המדען הישראלי שידע ללכוד את השמש

הסיפור של צבי תבור ז"ל
תארו לעצמכם שאתם קופצים למקלחת ביום חורף קר ומחכים למים החמים, אבל במקום זה מקבלים זרם קפוא שגורם לכם לצרוח! בשנות החמישים של המאה הקודמת בישראל, זו הייתה המציאות היומיומית. המדינה הייתה צעירה מאוד וענייה, כך שלא היה מספיק דלק כדי לייצר חשמל עבור כולם. הממשלה אפילו אסרה על הדלקת מים חמים במהלך היום כדי לחסוך באנרגיה. אבל לראש הממשלה הראשון, דוד בן-גוריון, היה חזון: הוא רצה להפוך את ישראל למעצמה של מדע וחדשנות.
המשימה הסודית בבניין ג'נרלי
בשנת 1949, כשהמדינה הייתה רק בת שנה, עלה לישראל מדען צעיר ומבריק בשם צבי תבור. בן-גוריון זיהה מיד את הכישרון שלו וביקש ממנו להצטרף למועצה המיוחדת למחקר ופיתוח. תבור הקים את המעבדה הלאומית לפיזיקה, ובמשך שנים המעבדה הזו פעלה במקום הכי לא צפוי שיש: במרתף של בניין "ג'נרלי" המפורסם בירושלים.
במרתף הקטן והצפוף הזה, תבור לא רק חקר את השמש. הוא היה אחראי על ה"תקן" של המדינה – כלומר, הוא קבע איך מודדים במדויק משקל, זמן ומרחק בישראל. אבל בזמן שהוא דאג למדידות המדויקות, הוא המשיך לחלום על דרך לנצל את הדבר שיש לישראל בשפע: אור שמש חזק.
איך לוכדים חום בתוך לוח שחור?
במקביל לניהול המעבדה, תבור השלים תואר דוקטור שבו חקר אנרגיה מתחדשת. הוא גילה שמתקנים לחימום מים שהיו קיימים אז, פשוט לא היו יעילים מספיק. החום תמיד "ברח" מהם בחזרה לאוויר.
תבור נכנס למעבדה שלו והמציא פתרון גאוני: הוא פיתח ציפוי מיוחד ושחור שנקרא "משטח סלקטיבי". הציפוי הזה ידע לעשות פעולה כפולה ומתוחכמת: הוא ספג את קרני השמש בעוצמה אדירה (כי צבע שחור בולע חום), אבל הוא גם שימש כשריון שמונע מהחום לצאת החוצה. המים עברו בצינורות תחת הציפוי הזה, התחממו במהירות ונשמרו חמים בתוך הדוד הלבן הגדול.
המורשת שעל הגג של כולנו
ד"ר צבי תבור ניהל את המעבדה הלאומית במשך 24 שנים והפך לאחד המדענים החשובים בתולדות המדינה. ההמצאה שלו שינתה את הדרך שבה העולם צורך אנרגיה. בזכות המדען שעבד במרתף הירושלמי, ישראל הפכה למדינה הראשונה בעולם שחייבה כל בית חדש להתקין דוד שמש.
היום, כשאנחנו מדברים על שמירה על איכות הסביבה ועל אנרגיה נקייה שלא מזהמת את האוויר, אנחנו בעצם ממשיכים את הדרך שתבור התחיל באותו מרתף קטן. בזכותו, השמש היא לא רק מקור לאור אלא גם לחום הטבעי והחינמי של המקלחת שלנו.
הידעתם? 💡 ד"ר צבי תבור לא הסתפק רק בחימום מים. הוא גם פיתח "טורבינות" מיוחדות שיודעות לייצר חשמל מחום השמש והן משמשות עד היום בתחנות כוח בכל רחבי העולם!
לילדים סקרנים במיוחד איך המכונה הזו עובדת בכלל?
דוד השמש מורכב משני חלקים עיקריים שעובדים יחד בצוות מושלם. החלק הראשון הוא הקולט – זהו המלבן השחור שאתם רואים על הגג. בתוך הקולט יש צינורות מים דקים המונחים על משטח שחור ומתחת לזכוכית שקופה. הזכוכית כולאת את חום השמש בפנים והמשטח השחור מתחמם במהירות ומעביר את החום למים שבצינורות. החלק השני הוא הדוד עצמו, המכל הלבן הגדול ששומר על המים. המים הקרים זורמים מהדוד אל הקולט, מתחממים שם מהשמש ועולים חזרה למעלה אל הדוד. התנועה הזו קורה באופן טבעי כי מים חמים הם קלים יותר ממים קרים ולכן הם תמיד מטפסים למעלה.
מה ההבדל בין דוד שמש לדוד חשמל?
למרות שהם נראים דומים מאוד מבחוץ, יש ביניהם הבדל גדול באופן שבו הם מחממים את המים. דוד חשמל עובד ממש כמו קומקום ענק: בתוך המכל הלבן יש "גוף חימום" שצורך חשמל כדי להפוך את המים לחמים. השימוש בחשמל עולה למשפחה שלכם כסף וצורך אנרגיה שמזהמת את הסביבה. דוד שמש לעומת זאת משתמש באנרגיה של הטבע שהיא חינמית ונקייה לחלוטין.
חשוב לדעת שרוב דודי השמש בישראל הם למעשה "משולבים". זה אומר שיש להם קולטים שחורים לזמן שיש שמש וגם גוף חימום חשמלי ליתר ביטחון. כך אנחנו יכולים ליהנות ממים חמים בחינם ברוב ימות השנה ולהדליק את המתג רק בימי חורף מעוננים במיוחד כשאין מספיק שמש בשמיים.
ניסוי למדענים צעירים: לוכדים את השמש!
בפעילות הזו תהפכו למדענים לרגע ותבדקו בעצמכם למה הקולטים של דוודי השמש שעל הגגות הם תמיד שחורים.
מה צריך להכין?
שתי כוסות זכוכית או פלסטיק (עדיף שקופות)
דף נייר שחור
דף נייר לבן
נייר דבק
מים קרים
מדחום (לא חובה אבל ממש משדרג את הניסוי!)
איך מבצעים את הניסוי?
מכינים את הציוד: עוטפים כוס אחת בנייר השחור ומדביקים היטב בעזרת נייר הדבק. את הכוס השנייה עוטפים באותה צורה בנייר הלבן.
מוזגים מים: ממלאים את שתי הכוסות במים קרים באותה הכמות בדיוק. אם יש לכם מדחום זה הזמן למדוד את הטמפרטורה ההתחלתית ולרשום אותה בצד.
יוצאים החוצה: מניחים את שתי הכוסות במקום שיש בו שמש ישירה וחזקה (על אדן החלון או במרפסת).
זמן ההמתנה: נותנים לכוסות לעמוד בשמש במשך שעה שלמה.
רגע האמת: חוזרים אל הכוסות ובודקים את המים. תוכלו למדוד את החום בעזרת המדחום או פשוט לטבול אצבע בזהירות בתוך כל כוס.
מה קרה כאן בעצם? אתם תגלו מיד שהמים בכוס העטופה בנייר שחור התחממו הרבה יותר מהמים בכוס הלבנה! בדיוק כמו שקורה בקולטי השמש על הגג הצבע השחור "בולע" את קרני השמש ולוכד את החום בפנים. לעומת זאת הצבע הלבן פשוט מחזיר את רוב קרני השמש חזרה אל האוויר ולכן המים בכוס הלבנה נשארו קרירים יותר.