הטלסקופ הגדול בעולם: יותר רחוק, יותר חד

הטלסקופ האופטי הגדול ביותר בעולם נפתח בשבוע שעבר במצפה הכוכבים באיים הקנאריים. קוטר המראה של הטלסקופ הוא 10.4 מטרים והיא מורכבת למעשה מ-36 מראות קטנות שכל אחת מהן פועלת באופן עצמאי כאשר האור המוחזר מכל המראות יחדיו מרוכז במוקד אחד. קוטרו של הטלסקופ (כאשר מחשיבים את כל 36 המראות ביחד) עולה ב-40 סנטמטרים על קוטרו של כל אחד מהטלסקופים המרכיבים את שני הטלסקופים התאומים במצפה קק שבהוואי. כיוון ששני הטלסקופים התאומים במצפה קק מתפקדים כטלסקופ אחד, הם, ביחד, נחשבו לטלסקופ הגדול בעולם עד כה. מה היתרון הגדול של המראה הגדולה בטלסקופ החדש?

מראת הטלסקופ (או עדשה, תלוי באופן שבה בנויה המערכת האופטית) משולה למעשה לאנטנה הקולטת גלי אור. ככל ששטח המראה גדול יותר, כך היא מסוגלת לאסוף יותר אור ולהביאו אל העין (ובמקרים של טלסקופים מקצועיים – אל המצלמה שהיא רגישה יותר מהעין).

כושר איסוף האור של הטלסקופ עומד ביחס ישיר לקוטר המראה שלו והיא קובעת את עצמת האור המינימלית של גרמי שמים בהם יכול להבחין הטלסקופ. בדרך כלל, יש גם קשר בין עצמת האור של גרם השמים למרחקו, כך שאפשר לומר שככל שהטלסקופ גדול יותר, גדולים סיכוייו להביט רחוק יותר ביקום. לשם המחשה, טלסקופ שקוטר המראה שלו 10 מטר יכול להבחין בעצמים שעצמת אורם קלושה פי כמה עשרות מיליונים ממה שהעין יכולה להבחין ללא טלסקופ.

הצד השלילי של האטמוספרה

התשובה טמונה באטמוספרה שלנו. אמנם, בלעדיה אין חיים אך האטמוספרה שכה מיטיבה עמנו אינה מטיבה עם התצפיות האסטרונומיות כיוון שהיא פועלת ממש כמו וילון הממסך את שמי הלילה ופוגם באיכות הצפייה. ביום חם אפשר לראות בקלות את השפעת האטמוספרה כאשר מביטים אל מקום מרוחק, או מעל כביש אספלט ומבחינים באדים העולים מהקרקע, אדים הגורמים לכל דבר הנראה דרכם לרצד.

זו הסיבה שכושר ההפרדה של הטלסקופים מוגבל, בראש ובראשונה, על ידי האטמוספרה. כיוון שאיכות הצפייה בחלל היא קריטית, היה הכרח בפתרון אחד, יקר והוא לצאת מחוץ לאטמוספרה. אכן, הטלסקופ הטוב ביותר בתולדות האנושות הוא טלסקופ החלל ע"ש האבל המשייט לו בגובה כמה מאות קילומטרית מפני האדמה, הרחק מכל הפרעה אטמוספרית. אולם פתרון זה הוא יקר מאוד והיה הכרח למצוא פתרונות חלופיים.

אחד הפתרונות הוא למקם את הטלסקופים גבוה ככל האפשר מעל העננים, כפי שזה נעשה במצפים בהוואי, בהרי האנדים וכעת באיים הקנאריים, כאשר האחרון ממוקם על פסגת הר געש כבוי המתנוססת לגובה של כ-2400 מטר מעל פני הים. אולם, עדיין זה לא מספיק.

פריצת הדרך הגיעה בשנות ה-80 של המאה ה-20, כאשר פותחה מערכת הקרויה אופטיקה מסתגלת (Adaptive optics). מערכת זו מפצה על שורה של מכשולים שבעטיים הדמות של הכוכב על מישור המוקד אינה מושלמת. ההשפעה העיקרית היא של האטמוספרה, שבעצמה פועלת כמו עדשה ומסיטה את אור הכוכב פעמים רבות בשניה אחת וגורמת לדמותו, שבגלל מרחקו העצום כל כך אמורה להראות כנקודה כמעט חסרת ממדים, "להימרח" על מישור המוקד ולכן מתקבלת דמות עגולה ומטושטשת (שבירת אור הכוכבים באטמוספרה היא הסיבה לכך שאנו רואים אותם מנצנצים).

ככל שתנאי הראות רעים יותר, תגדל הדמות המתקבלת במישור המוקד וכמובן איכותה תקטן. מכשולים נוספים הפוגעים בכושר ההפרדה של הטלסקופ הם הכבידה הפועלת על המראה והשפעתה מתעצמת ככל שהמראה גדולה יותר, שינויי טמפרטורה של הסביבה בעת הצילום וכדומה. כל השינויים האלה משפיעים לרעה על איכות הדמות. העיקרון של האופטיקה המסתגלת הוא שהיא יודעת לפצות על השינויים הנגרמים מכל המכשלות האלה.

כיצד זה נעשה? הרעיון המרכזי הוא להשוות את הדמות המתקבלת מהמערכת האופטית של הטלסקופ ברגע נתון, לדמות האידיאלית האמורה להתקבל ללא הפרעות ועיוותים ולתקן באופן רציף ותמידי את המערכת האופטית. התיקון נעשה על ידי הזזה של כל הרכיבים האופטיים במערכת, כך שהסטייה בין הדמות המתקבלת לדמות האידיאלית תהיה מזערית ככל שאפשר.

שיטה זו מחייבת מחשבים בעלי עצמה גדולה מאוד ומערכת טכנולוגית מתאימה, שיאפשרו השוואה בין הדמות האופטית לדמות המתקבלת בתדירות הגדולה ביותר ובמקביל תיקון מיידי של כל הרכיבים במערכת האופטית. באופן זה, מתקרבים הביצועים של מערכות אופטיות עם מערכת מסתגלת לאלו שהיו מתקבלים בטלסקופים המצויים מחוץ לאטמוספרה, אולם עדיין לא מגיעים לאותה שלמות.

ומה במערכת השמש השבוע?

הירח הולך ותמלא ויגיע למילואו ב-6 באוגוסט (בין יום רביעי ליום חמישי, בלילה של ט"ו באב, חג האהבה שחל ביום רביעי), אז יתרחש ליקוי לבנה, שייראה גם מישראל. אולם, בטרם נבטל אירועים שתכננו לעשות באותו ערב, הקשורים או שאינם קשורים לחג האהבה, ונלך לצפות בליקוי, אפשר להשמיע צפירת הרגעה; מדובר בליקוי חצי צל, שבו הירח חולף באזור שאינו מוסתר לחלוטין מהשמש ולכן יהיה קשה מאוד עד בלתי אפשרי לראות בעין את הירידה בעצמת אורו של הירח.

כיוון שבליקוי ירח כדור הארץ מסתיר את הירח מהשמש, הירח אמור להסתתר מעינינו בעת ליקוי. אולם, יש מקרים שבהם כדור הארץ ממוקם כך שרק חלקו מצוי בין הירח לשמש. מילים אחרות, צופה היפותטי שיעמוד בכל מקום על הירח יראה שהשמש מוסתרת ממנו רק בחלקה ולכן, כמעט שלא תורגש ירידה בעצמת האור המוחזרת מהירח. שיא הליקוי יהיה בשעה 3:39 שעון ישראל. הוא יתחיל בשעה 2:04 ויסתיים בשעה 5:14, אולם כאמור, קשה מאוד עד בלתי אפשרי להבחין שמשהו קורה לירח.