תיאום כוונות - מדע גדול, בקטנה : מדע גדול, בקטנה

תופעת ההיסט ("פרלקס") עוסקת בשינוי מיקומו היחסי של עצם הקרוב לנו ביחס לעצמים אחרים, כשאנו עוברים לתצפת מנקודה אחת לשניה. נספר כיצד מנסים להתמודד איתה בירי טנקים, וכיצד משתמשים בה באסטרונומיה ובמחשבים.

עבור הפוסט, תכננו אפליקציה מיוחדת שתסביר לכם מהו היסט. כדי לצפות בה, הקליקו כאן

יוני 1982. אני נזכר בבקרים ערפיליים בהם פלוגת הטנקים היתה מתכוננת לפעילות בלבנון, וצוות הטנק היה מבצע פעולת הכנה הנקראת "תיאום כוונות". המטרה היא לתאם בין התותח לבין משקפת הכוונון של התותחן, שכן התותחן לא רואה את המטרה דרך הקנה, אלא דרך המשקפת הממוקמת בסמוך לתותח, ולפיכך נוצר ביניהם פער הנקרא "היסט" (פרלקס)[1].

כדי לדמות את האפקט, עיצמו עין והחזיקו את אצבעכם במרחק מה מהפנים. אם כעת תחליפו בין העיניים ותעצמו את העין השניה, תבחינו כי מיקום האצבע יחסית לרקע השתנה. באופן כללי, תופעה זו עוסקת בשינוי מיקומו היחסי של העצם המעניין אותנו ביחס לעצמים אחרים, כשאנו עוברים לתצפת מנקודה אחת לשניה. ככל שהעצם קרוב אלינו, השינוי יראה גדול יותר. קל לראות את התופעה בתנועה: כשאנחנו נוסעים במכונית ורואים מרחוק הרים, נוכל לשים לב שעצמים קרובים כמו עצים ועמודי חשמל חולפים על פנינו במהירות, אבל ההרים זזים לאט.

יש השלכות רבות לתופעת ההיסט, ואחת מהם היא כאמור הצורך לעשות "תיאום כוונות" בין התותח למשקפת הכוונון של התותחן בטנק: צוות הטנק היה מזהה מטרה בולטת במרחק 1,200 מטר. במצב קרבי (ללא שימוש במכשור מיוחד הנקרא "בורסייט" [2]), הטען שישב בצריח היה פותח את פתח התותח, מתבונן החוצה דרך הקנה ומכוון בדרך זו את התותח למטרה. כעת, כשהתותח מכוון, לתותחן נותרה המשימה לכוון גם את המשקפת שלו לאותה מטרה. בכך משימת התאום הושלמה, נוצר משולש בין פתח התותח בצריח, משקפת התותחן והמטרה, והטנק מוכן לירי למטרה. כאשר יורים למטרה רחוקה יותר, מחשב ירי שבטנק מוסיף לתותח זווית הגבהה והסטה בהתאם למרחק האמיתי, וסוג הכדור. אגב, בטנקים חדישים, מחשב הירי מתחשב גם בזווית הנטיה של הטנק, בכיוון הרוח ואפילו בתנועה של כלי האויב.

שימוש אחר לתופעת ההיסט הוא מדידת המרחק לכוכבים קרובים באסטרונומיה [4]. נדגים את הרעיון באמצעות אנלוגיה. נניח שאנו מטיילים בחשיכה ורואים משמאלנו שיח והרחק מאחוריו גדר עם ציורי כוכבים מוארים. השיח , שנמצא ביננו לבין הגדר מסתיר כוכב שצבעו באדום. אנו צועדים עשרה מטרים במקביל לגדר ורואים שהשיח מסתיר כעת כוכב ירוק , כיצד נוכל למדוד את המרחק לשיח?

נצלם את השטח כולל הגדר משתי נקודות התצפית, נמזג לתמונה אחת, ונשרטט קו המחבר את נקודת התצפית הראשונה לכוכב האדום, ובין הנקודה השנייה לירוק. נקודת החיתוך היא מיקום השיח בתרשים, והזווית החדה שנוצרה היא "זווית ההיסט" שנוכל למדוד אותה במד זווית. כשאנו יודעים את הזווית ואת המרחק בין שתי נקודות התצפית (10 מטר בדוגמה), נוכל להשתמש בטריגונומטריה למצוא את המרחק לשיח. (תמונה באתר). שיטה דומה אבל כמובן מסובכת יותר היא מדידת מרחק לכוכב קרוב בעזרת כוכבים רחוקים: במקום להסתכל על גדר עם ציורי כוכבים, מסתכלים על גלקסיות רחוקות שכמעט ולא משתנות בין מדידות, ובמקום לזוז עשרה מטרים, האסטרונומים מחכים חצי שנה שכדור הארץ יעשה חצי סיבוב סביב השמש ויתפוס מרחק גדול ככל הניתן.

בעולמינו שהולך ומצטמצם בהדרגה לתוך מסכי המחשב והטלפונים, לא נוכל לסיים בלי לספר על שימושי ההיסט בעולם הדיגיטלי. יש חדשות טובות: לעיתים מעבר לעולם הדיגיטלי דווקא פותר בעיות היסט: בימינו, אפילו מכשירי מדידה בסיסיים כמו מד מתח עוברים להיות דיגיטליים, והסיבה היא ששימוש במכשירים אנלוגיים גורם לשגיאת היסט: תמיד יש רווח בין המחוג לדופן המכשיר, ומי שמסתכל מהצד רואה קריאה שונה ממי שמסתכל מהאמצע. גם המעבר למצלמות דיגיטליות כמו בטלפונים פותר בעיית היסט שישנה במצלמות רגילות, בהן החלון שדרכו מסתכל הצלם והעדשה לא נמצאים באותו מקום.

כיום יש שימוש נרחב בהיסט בעולם המחשבים. המטרה היא לתת אשלייה לאנשים שיושבים כל היום מול צג שטוח שהם נמצאים בעולם שהוא "טיפה תלת-מימדי". מימוש ראשוני היה באמצעות משחקי דו-מימד, בהם נוצרה אשליית עומק וריאליזם על ידי שינוי מהירות התנועה של תמונות הרקע לעומת עצמים קרובים יותר. כיום משתמשים בטכניקה חדשה "parallax scrolling" בדפי אינטרנט [5], שבה כאשר גוללים דף כלפי מטה, אלמנטים שונים בדף נעים במהירויות שונות, מה שנותן לדעת רבים תחושה נעימה בעת הגלילה. (ראו הדגמה באפליקציה באתר [6])

כל אחד וההיסט הקרוב לליבו אני נשארתי השבוע עם זכרונות מ"תיאום כוונות", בבוקר ערפילי בלבנון.

תודה לסא"ל ברק אסרף על הסיוע בכתיבה

מקורות:

[1] היסט ("פרלקס")

https://en.wikipedia.org/wiki/Parallax

[2] תיאום כוונות

https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%AA%D7%99%D7%90%D7%95%D7%9D_%D7%9B%D7%95%D7%95%D7%A0%D7%95%D7%AA

[3] ספר "תיאום כוונות"

https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%AA%D7%99%D7%90%D7%95%D7%9D_%D7%9B%D7%95%D7%95%D7%A0%D7%95%D7%AA_(%D7%A1%D7%A4%D7%A8)

[4] פרלקס באסטרונומיה

https://en.wikipedia.org/wiki/Stellar_parallax

parallax scrolling"[5]