הפיזיקה של צבע אדום

משחר ההיסטוריה אנשים לחמו זה בזה, ומהרגע הראשון הם חיפשו דרכים לפגוע באויב ממרחק רב. מה שהתחיל כנראה ביידוי אבנים, השתכלל והפך למגוון אמצעי לחימה מתקדמים. עם זאת, חלק מעקרונות הפעולה הבסיסיים נשארו זהים.

אפשר להדגים את ההבדלים בין סוגי ירי שונים בעזרת מצבים מוכרים ממשחק הכדורגל. כששחקן בועט בעיטת עונשין מ-11 מטר (פנדל), הוא עומד מול השער ובועט את הכדור ישירות אליו. בעיטה כזאת אמורה להיות מאוד מדויקת, ושחקן מנוסה יבעט את הכדור ישירות אל הנקודה בשער שאליה כיוון. כל עוד הבעיטה תהיה חזקה מספיק ובכיוון הנכון, הכדור יגיע לרשת – כמובן אלא אם כן השוער הצליח לחסום אותה. בעיטה כזו דומה לירי מאקדח, מרוֹבֶה או מטנק, שנקרא ירי בכינון ישיר. בירי כזה מכוונים את הקליע או הפגז ישירות אל עבר הגוף שרוצים לפגוע בו. השיטה הזאת מדויקת, אך מוגבלת למרחקים קצרים.

בעיטה חופשית מעבר לחומת שחקנים מחייבת את השחקן לבעוט את הכדור בקשת שתעקוף את החומה. אותו דבר נכון גם כשרוצים למסור במהירות לשחקן בקצה השני של המגרש. בבעיטה גבוהה כזאת, כוח המשיכה מאיץ את הכדור בשעה שהוא יורד למטה משיא הקשת, ובינתיים הכדור ממשיך להתרחק מהבועט לפני שהוא נוחת מחדש על כר הדשא. בבעיטות כאלה קשה יותר לדייק, כי צריך לחשב בדיוק באיזה מהירות ובאיזו זווית יש לבעוט את הכדור כדי שיגיע ליעדו. 

ירי תלול מסלול, המכונה גם ירי בכינון עקיף, פועל כמו הבעיטות הגבוהות בכדורגל. פצצת מרגמה (פצמ"ר) או פגז של תותח מתחילים את תנועתם בדחיפה חזקה מאוד בזמן הירי, ונעים במסלול קשתי (פרבולי) דומה  לתנועת הכדורגל, פרט להבדלים בהשפעות האוויר. ככל שמהירותם ההתחלתית גבוהה יותר, וככל שזווית הירי קרובה יותר ל-45 מעלות, כך טווח הירי רחוק יותר.

ירי תלול מסלול מאפשר גם לעקוף מחסומים כמו חומות והרים, אך דיוקו מוגבל. השפעת האוויר על תנועת הפגז איננה זניחה כלל. מעבר לכך שהתנגדות האוויר מאטה את תנועת הפצצות והפגזים, האוויר גם עשוי להפעיל עליהם כוח לא מאוזן שיסובב אותם ויסיט אותם ממסלולם. לכן יש חשיבות רבה לדרך שבה יורים את התחמושת, לצורה הפיזית שלה, ולתנאי האוויר והרוח בעת הירי.

לא רק הדיוק של הירי הזה מוגבל, אלא גם הטווח שלו. מרגמות יורות למרחק של קילומטרים ספורים לכל היותר ופגזי תותחים מסוגלים לצלוח כמה עשרות קילומטרים בדרכם. לכן ירי המרגמות מרצועת עזה מסכן רק את היישובים הסמוכים יחסית לגבול. פגז רגיל מקבל את כל מהירותו בזמן הקצרצר שבו הוא נדחף החוצה מקנה התותח. עוצמת הפיצוץ והלחץ שבו אפשר להעיף את הפגזים מגבילים מאוד את טווח הירי, שכן צריך להיזהר לא להרוס את התותח בעת הירי, ולהתחשב גם ברתע הרב שנוצר ובגורמים נוספים. 

מרגמות יורות פצצות לטווח קצר במסלול בליסטי תלול | צילום: צבא ארצות הברית, נחלת הכלל

מחשב מסלול מחדש

כדי להגדיל את טווח הירי עוד יותר דרושה הנעה מתמשכת של הפגז. בדומה למנגנון הפיצוץ של שיגור פגזים, גם מנוע רקטי פועל באמצעות שחרור גזים בלחץ רב. משתמשים בו לא רק לירי רקטות וטילים קרביים, אלא גם לשיגור לוויינים וחלליות לחלל. בתוך המנוע מתחוללת בעירה המשחררת גזים רבים, שעפים אחורה במהירות ודוחפים את המנוע קדימה. הגזים יוצאים דרך נחיר פליטה צר, שמגביר את מהירותם ומאפשר להם לצאת בקצב אחיד ונשלט. ככל שהרקטה תנוע מהר יותר, ולזמן ממושך יותר, היא תגיע רחוק יותר.

גזים הנפלטים במהירות מנחיר הפליטה של מנוע רקטי יוצרים כוח דחף קדימה | מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל

רקטות ארטילריות, כמו אלו שמשוגרות לישראל, מקבלות את מהירותן ממנוע הפועל במשך זמן קצר עד שאוזל לו הדלק, ואז ממשיכות לנוע ללא הנעה או כוונון. התנועה הבליסטית מרגע שהמנוע כבה דומה לזו של פגז תותח, או של כדורגל – אילו היה מסוגל להגיע למהירות של כמה אלפי קמ"ש. כדי ליירט את הרקטה, מערכת כיפת ברזל צריכה לחשב היכן הרקטה צפויה ליפול בדומה לחלוץ בכדורגל שחוזה היכן ינחת הכדור שמסרו לו מקצה המגרש – בעזרת המסלול שלו. המכ"מים של כיפת ברזל מודדים חלק ממסלול התעופה, ומעריכים לאן הוא יגיע. כך אפשר להפעיל במהירות את האזעקות באזור הרלוונטי, ולהחליט אם לשגר טיל ליירוט הרקטה. 

לאוויר יכולה להיות השפעה רבה על מסלול הרקטה. התנגדות האוויר מאטה את הרקטה באופן מורכב שתלוי בין השאר במהירותה, במבנה שלה ובצפיפות האוויר. אם צד אחד שלה מאט יותר מצדה האחר, למשל בגלל מבנה לא סימטרי, האוויר יסיט את הרקטה ממסלולה המקורי.

המבנה האווירודינמי של הרקטה ואמצעי עזר כמו כנפונים מקטינים את התנגדות האוויר ומגדילים את הדיוק שלה. שיטה נוספת לשפר את הדיוק הוא להעניק לרקטה תנועה סיבובית מהירה סביב עצמה, בעזרת מסילת שיגור סלילית, כנפונים או מנועי סחרור. עקב הסיבוב, כיוון הכוח שמפעיל האוויר על הרקטה משתנה בהתמדה, כך שהכוחות שמופעלים בכל שלבי הסיבוב יחד מבטלים זה את זה. בנוסף, הסיבוב המהיר מקנה לרקטה תנע זוויתי רב, שמסייע לה לשמור על ציר הסיבוב ועל המסלול שלה.

השפעת האוויר מקשה לחזות מראש את מסלול הרקטה. כדי ליירט אותה בהצלחה, מערכות האיכון של  כיפת ברזל עוקבות ברציפות אחרי מסלולה, מעדכנות את תחזיות המסלול שלה, ואולי אף עוזרות להנחות את הטיל לפגיעה מדויקת ברקטה בעודה באוויר. בשונה מרקטות, שמרגע שנגמר להן הדלק הן נעות במסלול בליסטי רגיל, לטילים יש יכולת תמרון מתמשכת, שמאפשרת לטיל המיירט להתאים את מסלולו עד לפגיעה מדויקת במטרה. ראיה לכך אפשר למצוא בצילומי השובלים המעוקלים של הטילים המיירטים, לעומת שובלי הרקטות שנפסקים במרחק קצר יחסית מנקודת השיגור – הנקודה שבה המנוע חדל לפעול.

שובלי האור הישרים של הרקטות מעזה (משמאל) לעומת השובלים המפותלים של טילי היירוט, כפי שצולמו מהר חרשה במבצע "שומר החומות" | צילום: יהונתן קלרמן

כמו רעם ביום בהיר

כשהטיל המיירט מתקרב מספיק לרקטה, מרעום קִרבה מפוצץ אותו ומשמיד את הרקטה. אף על פי שמסיבות מובנות שיטות הפעולה של מערכות היירוט לא פורסמו לציבור, סביר להניח שמערכת המרעום משדרת אל סביבתה גלים אלקטרומגנטיים, ומזהה לפי צורת ההחזרה שלהם שהטיל נמצא קרוב מספיק לרקטה שהוא אמור ליירט.

הרקטות המהירות מגיעות לגובה רב של כמה קילומטרים ויותר. לכן הפיצוץ מתרחש לא אחת בגובה רב ואפשר לראות ולשמוע אותו מרחוק. עד כמה היירוטים רחוקים מאיתנו? אסור כמובן לצאת מהמרחב המוגן בזמן אזעקה, שכן מדובר בסכנת חיים – אבל אילו יכולנו לצפות ביירוטים בזמן אמת, היינו מסוגלים להעריך את המרחק שלהם מאיתנו לפי היחס בין מהירות האור למהירות הקול.

קול הפיצוץ נע באוויר במהירות של כ-340 מטר בשנייה, בעוד הבזקי הפיצוץ נעים במהירות האור, שעולה על מהירות הקול פי קרוב למיליון. לכן ההבזקים נראים כמעט מיד עם הפיצוץ, אך את הקולות אנו שומעים מעט לאחר מכן – בעיכוב של כשלוש שניות על כל קילומטר שמפריד בינינו לבין מקום הפיצוץ. העיר אשדוד, למשל, נמצאת כ-20 ק"מ ממכון דוידסון ברחובות, לכן קולות הנפץ מעל אשדוד נשמעים במכון רק כדקה אחרי היירוט. 

הקול יגיע אחרי האור, בהפרש של כשלוש שניות לכל קילומטר. כיפת ברזל מיירטת רקטות מעזה | צילום: Emanuel Yellin, ויקיפדיה

הנחיות מצילות חיים

כחלק ממסקנות מלחמת המפרץ בשנת 1991, כל בית חדש הנבנה בישראל צריך לכלול מרחב מוגן דירתי (ממ"ד), או גישה נוחה למרחב מוגן קומתי, שנפוץ בעיקר בבניינים רבי קומות. לפי פיקוד העורף, "הממ"דים מגינים מפני קשת רחבה של איומים, לרבות ירי טילים ורקטות, רעידות אדמה, שריפה ואיומים בלתי קונבנציונליים". בעוד המקלטים הציבוריים והמשותפים שנפוצים בבניינים ישנים יותר נועדו לשהות ארוכה בעת מלחמה, הממ"דים נולדו כדי לאפשר לאנשים להגיע כמה שיותר מהר למקום בטוח ולשהות בו זמן קצר במהלך אזעקה. 

הקירות של ממ"ד תקני עשויים בטון מזוין בפלדה הבנויים כמקשה אחת, עם דלתות וחלונות מפלדה שנועדו לספוג הדף רב. מיד אחרי הכניסה לממ"ד יש לסגור היטב את הדלתות ואת החלונות. עם זאת, פיקוד העורף מציין כי "ממ"ד מספק הגנה מפגיעה קרובה של רקטות וטילים, אך לא מתוכנן לעמוד בפגיעה ישירה". בפיקוד העורף מוסיפים כי "הממ"ד הציל את חייהם של אלפי אנשים. עם זאת, אין כל אמצעי הגנה שמספק הגנה מוחלטת. ההיסטוריה והתוצאות בשטח מלמדות שמדובר במקרים חריגים ונדירים".

הגנה זמינה בכל מבנה פרטי או ציבורי. מרחב מוגן בנמל התעופה בן גוריון | צילום: Wojtek Chmielewski, Shutterstock

לפי הנחיות פיקוד העורף, עם הישמע האזעקה יש להיכנס למרחב מוגן למשך עשר דקות לפחות. חשוב מאוד להקפיד על זה ולא לצאת החוצה מיד עם סיום קולות הנפץ. בפיקוד העורף מסבירים כי לעיתים הירי נעשה במטחים, כך שייתכן שיש עדיין רקטות נוספות באוויר. סיבה חשובה לא פחות היא הסכנה להיפגע מחפצים נופלים ומרסיסים של הרקטה המיורטת או של הטיל שפגע בה. הנפילה שלהם מגובה רב עשויה להימשך עשרות שניות.

הרסיסים נופלים ארצה מגובה רב, כך שכוח המשיכה מאיץ את התקדמותם, וכח הגרר (החיכוך) של האוויר מתנגד לנפילתם. ככל שהרסיסים נופלים מהר יותר, כוח הגרר גדל, עד שהוא משתווה לכוח המשיכה והגוף מפסיק להאיץ. בשלב זה הגוף נע במהירותו המרבית, הנקראת מהירות טרמינלית (סופית). המהירות הזאת מושפעת מאוד ממשקל הרסיסים ומצורתם, ולמרות ההגבלה על מהירות נפילתם הם עדיין עלולים לנוע מהר מאוד ולסכן חיים ורכוש.

סבב הלחימה הנוכחי מדגיש כי מירוץ החימוש והמיגון איננו חדל לרגע. הוא מנצל תחומי מדע שונים, טכנולוגיה פורצת דרך ולא מעט יצירתיות. עם זאת, האתגר האמיתי הוא להגיע לשלום אמת, שיעניק שקט ורווחה לכולם. למרות המצב, הנתונים מראים כי העידן שבו אנו חיים כיום הוא כנראה הכי פחות אלים בהיסטוריה האנושית, בייחוד במדינות דמוקרטיות, שבהן חי חלק גדל והולך מאוכלוסיית העולם. מחקרים מייחסים את המגמה הזאת בין השאר לשיפור שחל בחינוך לאורך השנים. לכן אפשר לשאוב אופטימיות מכך שגם כיום "המירוץ לחינוך" ממשיך להתפשט בכל רחבי העולם.