. מלך צָרְפַת, לואי ה-16, וכל אנשי חֲצֵרוֹ באו לצפות בשיגור כִּבְשָׂה, בַּרְוָז וְתַרְנְגוֹל בכדור פורח. (גם הנוסעת הראשונה בלווין הרוסי "סְפּוּטְנִיק" הייתה כַּלְבָּה, ששמה היה לָיְיקָה). החיות נחתו בשלום וב-12 בנובמבר 1783 נאסף הָמוֹן רב בְּפַרְבָרֵי פָּרִיס כדי לצפות בהמראת הכדור הפורח המאויש הראשון. הייתה זו הפעם הראשונה בהיסטוריה בה המריאו אנשים באופן חופשי באוויר במתקן מעשה ידי אדם.
תתפלאו, אך לא האחים מוֹנְגוֹלְפִיָיה טסו בטיסה ההיסטורית. מנהל מוזיאון המדע של פאריז וקצין צבא צרפתי המקורב לַחֲצַר הַמְּלוּכָה היו שני האמיצים שהתנדבו למשימה. כדי לשמור על חומו של האוויר שבבלון שרפו השניים קַשׁ וכך שִׁיְּטוּ להם באוויר במשך 25 דקות, עברו מרחק של קרוב לשמונה קילומטרים ונחתו ללא פגע.

איך זה עובד?
עיקרון הפעולה של הכדור הפורח מבוסס על יצירת כּוחַ עילּוּי, שיהיה גדול יותר ממשקלו של הכדור. כל כלי הנע באוויר זקוק לכוח נגדי לכבידה המושכת אותו לכיוון מרכז כדור הארץ – כוח זה הוא כּוחַ הָעילּוּי, שכשמו כן הוא: הכוח שגורם לכדור הפורח לפרוח. מה שקובע למעשה האם הכדור הפורח יָעֳלֶה אוֹ יֵרֵד באוויר הוא צְפִיפוּת הַחומֶר. הצפיפות נקבעת על פי מַסַּת הכדור הפורח והגז שבתוכו (המשקל) חלקי נפחו. מכיוון שעל כל גוף פועל כוח המשיכה, הכדור הפורח מקבל למעשה את כּוחַ הָעילּוּי מן האוויר, השואף לתפוס את מקומו. הדבר דומה לחוק אַרְכִימֶדֶס - כשאַרְכִימֶדֶס נכנס לאמבט, צפיפותו הייתה גדולה מזו של המים ולמעשה דחפה את המים החוצה.
נחזור לכדור הפורח: צפיפות הכדור הפורח והגז שבתוכו קטנה מזו של האוויר ולכן הנטייה שלו היא לעלות למעלה בעוד האוויר, שצפיפותו גדולה יותר, שואף לרדת מטה. כאשר כוח העילוי שווה בדיוק למשקל הכדור הפורח, הכדור יצוף באוויר מבלי לנוע מעלה או מטה. כשהעילוי גדול יותר, ינסוק הכדור כלפי מעלה. האוויר החם מתפשט ולכן הוא צפוף פחות מהאוויר הקר, מכאן שחימום האוויר בתחתית הבלון היא דרך פשוטה ליצירת הכדור הפורח. גז קל מן האוויר מביא לאותה התוצאה בדיוק, ולכן מקובל להשתמש בַּמֵּימָן אוֹ בַּהֶלְיוּם אשר צפיפותם קטנה מזו של האוויר.

הכדורים הפורחים הראשונים היו כמובן פשוטים, כיוון שלנוסעים בהם לא הייתה שליטה על גובה או נתיב הטיסה. בראשית הדרך, כשנעשה שימוש באוויר חם נאלצו הנוסעים לנחות כשהוא התקרר, בהמשך החלו לחמם את האוויר תוך כדי הטיסה עצמה באמצעות מַבְעֵר. עוצמת הבעירה אפשרה לשלוט טוב יותר בזמן ובגובה הטיסה. היה זה הַמֵּימָן שהחליף את האוויר החם. מימן שמשקלו הסגולי נמוך מזה של האוויר אפשר למעשה עילוי רב יותר ולא דרש חימום קבוע.

הכדורים הפורחים הלכו והשתכללו: ניתנה להם צורה אָוִירוֹדִינָמִית (אֶלִיפְּסָה מוארכת במקום כדור) וכן נוספו מנוע ומערכת היגוי שפתרו גם את בעיית הניווט. אולם, למרות ההתקדמות הנפלאה - הַמֵּימָן הוא חומר דליק ומסוכן לשימוש. בשנת 1937 הִתְלַקְּחָה ספינת האוויר הגרמנית "הִינְדֶנְבּוּרְג" ונשרפה לחלוטין. רבים מנוסעי הספינה נהרגו או נפצעו. הפתרון שנמצא היה שימוש בְּגַז הֶלְיוּם, גז בטיחותי שמשקלו הסגולי קל מן האוויר. אולם, המצאת המטוס של האחים רַיְיט (1903) הובילה לִדְעִיכָתָן והיעלמותן של ספינות האוויר מן העולם. לימים התברר, כי קיימים שימושים רבים לכדורים הפורחים, אולם הם כבר לא שימשו כמעט ככלי תחבורה להסעת נוסעים.

למה משמש הכדור הפורח?

מיד לאחר הטיסה המאוישת הראשונה בכדור פורח, החלו אנשים ברחבי אירופה לבנות כדורים פורחים ולהמריא בהם. גם ז'וזף-מישל מוֹנְגוֹלְפִיֵה עצמו המריא יחד עם שישה אנשים נוספים מהעיר ליון והגיע לגובה של קילומטר אחד!.
מכאן נראה היה שגם השמיים אינם הגבול. כבר באותה שנה המריאו שני כִימָאִים צָרְפָתִיִּים לגובה של שלושה קילומטרים, והפעם בשם המדע: השניים עסקו באיסוף נתונים על הלחץ והטמפרטורה בגבהים שונים בָּאַטְמוֹסְפֶרָה. שנה מאוחר יותר, ב-1785, חצו רופא אָמֶרִיקָאִי ועמית צָרְפָתִי את תעלת לָמַאנְשׁ, מִדיבֵר שֶׁבְּאַנְגְלִיָּה ועד לְקָאלַה שֶׁבְּצָרְפַת. ממשלת צָרְפַת עודדה ניסויים ומחקרים בתחום ואף מימנה חלק מהם. עד תחילת המאה העשרים היו אלה כלי התחבורה האוויריים היחידים. סְפִינוֹת אֲוִיר עֲנָקִיּוֹת הסיעו יותר ממאה אנשים ממקום למקום. גם לישראל הגיע הכדור הפורח. בשנת 1929 ביקרה בתל אביב הספינה "גְּרַף צֶפֶּלִין" ועוררה התרגשות עצומה.

הַצַּנְחָנִים שלנו, בעלי הַכומְתּוֹת הָאֲדֻמּוֹת, ודאי לא יודעים שהרעיון שהוביל להקמת הַחַיִל - מקורו בכדור הפורח. בֶּנְגָ'מִין פְרָנְקְלִין, הַמַּמְצִיא וְהַמְּדִינַאי הָאָמֶרִיקָנִי החשוב, חשב שאלפי כדורים פורחים, מאוישים באלפי חיילים שינחתו בשטח האויב מהשמיים, יוכלו לְהָסֵב נזק רב לכל מדינה. אולם, הקושי בְּתִמְרוֹן הכדור הפורח ואיטיותו הופכים אותו לכלי לא אמין ומטרה נוחה וקלה לאויב. המצאת המטוס ביטלה את רעיון השימוש בכדורים הפורחים בצבא, אך מצאה להם שימוש מודיעיני: נָפּוֹלֵיאוֹן בּוֹנֶפָּרְטָה, הַמַּצְבִּיא הַצָּרְפָתִי המפורסם, השתמש בכדורים פורחים, המעוגנים בחבלים לקרקע, כדי לצפות בשדה הקרב ממרחק. בדרך זה יכול היה נָפּוֹלֵיאוֹן לנהל את הקרב ללא חשש וביתר קלות. במלחמת האזרחים באמריקה ובמלחמת העולם הראשונה נעשה שימוש רב בכדור הפורח לצרכים מוֹדִיעִינִיִּים ועד היום, למעשה, משמשים הכדורים הפורחים לאיסוף מידע צבאי.
במלחמת העולם השנייה השתמשו הָאַנְגְלִים בְּטַקְטִיקָה צְבָאִית מקורית. הם הפריחו מאות בלונים מעל לונדון בכדי להפריע למטוסים הַגֶּרְמָנִיִּים לטוס בגובה נמוך ובכך מנעו את הפצצת העיר.

היכונו לשובו של הכדור הפורח
אין ספק שהכדור הפורח אינו כלי התחבורה האידיאלי, אולם בשנים האחרונות הוא חוזר אלינו כדי לספק שימושים שונים, שהאחים מוֹנְגוֹלְפִיֵה ככל הנראה לא היו מעלים על דעתם.
בוודאי צפיתם באחד מאירועי הספורט הגדולים שצולמו ממבט עַל. ובכן, בכל פעם שנראה הָאִצְטַדְיוֹן וסביבתו ממבט מלמעלה - נעשה הדבר ממצלמות שהוצבו בתחתיתו של כדור פורח.
הכדורים הפורחים משמשים גם לשיטור ופיקוח. כמה נוח וקל לזהות ממבט על דמויות חשודות ומהלכים חריגים של האנשים על הקרקע (כמו למשל שודדים). צילום וידיאו מִסְּפִינַת אֲוִיר משמש גם הוא כפיתרון יעיל להכוונת התנועה באירוע גדול, ובוודאי במקרה של אסון.
הכדור הפורח, כמו בימיו הראשונים, ממשיך לשמש גם לצורך איסוף נתונים אַטְמוֹסְפֶרִיִּים שונים לְמֶחְקַר הָאַקְלִים וּלְחִזּוּי מֶזֶג הָאֲווִיר. היום יכולות ספינות האוויר, הנושאות ציוד טכנולוגי מתקדם, לסייע לצבא באיתור טילים המשייטים בגובה נמוך. את ההתרעה על הפלישה העיראקית לכווית, שהובילה למלחמת המפרץ הראשונה ב-1991, קיבל הצבא האמריקני מספינת אוויר!
פיסיקאים בְּאַרְצוֹת הַבְּרִית שוקלים להחליף את טלסקופ החלל "הָאבֶּל" בטלסקופ שיוצב על ספינת אוויר בגובה 20 קילומטרים מעל אחד הַקְּטָבִים. כך, במקרה של תקלה או לשם החלפת ציוד, ניתן יהיה להוריד את הספינה אל הקרקע. מַדְעָנִים יָפָּנִים גם הם שוקדים באחרונה על פיתוח כדורים פורחים שירחפו בגובה דומה וישמשו להעברת תקשורת סֶלוֹלָארִית, כמו זו של הטלפונים הניידים שברשותכם. היות וגובה הכדורים הפורחים מעל פני הקרקע יהיה נמוך בהרבה מזה של הלוויינים, יוכלו הטלפונים הניידים להיות קטנים וקלים בהרבה מאלה של היום (עד כמה שהדבר אפשרי...).
לכאורה אין שום צורך בכדורים הפורחים בעידן הטכנולוגי הנוכחי, אולם אֲמִינוּתָם, פעולתם השקטה, היותם ידידותיים לסביבה, מחירם הזול יחסית והתחזוקה המועטה שלהם לא יְסולָּא בְּפָּז.

את הכתבה המלאה ניתן לקרוא בירחון "גליליאו צעיר"


גלילאו צעיר

30.04.2004



השבוע בהיסטוריה
מורשת ישראל
אוכל ושאר ירקות
על הא ודע במדע
פנאי ובידור
הפסקה פעילה
בז שטח
מידענות
תיבת נח
המלצה על ספר
בניית אתרים


פטר הגדול

לפי תאריך :

כתוב לנו | ספר אורחים | אמנת פרטיות | פרסם בבז | הוסף אתר
כל הזכויות שמורות בז © 2000-2002 תנאי שימוש
האתר נבנה ומתוחזק עלידי אפוק