הקדמה:
עם פרוס התכנית הבינלאומית לתצפיות אטמוספריות:
פרופ׳ צפורה אלתרמן, ראש המחלקה למדעי הסביבה באוניברסיטת תל-אביב ומנהלת המכון למדעי החלל, מרחיבה את יריעת מדעי הסביבה למתרחש ממרכז כדור הארץ ועד מערכת השמש. ״בעצם״, היא אומרת, ״מדברים על מדעים פלנטריים״. בשל הדמיון בין כוכבי הלכת אפשר לגזור את המשותף בין האטמוספירות שלהם. אותם שדות מגנטיים, הקרויים רוח השמש, מסובבים לא רק את כדור הארץ, ועל-כן מהווים אף הם נקודת מגע משותפת לכוכבי הלכת של מערכת השמש שלנו. אך למה להרחיק לכת? פרופ׳ אלתרמן מטעימה, שגם על הסביבה הקרובה של כדור הארץ רק מעט מאד ידוע לנו. שאלות סתומות תלויות עדיין לגבי מבנה כדור הארץ. לפי שעה הצלחנו אך בקושי לגרד את קליפתו, ומתוך כך מבקשים ללמוד על הלחצים ותחלוקת הטמפרטורות בשכבות השונות. מעריכים שהשיכבה החיצונית הקשיחה של כדור הארץ מונחת על שיכבה רכה יותר. השיכבה הקשיחה שעוביה מגיע למאה ק״מ, מסודרת בשישה לוחות אדירים. כל אימת ששולי הלוחות מתחככים זה בזה נוצרים לחצים גבוהים האחראים כנראה לרעידות האדמה הפוקדות את כדור הארץ. שאלות אלה קשורות כמובן במבנה הקרקע, אך הן דורשות הבנה טובה במבנה ובהתנהגות הימים, שכן הכרח הוא לדעת מה קורה לגלים הסייסמים בעוברם בתוך הים.
בסימן GARP
לאחרונה נפתחה תכנית בינלאומית גדולה, שתוקדש לתצפיות אטמוספריות ולחישובים. תכנית זו, הנושאת את השם GARP (Global Atmospherical Research Program), שמה לעצמה מטרה לשפר את תחזיות מזג האויר. התכנית מחולקת לשני חלקים: לחלק התצפיתי ולחלק החישובי. מדוע?
כדי להגיע לתחזית טובה באמת, מסבירה פרופ׳ אלתרמן, צריכים לדעת מה מתרחש באטמוספירה מעל כל נקודה ונקודה ע״פ כדור הארץ, ומשיודעים זאת זקוקים למכשירי חישוב מספיק גדולים כדי לעכל ולעבד את המידע העצום הזורם מנקודות התצפית. כיום המצב הוא, מטעימה פרופ׳ אלתרמן, שאין לנו קשת תצפיות מלאה ואחידה על כל כדור הארץ — מצד אחד, ואף לא מחשבים גדולים ומהירים דיים לעבד כמות כה גדולה של מידע. פיצול התכנית לשני חלקים אמורה איפוא להעלות פתרונות בשתי נקודות תורפה אלו.
פרופ׳ אלתרמן פותחת בתצפיות. המידע שיש לנו על תנועות האויר מעל אזורים מאוכלסים — משביע רצון; לא כן המצב באזורים שוממים, במיוחד באזור האוקיאנוס השקט; בעצם, כל המידע שיש לנו על חצי הכדור הדרומי — דל למדי. אחת ממשימות התכנית היא להפ20ריח בלונים בפיזור שווה ע״פ כדור הארץ, אשר ישדרו ללוויינים החגים ממעל נתונים על רוחות, טמפרטורות, לחצים וכיו״ב, בגבהים שונים, במשך כל שעות היממה. את המידע ישגרו הלוויינים למרכזי חישוב ושם יעובדו. החישובים המבוצעים במרכזים אלה שייכים לחלק השני של התכנית — הוא החלק החישובי.
כדי לקבל מידע מפורט על התנאים האטמוספריים בכל מקום, צריך למעשה לחלק את כדור הארץ לשריג, בו כל נקודת-שריג מייצגת נקודה ע״פ כדור הארץ, וככל שהרשת צפופה יותר תתקבל תמונה נאמנה יותר. נניח שמשתמשים בשריג שהמרחק בין נקודותיו הוא 500 ק״מ, מסבירה פרופ׳ אלתרמן. אף כי אין זה שריג עדין ביותר, מספר נקודותיו מסתכם בעשרת אלפים, ואם כל נקודת שריג כוללת חמישה גדלים, כגון: לחץ, טמפרטורה, מהירות הרוח בכיוונים שונים וכו׳ — מגיעים כבר לחצי מיליון מספרים, שעל המחשב לאצור אותם בזכרונו כדי שיוכל להשתמש בהם בכל רגע שיידרש. וזהו רק שריג אחד, הפרוש, נאמר, מעל פני הים. ״ואם אתה מתעניין במה שקורה בגבהים שונים״, מדגישה פרופ׳ אלתרמן, ״אתה זקוק לשריגים נוספים בני חצי מיליון מספרים כל אחד״. ומה אם מבקשים לקבל מידע מפורט יותר על המתרחש בכל מאה קילומטרים ? פרוש הדבר שריג צפוף יותר וכמות אינפורמציה הרבה מונים גדולה יותר. ״ואין זה עדיין הכל״, מוסיפה פרופ׳ אלתרמן לתמונה הסבוכה. ״נניח שיש בידינו מחשב עם זכרון עצום כזה, עתה נדרוש ממנו לעבד את האינפורמציה שהזנו לו לא יאוחר מיום המחרת; כלומר, לפני שהתחזית תאומת בפועל. פירוש הדבר שעל המחשב להיות לא רק בעל זכרון גדול, אלא גם בעל מהירות גבוהה מאד״. ואמנם זאת מטרתה השניה של התכנית הבינלאומית — לפתח שיטות חישוב חדשות, אולי בעזרת מערכות מקבילות וציוד חדש, שיאפשרו לעבד זרם אדיר זה של מידע במהירות הנחוצה.
השפעה על האקלים
שלא כבמדעים אחרים, שאלת השלכתם המעשית של המחקרים הנערכים במסגרת מדעי הסביבה גלויה לעין. שיפור התצפיות האטמוספריות עשוי בין השאר לשכלל את מערכת ההתראה מפני סופות הוריקן אדירות, המתהוות מעל לאוקיאנוסים עוד טרם יציאתן למסע ההרס בערי החוף. כיוון שמטוסים אינם יכולים לצלם שטחים גדולים, נעשית חקירתן של סופות אלו בידי לוויינים, המספקים את כל הנתונים והמידע הדרושים ללא קושי. יתר על כן, הודות למידע החדש שהם מספקים חושבים עתה על דרכי התערבות — אפשר ע״י הורדת גשם מלאכותי — העשויים לפרוק במשהו את המתח המצטבר בהן ולמנוע בכך את מסע ההרס. כן מדברים היום על דרכי השפעה על האקלים, אמנם בשיעור גבולי, אך בלי ספק בעל משמעות מרובה. הורדת גשם מלאכותי באזורים צחיחים עשויה, למשל, לשבור את מעגל הקסמים של יובש-חום-צחיחות. או במקרה אחר, עשויה הבנה טובה של האטמוספירה לסייע בפיזור הערשן (SMOG), התלוי כשמיכה מחניקה מעל הערים הגדולות.
כאמור, אין מדעי הסביבה עוסקים רק באטמוספירה. לחקר היוניספירה למשל, נודעת חשיבות מרובה הן בשל השפעתה על הקרינות העוברות דרכה אל האטמוספירה והן בשל התפקיד הראשון במעלה שהיא ממלאה בהחזרת שידורי רדיו. פרופ׳ אלתרמן מציינת, שרק בשנים האחרונות ממש החילונו מקבלים אינפורמציה חיונית על היוניספירה באמצעות הלוויינים, שלא לדבר על המגנטוספירה — אותו שדה מגנטי רחב ידיים המקיף את כדור הארץ ומשתרע על מרחבים עצומים. כמות האינפורמציה המתקבלת על המגנטוספירה זורמת למרכזי החישוב בנחשול אדיר; מלוויין אחד מקבלים כעשר בחזקת עשר בתים (Bytes) של אינפורמציה לשנה, ושוב מתעוררת שאלת גודלם של מחשבים המסוגלים לעבד כמות כה גדולה של מידע, ובמקביל לו — קביעת קריטריונים למחשב שיאפשרו לו למיין את המידע, כך שיעביר לחוקרים רק את החשוב והנחוץ.
כל זה, כמובן, אינו יותר מנטילת מזלג מתוך מרקחת המחקרים המתבשלים בסיר הגדול של מדעי הסביבה. שיגור הלוויינים לחלל הקנה למדענים נקודות תצפית בגובה של מאות ואלפי קילומטרים מעל כדור הארץ. דרכם הצליחו לפענח סימני שאלה רבים ולא אחת להפריך דעות מוסכמות. כדוגמה מביאה פרופ׳ אלתרמן את צפיפות החומר בתוך כדור הארץ. עד כה האמינו, כי צפיפות החומר בכדור הארץ משתנה עם העומק, אך אחידה בשתי נקודות הנמצאות במרחק שווה מגרעין כדור הארץ. אך הנה התגלה, כי מעל אזורים מסויימים חורגים הלוויינים קמעה ממסלולם ונוטים לעבר כדור הארץ. ומכאן חישבו, כי קיימים הבדלי צפיפות (וע״כ גראויטציה שונה) של שניים עד ארבעה אחוזים בחומר של כדור הארץ בתוך אותה שיכבה.
התרומה הישראלית לתכנית GARP, מסכמת פרופ׳ אלתרמן, תבוא לביטוי בשני החלקים של התכנית; בתצפיות, שמשקלן הסגולי יהיה נכבד בשל מיעוט התצפיות באזור שלנו; ובתרומה תיאורטית, שתתבטא בפיתוח שיטות מתימטיות לעיבוד התוצאות. • •22
