לראשונה בעולם: חוקרים הצליחו לשחזר את השדה המגנטי של כדור הארץ כפי שהוקלט ב-21 שכבות חורבן בארץ – ופיתחו על בסיס המידע כלי מדעי חדש ומהימן לתיארוך ארכיאולוגי של ממצאים מתקופת התנ"ך

מחקר
לראשונה בעולם: חוקרים הצליחו לשחזר את השדה המגנטי של כדור הארץ כפי שהוקלט ב-21 שכבות חורבן בארץ – ופיתחו על בסיס המידע כלי מדעי חדש ומהימן לתיארוך ארכיאולוגי של ממצאים מתקופת התנ"ך
פריצת דרך מדעית: מחקר משותף של האוניברסיטאות תל אביב והעברית בהשתתפות 20 חוקרים מהארץ ומהעולם הצליח לתארך 21 שכבות חורבן ב-17 אתרים ארכיאולוגיים במדינת ישראל, בעזרת מדידה של הכיוון והעוצמה של השדה המגנטי של כדור הארץ, כפי שאלה "הוקלטו" בזמן שריפת האתרים, ולאמת את הסיפורים המקראיים על מסעות הכיבוש המצריים, הארמיים, האשוריים והבבליים כנגד ממלכות יהודה וישראל.
ממצאי המחקר מראים, בין היתר, כי צבאו של חזאל, מלך ארם דמשק, החריב בנוסף לגת פלשתים גם את תל רחוב, תל זית וחורבת טבת ושוללים את האפשרות שחזאל החריב גם את תל בית שאן, כפי שחשבו עד כה. זאת ועוד ממצאי המחקר קובעים כי הישובים בנגב הוחרבו על ידי האדומים, שניצלו את העובדה שהבבלים הפילו את ירושלים.
המחקר הבינתחומי ופורץ הדרך פורסם בכתב העת היוקרתי של האקדמיה הלאומית למדעים של ארה"ב (PNAS). המחקר מתבסס על עבודת הדוקטורט של יואב וקנין, בהנחיית פרופ' ארז בן יוסף ופרופ' עודד ליפשיץ מהחוג לארכיאולוגיה באוניברסיטת תל אביב, ופרופ' רון שער מהחוג למדעי כדור הארץ באוניברסיטה העברית בירושלים.
החוקרים מסבירים שכדי להבין את המנגנון שמחולל את השדה המגנטי של כדור הארץ, גיאופיזיקאים מנסים להתחקות אחר השינויים בשדה לאורך ההיסטוריה. לשם כך הם נעזרים גם בממצאים ארכיאולוגיים אשר מכילים מינרליים מגנטיים שיכולים להקליט את השדה כשהם מתחממים, למשל בזמן שריפה. ב-2020 הצליחו החוקרים למדוד כך את השדה כפי שהיה בט' באב 586 לפנה"ס על בסיס מבנה מפואר שהוחרב בשריפה על ידי נבוכדנאצר והצבא הבבלי בירושלים. כעת, הודות לממצאים ארכיאולוגיים שנחשפו בכל רחבי הארץ לאורך עשרות שנות מחקר, ולמידע היסטורי שמתבסס על כתובות עתיקות ועל התיאורים המקראיים, החוקרים הצליחו לשחזר את השדה המגנטי של כדור הארץ כפי שהוקלט ב-21 שכבות חורבן בארץ – ופיתחו על בסיס המידע כלי מדעי חדש ומהימן לתיארוך ארכיאולוגי.
יואב וקנין מסביר: "על סמך התאמה או אי התאמה בעוצמת השדה המגנטי ובכיוונו אנחנו יכולים לחזק או לשלול את האפשרות ששני אתרים נשרפו במהלך מסע מלחמה אחד. יתרה מכך, בנינו עקומת שינוי של עוצמת השדה לאורך זמן, עקומה שהיא כלי תיארוך מדעי – בדומה לשיטת התיארוך המבוססת על פחמן 14". כך למשל החוקרים מציינים שהיה ידוע עוד טרם המחקר שבסביבות שנת 830 לפנה"ס החריב צבאו של חזאל, מלך ארם דמשק, את גת פלשתים, אתר המזוהה עם תל צפית שבשפלה. אבל יחד עם זאת, לא היה ניתן לקבוע בוודאות אם חזאל החריב גם את תל רחוב, תל זית וחורבת טבת.
במחקר החדש החוקרים הצליחו לזהות התאמה סטטיסטית מושלמת של נתוני השדה המגנטי בזמן החורבן של ארבע הערים הללו, ממצא שמחזק מאוד את הסברה ששלוש הערים הנוספות נחרבו גם הן בידי חזאל. באתר אחר, בתל בית שאן החוקרים מצאו שכבת חורבן שהקליטה שדה מגנטי שונה לחלוטין, מה שלטענתם פוסל את האפשרות שגם אתר זה חרב בידי חזאל, כפי שהניחו חוקרים עד עתה. בנוסף, הנתונים המגנטיים מצביעים על כך שבית שאן ושני אתרים אחרים בצפון חרבו כ-70-100 שנה קודם לחורבן גת, עיתוי שעולה בקנה אחד עם התיארוך של מסע הכיבוש של פרעה שישק מלך מצרים, מסע שמתואר הן במקרא והן בכתובת שנחקקה על קירות מקדש אמון בכרנך שבמצרים, בה נזכרת העיר בית שאן כאחת הערים שנכבשו במסע זה.
לבנת בוץ שרופה מתל בטש (תמנה המקראית) עם סימונים למדידת האוריינטציה המגנטית.
אחד הממצאים המעניינים ביותר שנמצאו הודות לשיטת התיארוך החדשה נוגע לשאלת סופה של ממלכת יהודה, כפי שמספר פרופ' ארז בן יוסף: "השאלה איך נראו ימיה האחרונים של ממלכת יהודה היא שאלה פתוחה במחקר. על סמך הממצאים הארכיאולוגיים, חוקרים העריכו שהחורבן הבבלי לא היה מוחלט באזורים שונים של הארץ, ובמקביל לחורבן ירושלים וערי הגבול בשפלה, המשיכו להתקיים יישובים בנגב, בדרום הר יהודה ובדרום השפלה כמעט ללא שינוי. כעת, התוצאות המגנטיות מרמזות שלא רק הבבלים אחראיים לחורבן הטוטלי: עשרות שנים אחרי שהבבלים החריבו את ירושלים ואת בית המקדש הראשון נחרבו היישובים בנגב, וכנראה גם באזורים האחרים, שלא נפגעו מהמתקפה הבבלית, כנראה בידי האדומים שניצלו את מפלת ירושלים. הבגידה הזו, והשתתפות האדומים בהרס היישובים, מסבירה אולי את השנאה העזה לאדום בתנ"ך, כפי שמשתקף למשל בנבואת עובדיה".
פרופ' עודד ליפשיץ מוסיף: "כלי התיארוך החדש ייחודי בכך שהוא מבוסס על מידע מגנטי ממספר אתרים, שתאריך חורבנם המדויק ידוע ממקורות היסטוריים", אומר. "השילוב של מידע היסטורי מדויק עם מחקר ארכיאולוגי מתקדם ורחב היקף אפשר לבסס את השיטה המגנטית על כרונולוגיה מהימנה". במקביל לפרסום המחקר הארכיאולוגי ב-PNAS, העקרונות שבבסיס שיטת התיארוך הארכיאומגנטית יתפרסמו במאמר נפרד.
"אנחנו משתמשים בשדה המגנטי של כדור הארץ לניווט, וכך גם חלק מבעלי החיים", אומר פרופ' רון שער מהחוג למדעי כדור הארץ באוניברסיטה העברית שהוביל את המחקר הגיאופיזי ואת פיתוח שיטת התיארוך. "רוב האנשים לא יודעים שבלעדיו פשוט לא היו חיים על פני כוכב הלכת, שכן השדה מגן עלינו מהקרינה הקוסמית ומרוח השמש. השדה נוצר בגלעין החיצוני של כדור הארץ, בעומק של 2,900 ק"מ, על ידי זרמים של ברזל נוזלי. בגלל התנועה הכאוטית של הברזל, השדה אינו קבוע אלא משתנה בזמן. עד לפני זמן לא רב, היה מקובל שבמשך פרקי זמן של כמה עשרות שנים השדה המגנטי יציב למדי. בזכות המחקר הארכיאומגנטי גילינו שלא תמיד זה היה כך, ושהשדה העתיק השתנה לעיתים בקצב ובעוצמה חריגים ובלתי צפויים. המיקום שלנו פה בישראל הוא נקודת מוצא ייחודית למחקר ארכיאומגנטי, בזכות התפוצה הנרחבת של ממצאים ארכיאולוגים מתוארכים היטב. בעשור האחרון מדדנו מאות ממצאים, ויחד עם הנתונים המדויקים משכבות החורבן ההיסטוריות שיואב חקר, יצרנו עקומת שינויים רציפה המראה שינויים מהירים וחדים בשדה הגיאומגנטי. זו בשורה נהדרת הן לארכיאולוגים, שיכולים כעת להשתמש במידע המגנטי כדי לקבוע גיל של חומרים עתיקים, והן לגיאופיזיקאים שחוקרים את גלעין כדור הארץ".
מחקר
על הקשר שבין התהליך החינוכי לבין הסביבה והקהילה שבהן חיים ולומדים התלמידים והתלמידות
דמיינו בית ספר: מסדרונות, כיתות, שולחנות וכסאות. במרכז הכיתה עומדת מורה ומולה יושבים תלמידים ותלמידות. זאת התמונה הראשונה שתעלה לנו לראש, גם אם נתבקש לדמיין כיתה לפני 100 שנה, במקומות רבים בעולם. אבל סגירת בתי הספר במהלך ההתמודדות עם מגפת הקורונה אילצה אותנו לחשוב על חלופות שונות בתחום החינוך, כולל הוראה ולמידה מחוץ לכיתה וחינוך מבוסס מקום.
חינוך מבוסס מקום זו גישה חינוכית שמתבססת על הקשר בין התהליך החינוכי לבין המקום הפיזי שבו חיים ולומדים התלמידים והתלמידות. זו גישה שבה מסתמכים על הסביבה והקהילה המקומית כנקודות התחלה להוראה ולמידה בכל מקצועות הלימוד. המורות בגישה זו מלמדות תוך יצירת חיבורים בין התלמידים והתלמידות לקהילה המקומית, לטבע ולאדריכלות של המקום, והרבה מתהליכי הלימוד מתקיימים מחוץ לכיתה. לגישה הזאת יש יתרונות רבים בתחום ההישגים וביצירת קשר בין הלומדים לסביבתם ולקהילתם. אז אם פעם "לצאת מהכיתה", היה עונש על הפרעה, היום כל הכיתה יוצאת יחד עם המורה לשיעור בחצר וגם מחוץ לגבולות בית הספר.
פרופ' מירי ימיני מבית הספר לחינוך וד"ר אפרת בלומנפלד ליברטל מבית הספר לאדריכלות ערכו מחקר שבחן את תהליכי ההוראה והלמידה מחוץ לכיתה, ובחנו זמינות ושימושים בסביבות שונות בקרבת בתי ספר יסודיים וחטיבות הביניים באזורים שונים בישראל: רהט, טירה, כפר סבא, נתניה, תל אביב, עכו ומעלות תרשיחא.
באמצעות סקירה וניתוח של המרחבים האורבניים, ראיונות עם סגל בתי ספר, שאלונים להורים לסגל בתי ספר, וקבוצות מיקוד תלמידים בחנו החוקרות, מצאו החוקרות הבדלים משמעותיים בכמות, באיכות, בנגישות ובשמישות של מרחבים חיצוניים בין בתי ספר הנמצאים באזורים מבוססים לבין כאלו שנמצאים באזורים לא מבוססים. באזורים מבוססים נמצאו יותר מרחבים ציבוריים, הם היו מגוונים יותר ונגישים יותר לשימוש.
לא נמצא קשר משמעותי בין כמות, איכות, נגישות ושמישות של המרחבים לבין עוצמה, תדירות ואופן השימוש בהם להוראה ולמידה מחוץ לכיתה, כלומר שחינוך מבוסס מקום יכול להתקיים גם בבתי ספר שלא נמצאים בקרבתם שטחים ציבוריים ייחודיים או מטופחים במיוחד.
נמצא כי לרוב שימוש במרחבים חיצוניים להוראה ולמידה היה מוגבל, לא עקבי, לא כוללני ולא מקושר ישירות לתוצרי למידה, פרופיל הבוגר או חזון חינוכי. מהממצאים עלה גם כי לרוב הוראה ולמידה מחוץ לכיתה מתקיימת בנושאים שוליים לתוכנית הלימודים, ללא תוכנית יישום סדורה וללא תיאום בית ספרי. הוראה ולמידה מחוץ לכיתה נתפסת על ידי רוב המורות, ההורים והתלמידים כפעילות מהנה, חוץ קוריקולרית, תוספתית וכזו שלא תורמת ללמידה משמעותית, וכן לא מתאימה להוראה של מקצועות היסוד (חשבון, שפה, אנגלית). עם זאת, בבתי ספר שבהם חינוך מבוסס מקום היה נוכח ומקובע בחזון הבית ספרי, בתי ספר שקיימו תהליכי ליווי הכשרה ובתי ספר שבהם למורות הייתה אוטונומיה רבה, הייתה הצלחה רבה לגישה פדגוגית זו ללא תלות במשאבים הזמינים.
לדברי החוקרות, על מנת לקיים הוראה ולמידה מחוץ לכיתה בצורה מוצלחת, נדרשים: גיבוש חזון ברור ועקבי לאופן בו תשולבנה למידה והוראה מחוץ לכיתה בשגרה הבית ספרית; הכשרה ייעודית וליווי לצוות בית הספר; אוטונומיה משמעותית לסגל בית הספר ליישום הגישה; והתאמת אופן יישום השיטה לאופי ולתרבות של בית הספר ואוכלוסייתו.
מחקר
חוקרים מצאו שיטה חדשה לעקם ולפצל קרני אור בצבעים שונים על ידי תהליך אופטי לא ליניארי
לחומרים שונים יש דרכים שונות להקדם במרחב. קרני אור למשל מתקדמות בתווך אחיד כגון אוויר או זכוכית בקווים ישרים, בעוד שאת מסלולם של חלקיקים טעונים כמו אלקטרונים אפשר לעקם על ידי הפעלת שדה חשמלי או מגנטי. בניסוי שנערך לאחרונה באוניברסיטת תל אביב ופורסם בכתב העת היוקרתי Nature Photonics, הראו החוקרים כי ניתן לפצל ולעקם גם את המסלול של אלומות אור באמצעות שימוש באלומת אור נוספת ובגביש לא ליניארי.
צוות החוקרים מהפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן ומבית הספר לפיזיקה ולאסטרונומיה בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר, כולל את הדוקטורנטים אופיר ישרים (שהוביל את הניסוי), ואביב קרניאלי, ד"ר סטיבן ג׳אקל, ד"ר ג׳וזפה די דומניקו, וד"ר סיוון טרכטנברג-מילס, תחת הנחייתו של פרופ׳ עדי אריה, מופקד הקתדרה ע"ש מרקו ולוסי שאול.
הניסוי שבוצע מבוסס על אנלוגיה בתחום האופטי לאחד מניסויי המפתח של תורת הקוונטים, ניסוי שטרן-גרלך אשר פורסם בדיוק לפני 100 שנה, בשנת 1922. החוקרים הגרמניים אוטו שטרן ו-וולטר גרלך שלחו אטומי כסף דרך שדה מגנטי שמשתנה במרחב, והבחינו כי כתוצאה מכך מתקבל פיצול של אלומת האטומים: מחצית מהאטומים סטו לכיוון אחד, ומחציתם השני לכיוון הנגדי. הסיבה לכך היא שלאלקטרוני הערכיות של הכסף יש תכונה הקרויה ספין, אשר גם קובעת את המומנט המגנטי של כל אלקטרון. השדה המגנטי החיצוני מפעיל כוח על האלקטרון, אשר תלוי בכיוון המומנט המגנטי של אותו אלקטרון. בניסוי התברר כי ערך הספין שנמדד יכול לקבל רק שני ערכים אפשריים (שנקרא להם "מעלה" ו"מטה"), ולכן אלומת האטומים מתפצלת לשתי זוויות בלבד.
כעת, 100 שנים לאחר הניסוי המקורי, ביצעו החוקרים ניסוי מקביל באופטיקה, בו קרני אור פוצלו באמצעות אינטראקציה לא-לינארית (אינטראקציה בה קרני אור יכולות להשפיע אחת על השנייה). במסגרת הניסוי, השתמש צוות המחקר בגבישים אופטיים לא ליניאריים. לטענתם, לרוב משתמשים בגבישים אלה כדי לבצע המרות תדר, כלומר קרן לייזר באורך גל (צבע) מסוים תהפוך לקרן באורך גל אחר.
"בניסוי זה שלחנו שלוש אלומות אור בארכי גל שונים לגביש לא לינארי, שלמען הנוחות נסמן אותם בצורה סימבולית כאלומות בצבע כחול, ירוק ואדום. האלומה הירוקה היא בעוצמה חזקה בהרבה מהאלומות האחרות, ובאמצעות התהליך הלא ליניארי היא מאפשרת המרת אנרגיה מהאלומה הכחולה לאדומה או להיפך. בניסוי שבוצע, נשלחה אלומה ירוקה רחבה, שלה עוצמה מקסימלית במרכזה, והיא יורדת לאפס בשולי האלומה. כך יוצרים אינטראקציה שמשתנה במרחב - אינטראקציה חזקה במרכז האלומה, ואינטראקציה חלשה בשוליה", מסביר פרופ' עדי אריה.
"אלומה זו ממלאת תפקיד אנלוגי לשדה המגנטי המשתנה במרחב בניסוי שטרן-גרלך המקורי. אם נשלח אלומה כחולה לאזור המואר על ידי שיפולי האלומה הירוקה, נקבל פיצול לשתי אלומות הנעות בזויות שונות, שבכל אחת מהן יש כעת אור כחול ואור אדום. באחת האלומות האור הכחול והאור האדום הם בעלי אותו מופע (פאזה), והיא נעה ימינה, ובאלומה השנייה הן במופע הפוך והיא נעה שמאלה. שתי אלומות אלה הן האנלוג של הספין של האלקטרון בניסוי שטרן גרלך המקורי", הוא מוסיף.
לדבריו, אפשר גם להגדיל או להקטין את זווית הפיצול על ידי הגדלה או הקטנה של עוצמת הלייזר הירוק. "לעומת זאת, כאשר הוכנסה אלומה משולבת של כחול ואדום, לא ניתן היה לראות פיצול היות והקרן סטתה לכיוון אחד בלבד, כתלות במופע בין הצבעים שהוכנסו. ניסוי זה מקביל למקרה שבו מכניסים אטומי כסף בעלי ספין ״מעלה״ או ״מטה״ בלבד בניסוי שטרן גרלך".
לסיכום, החוקרים מסבירים כי פיצול מרחבי של אורכי גל אינו דבר חדש. מנסרה, למשל, מאפשרת פיצול מרחבי של אורכי גל לזוויות שונות, ואולם פיצול זה הוא קבוע ומפריד כל צבע לכיוון אחד. בניסוי שהודגם במסגרת מחקר זה, הפיצול מאפשר להשתמש בשילוב אורכי גל, כתלות במופע ביניהם, ולשלוט בזווית הפיצול על ידי אלומת אור נוספת. לתופעה זו יש יישומים פוטנציאלים בתחומים של עיבוד אותות ותקשורת אופטית, תקשורת קוונטית, חישוב קוונטי, חישה מדויקת ועוד. החוקרים מאמינים שהניסוי יהווה את נקודת הפתיחה לניסויים נוספים שמנצלים את ההקבלה בין מערכות של אלקטרונים בשדה מגנטי לבין מערכות אופטיות.
צוות המחקר