עד כדי קבוע מציג: "מישהו רנדומלי באינטרנט נותן עצות" – פרק 2 – כיצד לכתוב מאמר מדעי

תלמידי מחקר בכל השלבים (וגם המנחים שלהם) נשפטים על פי הפרסומים שלהם בספרות המדעית. זאת עובדה. זאת עובדה בין אם אתם חושבים שזה רעיון טוב ובין אם לא.

יצא לי לפגוש יותר מידי סטודנטים בתארים מתקדמים שלא ידעו לכתוב מאמרים (כולל במשרות פוסט-דוקטורט). הסיבות היו בד"כ קשורות למנחים שלא טרחו ללמד אותם, לקושי בהתמודדות עם משימה כל כך גדולה וזרה (לפחות עד אמצע התואר השלישי) ולפחד מכתיבה באנגלית בפרט וכתיבה בכלל.

כתיבת מאמרים היא אחת המיומנויות שיש ללמד תלמידי מחקר לקראת סוף התואר השני (אם עולה אפשרות לפרסם) ובעיקר בתחילת התואר השלישי, עם פרסום המאמר הראשון. ישנם מנחים שאינם מורים טובים או שהם לחוצים להוציא מהר את המאמרים וכותבים אותם בעצמם. בכך הם מועלים באחד התפקידים שלהם בהנחיה.

המטרה שלי ברשימה זאת היא לעזור לסטודנטים שנתקלים בשתי הבעיות הראשונות שציינתי (חוסר בידע איך להתחיל, קושי להתמודד עם הלוגיסטיקה) בכמה צעדים ברורים ופשוטים (להבנה, הביצוע לא קל). כלומר, המטרה שלי היא שסטודנט שיקרא את הרשימה יצליח לנפק טיוטה לא רעה למנחה. אפילו במקרה שקיבל הנחייה לא מוצלחת. אבל, עדיין יש צורך בשיתוף פעולה רב אל מול המנחה. כשתקראו את ההמשך תבינו מדוע, אך גם בגלל שהמנחה הוא המומחה בתחום ובעל הזכויות בקבוצה. בכנות, לא רצוי לנסות ולפרסם מאמר ללא המנחה, וממילא הסיכוי להצליח אפסי. שימו לב שאני מתרכז ברשימה בפירוק למשימות קטנות ובסדר פעולות נכון ולא בפרטים ברזולוציה גבוהה כמו למשל באילו תוכנות להשתמש, האם לשים טקסט על גבי גרף או לא, או איך לבחור שם טוב למאמר.

לגבי בעיית הכתיבה, ובפרט הכתיבה באנגלית (אם קיימת), רק אציין שהפתרון לזה הוא נורא פשוט. כתבו את המאמר, ללא מבוכה, למרות שהאנגלית אולי תצא עילגת. המנחה יתקן. עברו על התיקונים ולימדו אותם. כתבו את המאמר הבא. השתדלו ליישם את התיקונים של המנחה למאמר הקודם. המנחה יתקן. וחוזר חלילה. בין אם תרצו ובין אם לא, האנגלית המקצועית שלכם תשתפר, גם מתהליך הכתיבה המפרך וגם מקריאה מרובה של מאמרים של אחרים. כתיבת מאמרים היא פורמט, אתם לא כותבים פרוזה או שירה. אני מציין זאת באחריות. עבדתי לא פעם עם סטודנטים עם אנגלית דרדל'ה לגמרי, ועדיין תמיד לקראת סוף התואר השלישי הם כבר כתבו טיוטות לא רעות למאמרים בעצמם. זה בלתי נמנע.

ודבר אחרון לפני שמתחילים. כל הדיסקליימרים שכתבתי ברשימה הקודמת על עצות לבחירת מנחה\קבוצה\נושא רלוונטיות גם כאן. מוזמנים להציץ בהן.

כעת ניגש לעיקר.

***

ראשית אעיר שחשוב להגיש למנחה טיוטות כמה שיותר טובות. מספר הפעמים שמנחה יכול לקרוא ולשפר את הטקסט שלכם הוא מוגבל מסיבות נפשיות ואנושיות ולכן טיוטה שאינה כתובה היטב תוביל לגרסה סופית פחות טובה.

הטקטיקה שאני נוקט היא לפרק את המשימה הגדולה למשימות קטנות, קלות יותר לעיכול, ולנוע מהפרטי לכללי.

איך לכתוב מאמר מדעי ב-9 צעדים (לא) פשוטים (אבל ברורים להבנה):

1. הגיעו להסכמה עם המנחה שיש כנראה מספיק חומר לפרסום.

יכול להיות שתוך כדי כתיבה תגלו שיש צורך בהשלמות, אבל אז אתם תהיו במצב הרבה יותר ממוקד.

2. בחרו את ה-figures שלדעתכם הם החשובים ביותר.

האיורים או הגרפים האלה בד"כ כבר קיימים במצגת שלכם או במצגת של המנחה מאחת ההרצאות האחרונות. סדרו אותם לפי סדר שנראה לכם הגיוני על גבי מצגת וקיבעו פגישה עם המנחה כדי לקבל הערות, תיקונים, הצעות ובקשות. לאחר שתיקנתם והוספתם את כל מה שהמנחה ביקש וקיבלתם את אישורו, עברו לשלב הבא.

3. כתבו את ה-figure captions.

הקפידו לכתוב בסגנון המקובל במגזינים המדעיים שבהם בד"כ מתפרסמים מאמרים שמעניינים אתכם. שלחו את מה שכתבתם לאישור המנחה. לאחר קבלת האישור עברו לשלב הבא.

4. כתבו את החלקים במאמר שנקראים "results", "discussion", "methods", וכל חלק טכני אחר שנדרש.

זאת עליית מדרגה ברמת הקושי, אבל עדיין מדובר בחלקים מאוד טכניים ופונקציונליים.

בחלק התוצאות המטרה היא לתאר מה נמדד ומה מוצג בגרפים וגם מה חשוב ובמה כדאי להתמקד מכל עומס המידע. במגזינים שונים נהוגים סגנונות שונים. היעזרו במאמר שמוכר לכם כדי לקבל כיוון על איך זה צריך להיות כתוב. הסגנון הוא בד"כ מאוד מכאני ונוסחתי, וכל שעליכם לעשות הוא לעקוב לפי הסדר אחרי האיורים ולתאר מה נמדד, מה רואים ומה חשוב, אולי עם מעט פרשנות, אבל לא עמוקה. שלחו למנחה לאישור, תקנו מה שצריך ועברו הלאה.

אותו כנ"ל לגבי חלק שיטות העבודה. בד"כ אפשר להסתמך (בעצם להעתיק) חלקים נכבדים ממנו ממאמרים אחרים מהקבוצה.

אותו כנ"ל לגבי חלק הדיון. שוב מדובר בעליית מדרגה, והפעם נדרשות תובנות, אבל סביר שכבר דנתם בתובנות אלה עם המנחה מספר רב של פעמים בעבר, לפני הרצאות שלו או שלכם. אתם נדרשים רק לסכם בתמציתיות (תלוי במה שנהוג במגזין הרלוונטי).

5. נסו לכתוב את החלק שנקרא "introduction".

כתבתי "נסו" והשארתי כמעט לסוף כי מדובר בחלק קשה לכתיבה עבור מתחילים. גם אם לא תצליחו להפיק משהו ברמה גבוהה, והמנחה יכתוב בסוף בעצמו, זה בסדר למאמרים הראשונים. החלק הזה מורכב בד"כ מכמה חלקי משנה מקובלים: א) סקירת ספרות שמצריכה הכרה מעמיקה של התחום והפרסומים החשובים בו, ב) מספר מצומצם של משפטים שמצביעים על הפער בין מה שידוע עד כה לבין מה שלא ידוע ומכאן מה שאתם רציתם לחקור ולחדש, ג) פירוט קצר מאוד על מה שבוצע ומה התקבל, ד) פירוט קצר מאוד של המסקנות החשובות ביותר.

ההקדמה היא החלק שכותבים לקראת סוף התהליך מתוך ראיה רחבה של כל העבודה. פעמים רבות, הסיפור שאנחנו רוצים לספר במאמר מתגלה לנו בצורה בהירה רק לאחר כתיבת החלקים הטכניים שלו. יש לכתוב את החלק הזה כך שהוא מתאים היטב למסר העיקרי של המאמר ולסיפור שהחלטנו שאנחנו רוצים לספר, ושם דגש על הדברים הנכונים. ההקדמה צריכה למכור היטב את העבודה שמוצגת בהמשך. דבר זה מצריך בד"כ ניסיון בכתיבה מסוג זה.

היעזרו במאמרים קודמים כדי לנסות ולהבין את הפורמט, כתבו טיוטה כמיטב יכולתכם ושלחו למנחה. עיבדו מולו על שיפורים ותיקונים ובסיום עברו לשלב הבא.

6. אותו כנ"ל לגבי החלק החשוב בתחילת המאמר שנקרא "abstract", או תקציר בעברית.

התקציר קצת דומה להקדמה רק בהרבה הרבה פחות מילים. כמה מלים? תלוי במגזין הרלוונטי. פחות או יותר אותן הנחיות כמו לשלב הקודם. זה השלב שבו לומדים שככל שנדרש לקצר יותר כך הכתיבה קשה ומאתגרת יותר. התקציר הוא תעודת הזהות והרושם הראשוני של המאמר. הוא חייב להיות מדויק וחד כתער. הוא השכבה החיצונית שמוכרת את המאמר.

7. המציאו כותרת למאמר.

אל תבזבזו על פעולה זאת יותר מידי זמן בשלב זה. היא תשתנה עוד המון פעמים בזמן העריכה.

8. החליטו ביחד עם המנחה מה המגזין המתאים למאמר.

יש שיקולים רבים בבחירה והדיון חורג מגבולות רשימה זאת. בשביל זה יש מנחה. לאחר בחירת המגזין, עברו על כללי הכתיבה שלו ועל מאמר או שניים שאתם מכירים וערכו בהתאם את כתב היד שלכם. שלחו למנחה לאישור.

9. פינג-פונג ארוך ומתיש עם המנחה של עריכה ושיוף של הטקסט.

התהליך נמשך עד ששניכם אינכם מסוגלים עוד להביט בטקסט הארור הזה מבלי להקיא. ואז אתם מוכנים להגשה.

עד כדי קבוע מציג: "מישהו רנדומלי באינטרנט נותן עצות" – פרק 1 – איך לבחור מנחה\נושא\קבוצה לתואר מתקדם

"בלוג על מדע" – הקדמה

כאשר אני כותב על מדע בבלוג הזה אני מתייחס, ברוב המקרים, בעיקר לרעיונות ולעקרונות הגדולים. גם כאשר אני מספר, למשל, על ניסוי קלאסי, אני מתמקד בסכימה של הרעיון ולא באיך הוא באמת בוצע ועל ידי מי.

אבל חשוב לזכור את המובן מאליו: כל 'המדע' הזה נעשה על ידי אנשים. וב-'אנשים' אני מתכוון לתלמידי מחקר, בשלבים שונים של התמחות, שעובדים תחת הנחייה ומימון של חוקר ראשי, שהוא המקים והמוביל הרעיוני של קבוצת המחקר.

נחה עלי הרוח בתקופת החגים האחרונה והחלטתי לחרוג, באופן משמעותי, מהמנדט שנתתי לעצמי. בכוונתי לסכם כמה עצות מניסיוני בקשר לשלוש פעולות שכל תלמיד מחקר יאלץ לבצע לפחות פעם אחת, ואף יותר. שלושתן נמצאות מאחורי הקלעים של המכונה הזאת שמפיקה 'מדע': בחירת מנחה לעבודת המחקר, כתיבת מאמר וכתיבת עבודת המחקר (תזה).

דיסקליימר1: זה סתם מישהו באינטרנט שנותן עצות. קחו בקלות.

דיסקליימר2: אני כבר לא שם כמה שנים. קחו בקלות.

דיסקליימר3: ברור שהעולם הוא מורכב ולא כל דבר שעבד במקרה אחד חזקה עליו שיעבוד במקרה אחר. קחו בקלות.

דיסקליימר4: מטבע הדברים, הברגים, המנופים וגלגלי השיניים שבתוך מכונת הקפה הזאת בד"כ אינם מעניינם של לוגמי הקפה, אלא בעיקר של קהל המתכננים, הבונים וטכנאי התיקון שלה. ראו הוזהרתם! וקחו בקלות.

וכעת לעיקר (או התפל, תחליטו אתם):

פרק 1: מחשבות על בחירת מנחה\נושא לעבודת מחקר

תמונה 1: מעבדה בביולוגיה מולקולרית באוניברסיטת פוזנן. המקור לתמונה: ויקיפדיה, לשם הועלתה על ידי המשתמשת Zuzanna K. Filutowska.

***

מהם השיקולים שצריכים לעמוד אל מול סטודנט המתלבט באיזה קבוצה, מנחה או נושא לבחור? אחלק אותם לשלושה תחומים: 'נושא', 'מנחה' ו-'פרנסה', ואפרט על כל אחד בנפרד.

1. נושא

כדאי לבחור נושא שמצית את דמיונכם.

ברור מאליו, לא? מסתבר שלא. פגשתי לא מעט סטודנטים שבחרו נושא שלא ממש עניין אותם. בד"כ מכל מיני שיקולים מעשיים. האם זה יכול לעבוד? כן. אבל יש לזה מחיר, גם בסיכויי ההצלחה, אבל בעיקר באיכות החוויה.

יש שתי סיבות עיקריות שבגינן, לדעתי, כדאי לבחור נושא שמלהיב אתכם. במיוחד בכניסה לתואר שלישי.

הסיבה הראשונה היא שההתלהבות בד"כ נשחקת במהלך השנים. העבודה היום-יומית רחוקה מלהיות זוהרת כמו הכותרות שהתחלנו איתן. הרגעים של הגילוי, של המחשבה המקורית ושל ההצלחה הם מעטים בתוך ימים על גבי ימים של עבודה חזרתית ואפורה, שמלאה בכישלונות. עבודה במחקר מדעי מצריכה חוסן מנטלי, ואם מתחילים מנושא שאין אנו מוצאים בו עניין רב, קשה יותר לפתח את החוסן הדרוש.

הסיבה השניה היא שכדי להצליח צריך, לדעתי, לשקוע לתוך זה. לחלום את זה. לחשוב על זה במקלחת. בשירותים. בנסיעות. בתור לרופא. להיות דינאמיים. כל שנה להציע 8 ניסויים, מתוכם מסתבר שרק 4 הגיוניים, מתוכם מסתבר שרק 2 ברי ביצוע, מתוכם מסתבר שרק 1 יניב פרסום מדעי*. קשה להגיע למצב תודעתי כזה אם הנושא אינו מעניין אתכם.

* הערת שוליים – [המספרים הם רק להמחשה פואטית. זה תלוי בנושא ואופי המחקר ובמחלקה שבה הוא מתבצע]

ברור שמה שכתבתי רלוונטי לכל עבודה, אך חשוב במיוחד, לדעתי, בעבודת מחקר שדורשת פרצים של יצירתיות בתוך ים של עבודה אפורה.

איך נברר? חפשו פירוט בדפי האינטרנט המקצועיים של הקבוצות והמנחים השונים. חוקר שאין לו אתר, או שהאתר שלו נראה כמו משהו מתחילת הניינטיז, לא שווה בירור, לדעתי. אני מאוד קשוח בנושא הזה ואולי מפספס כמה פנינים נסתרות, אבל ככלל אצבע אני חושב שאני צודק.

תמונה 2: שולחן עבודה במעבדת כימיה. המקור לתמונה: ויקיפדיה, לשם הועלתה על ידי המשתמש Jean-Pierre from Cosne-Cours-sur-Loire (Nièvre, Burgundy region), France.

2. מנחה\קבוצה

א. חשוב לברר על אופי המנחה, ההנחיה והקבוצה ולבחור קבוצה שמתאימה לכם.

האם אתם עצמאיים ורוצים שיניחו לכם לעבוד בשקט מבלי להתערב? האם אתם לא בטוחים בעצמכם ומעדיפים הדרכה צמודה? האם אתם רוצים לבחור לבד את הנושא או שמישהו יבחר עבורכם? האם אתם אוהבים להעיף ניצוצות אינטלקטואליות עם הבוס או שמע נרתעים מקונפליקטים? ישנם סוגי הנחייה שונים, סוגי מנחים שונים וסוגי תלמידים שונים, ויעזור למצוא סידור שיתאים לכם. לפעמים הצרכים משתנים מתואר לתואר. אני, למשל, העדפתי הנחייה צמודה בתואר שני ופחות צמודה בתואר שלישי, שם רציתי לנהל מחקר בעצמי.

איך נברר? לא להתבייש ולשאול. לשאול תלמידים מהקבוצה ולשאול תלמידים מהמחלקה. דברים עולים בשיחה.

צריך לזכור שתואר מתקדם הוא לא עבודה רגילה. למשל בתואר שלישי מדובר בתקופה של 4-6 שנים שאותן צריך לסיים בהצלחה עם האישור של המנחה כדי שתהיה משמעות להשקעה. ברור שאפשר להתפטר אחרי שנתיים, אבל תואר לא יצא מזה.

לסיכום, המנחה הוא גם המורה שלכם וגם הבוס שלכם. הוא צריך ללמד אתכם לחקור נכון, לשאול את השאלות הנכונות, לכתוב מאמרים ולעזור לדחוף את המחקר שלכם קדימה. הרבה, לא?

ב. לא לפחד להחליף מנחה אחרי כשנה אם אתם רואים שאין התאמה.

שנה מתוך 4-6 (תואר שלישי) זה לא סוף העולם. זה עדיין לפני בחינת המועמדות, ולהמשיך לחרוק שיניים כל כך הרבה שנים זה לא רעיון טוב לדעתי. גם במחיר שהמנחה הישן יעשה לכן פרצופים בכנסים. יש הרבה מנחים בים…

ג. האם יוצאים פרסומים מהקבוצה בשנים האחרונות? האם יש כסף בקבוצה?

חשוב במיוחד לתואר שלישי. קשה להצליח מתוך קבוצה שלא יוצאים ממנה פרסומים (יכולות להיות לכך כל מיני סיבות, ורובן לא טובות). קשה להצליח בקבוצה נטולת משאבים. כל הדברים האלה בעצם מלמדים אתכם משהו על המנחה.

איך לברר? התעניינו באתר האינטרנט של הקבוצה בפרסומים האחרונים. חפשו ב- google scholar את השם של המנחה. לברר לגבי כסף בקבוצה הרבה יותר מורכב. אפשר לשאול תלמידים או את המנחה עצמו. אין מה להתבייש.

ד. הצטרפות לקבוצת מחקר חדשה היא הימור עם סיכון גבוה.

מצד אחד, החוויה יכולה להיות מאוד מתגמלת. להיות חלק מצוות ההקמה, לבנות משהו חדש, לעלות על קרקע לא חרושה בהובלת מנחה צעיר ושאפתן. מצד שני, זמן רב עלול להתבזבז בתקופת ההקמה על חשבון המחקר עצמו. בתחילת דרכו, המנחה, שעדיין אינו מנוסה, עלול לכוון גבוה מידי ולהוביל את התלמיד לכיוון לא טוב במחקר. כמו כן, נתקלתי מספר פעמים במקרים מצערים בהם חוקרים חדשים היו מאוד לחוצים בגלל המלחמה לקבלת הקביעות, והקשו על תלמידים (בעיקר מתואר שני) לסיים את התואר, כדי לא לאבד עובד מוכשר בזמן קריטי. פגשתי גם לא מעט מנחים חדשים שלא נפל אף דופי כזה בהתנהגותם ואף היו אהובים במיוחד על תלמידיהם.

ה. כדאי להחליף מנחה\מעבדה\נושא\דיסציפלינה\אוניברסיטה בין תארים.

אלא אם אתם יושבים על מחקר שעומד כל רגע להתפוצץ בפרסומים, אני ממליץ לא להתעצל ולגוון. ההחלפה תגרום לכם להתמחות בתחום נוסף, ללמוד שיטות חדשות ולקבל נקודת מבט מגוונת יותר. רוחב היריעה של חוקר יכול להוות תרומה משמעותית למקוריות המחקר שלו. כמו כן, דעו כי חלק מהמלגות הגדולות חסומות לתלמידים שממשיכים באותו המקום (במיוחד בפוסט-דוקטורט).

ו. הקדישו תשומת לב להרכב האנושי של הקבוצה

זה דבר שלא נעים לנו לדבר עליו, אבל כדאי לתת לו מעט תשומת לב. אבהיר דרך מספר דוגמאות. באחת מקבוצות המחקר שבהן עבדתי, רוב הקולגות שלי במחלקה היו אימהות לילדים צעירים. באופן מובן, רוב השיחות, שלא בענייני המחקר, נסובו סביב הילדים. נושא זה לא היה בראש מעייני בתקופה ההיא, וגרם לי לקושי חברתי. בקבוצה קודמת לזאת, הייתה לי קולגה, אשה, שהייתה אחת הבודדות בבניין כולו. אני בטוח שגם אצלה התעורר קושי חברתי עקב זה. ידיד שלי עבד בקבוצת מחקר שבה שפת האם היתה רוסית. כאשר הוא היה נכנס לחדר, היו הקולגות עוברים פתאום לדבר עברית. לפעמים.

האם היינו שלושתנו צריכים לבחור קבוצת מחקר אחרת? לא בטוח, אבל זה שיקול נוסף שכדאי לקחת בחשבון.

תמונה 3: מעבדת המאיץ הלאומית על שם פרמי באילינוי ארה"ב. המקור לתמונה: ויקיפדיה, אך המקור האמיתי הוא Fermilab, Reidar Hahn.

3. פרנסה

חבר'ה, לא להתבייש! אתם לא מתנדבים בקיבוץ. זאת עבודה וצריכים אתכם. מי יבצע את המחקר אם לא אתם? אתם לא ילדים אחרי צבא. חלקיכם בעלי משפחות, ופנסיה אתם לא באמת צוברים בכל השנים האלה באקדמיה.

יש פרופסורים שרואים בשנים האלה סוג של סטאז' ולכן לדעתם חובה שהוא יעשה בעוני. "מה," הם אומרים, "גם אנחנו סבלנו. עכשיו תורכם". אל תתנו לדיבורים כאלה לבלבל אתכם. במקרים רבים האוניברסיטה היא מקום נצלני.

מה אפשר לעשות? לשאול לפני שמצטרפים מה אפשרויות ההעסקה במחלקה (למשל, תרגול) ומה גובה המלגה. במקומות שונים התשלום שונה, וכדאי להכניס את זה לשורת השיקולים שלכם בבחירת הקבוצה.

במקרה של משרת פוסט-דוקטורט (אולי גם תואר שלישי, תלוי), לא לפחד להתמקח. כדאי לברר האם מדובר בכסף "רך" או בכסף "קשה". אתם שווים את זה, לא? אתם מצטיינים ובאתם להוביל מחקר.

ההון האנושי הוא הדבר החשוב ביותר בקבוצת מחקר. אני בטוח בזה. ולכן לא צריך להירתע מלחשוב על התגמול הכספי שמגיע.

***

האם אפשר באמת ליישם את כל הדגשים האלה בבחירת קבוצת המחקר? ברור שלא. הפרטים רבים מידי. אבל אלו השיקולים, לדעתי, ששווה לחשוב עליהם, לפני שמגיעים להחלטה.

מספיק שישבו איפשהו בראש. בחרו מתוכם את אלה שעליהם אתם לא מוכנים להתפשר.

***

לא מסכימים איתי על אחת העצות? יש לכם אחרות שאתם הייתם נותנים במקומי? הוסיפו בתגובות. אשמח לקרוא.

מוטב מאוחר מאשר אף פעם – על מדידת לחות

במשך מספר שנים מחיי ביצעתי ניסויים בתוך תא כפפות שמטרתו לשמור על כמות נמוכה מאוד של מים וחמצן. חומרים אלו הם מאוד אקטיביים כימית ויכלו לשבש את התוצאות. על גבי התא תמיד היה ניצב מד-לחות והיה צריך לשים לב שערכו מצביע על לחות נמוכה. רק שנים מאוחר יותר חשבתי על כך שבתוך עומס המידע במערכת המורכבת הזאת מעולם לא שאלתי את עצמי באותן שנים מה בעצם מודד אותו המד ומה היחידות שהוא מציג. פשוט ידעתי את הערך שצריך להיות, שאותו קיבלתי בירושה מקודמי.

כעת נפלה עלי הרוח וקראתי על הנושא בהרחבה. אסכם בקצרה את מה שהבנתי במילים שלי, ואפנה למקורות אינטרנטיים פשוטים לקריאה נוספת.

תמונה 1: כלב רטוב באמבטיה. אין קשר ישיר לרשימה, אבל הוא חמוד. המקור לתמונה: ויקיפדיה, לשם הועלתה על ידי המשתמש MarkBuckawicki.

***

מהי בכלל 'לחות'?

האוויר הוא תערובת של גזים שונים. הריכוז של רוב הגזים בו הוא קבוע ואלו המספרים שלומדים בבית הספר ורואים בכל הטבלאות. הריכוז של אדי המים באוויר, לעומת זאת, משתנה מזמן לזמן ותלוי בפרמטרים שונים.

נניח שנרצה להגדיר לחות ככמות המים באוויר. כיצד נעשה זאת? נוכל למשל להגדיר את מסת חלקיקי המים ליחידת נפח של אוויר. נשאב לנו כמות אוויר מייצגת. נספור את חלקיקי המים, נמיר למסה ונחלק בנפח האוויר. מידה זאת נקראת "לחות מוחלטת" (Absolute humidity) והיא אחלה יחידה מלבד העובדה שהיא לא עונה על השאלות שבאמת מעניינות אותנו. האם נזיע בכבדות מחר? האם ירד גשם מחר? האם יש סיכוי לערפל?

הסיבה לכך היא שהיכולת של האוויר לשאת אדי מים תלויה בטמפרטורה ובלחץ ברומטרי. גם אם נקל ונצמצם את הדיון בלחצים קבועים של אטמוספירה אחת, עדיין נשארנו עם התלות בטמפרטורה. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, האוויר יכול להכיל יותר אדי מים. גם אם אתם יודעים את הערך של הלחות המוחלטת שתהיה מחר, לא תוכלו לדעת האם תזיעו הרבה או מעט ללא ידיעת הטמפרטורה וביצוע חישוב.

תמונה 2: ערפל באוסטריה. המקור לתמונה: ויקיפדיה, לשם הועלתה על ידי המשתמש Sb2s3.

חישבו על זה כך: אם נקרר אוויר, שבו מתקיים ריכוז אדי מים בכמות מסוימת, נגיע לבסוף לטמפרטורה שבה זהו הריכוז המקסימלי האפשרי שהאוויר יכול להכיל ומים מהאוויר יחלו להתעבות על מרכזי התעבות כמו אבק או על משטחים, כלומר ייווצר טל. הטמפרטורה הזאת מכונה בעגה "נקודת הטל" (dew point). מצב זה, כאמור, הוא המצב שבו יש באוויר את הריכוז המקסימלי של אדי מים שהוא יכול להכיל בטמפרטורה הנתונה. כלומר, מה שאנחנו מכנים ביום-יום "לחות 100%". במילים אחרות, כאשר מדווחים בחדשות שהלחות מחר היא 50%, בעצם מתכוונים שריכוז אדי המים באוויר מחר יהיה חצי מהכמות המקסימלית האפשרית בטמפרטורה שתשרור (ובלחץ הרלוונטי). המידה הזאת נקראת "לחות יחסית" (Relative humidity) והיא נוחה יותר לשימוש ועונה על מה שמעניין אותנו. גם היא תלויה בטמפרטורה, אבל התלות כבר מגולמת בתוך התשובה. אם הלחות היחסית היא 90%, יכולת ספיחה של אדי מים נוספים לאוויר נמוכה, קצב האידוי יהיה נמוך ואנחנו נזיע כמו סוסים, ולהיפך לגבי אחוזי לחות נמוכים מ-50% לדוגמה.

במילים אחרות, "לחות יחסית היא יחס המבוטא באחוזים בין כמות האדים שבאוויר בטמפרטורה נתונה, לבין כמות האדים שאוויר בנפח זה יכול להכיל במצב של רוויה." קצר ולעניין, מצוטט מהערך "לחות" בויקיפדיה העברית. למעוניינים בהגדרה מדעית\מתמטית מדויקת יותר כדאי לפנות לערך בויקיפדיה האנגלית (קישרתי ישירות להגדרה).

[הערת שוליים: אדי המים מהווים אחוזים בודדים מסך הגזים באוויר]

תמונה 3: יד מזיעה. המקור לתמונה: ויקיפדיה, לשם הועלתה על ידי המשתמש Minghong.

להסבר נוסף וקצר בעברית ברורה ראו בכתבה הזאת של מכון דוידסון, כולל סרטון:

https://davidson.weizmann.ac.il/online/sciencelab/לחות-יובש-ועומס-חום

לרשימה מפורטת יותר (ומיותרת לרשימה זאת) על סוגי היחידות והמדידות של לחות שניתן להיתקל בהן מומלץ לקרוא את תחילת המאמר בקישור הבא (באנגלית):

https://www.engineersgarage.com/article_page/humidity-sensor/

***

אז מה בעצם מודדים?

כמו בכל מדידה למטרות כימות של תופעה פיזיקלית שמעניינת אותנו, לא נרצה למדוד ישירות את התופעה, אלא משהו שמשנה את התנהגותו בהתאם לתופעה ואותו נוח יותר למדוד. כלומר, לא נשב ונספור מולקולות של מים באוויר, גם אם קיימת היום היכולת הטכנולוגית לעשות זאת.

אחת הדרכים למדוד לחות יחסית היא למדוד טמפרטורה בשני מדי-טמפרטורה (מדחום). האחד יהיה באווירה יבשה והשני עטוף במטלית רטובה. את הלחות היחסית ונקודת הטל ניתן לחשב באמצעות שתי קריאות אלה ובשימוש בנוסחה. אגב, קריאת שני מדי-הטמפרטורה תתאחדנה במצב שבו האוויר רווי באדי מים, כלומר, ככל שההפרש ביניהן גבוה יותר (הרטוב יראה קריאה נמוכה יותר) כך האוויר יבש יותר. איני מעוניין להרחיב בנושא ברשימה זאת וניתן לשמוע על כך קצת יותר בסרטון של מכון דוידסון שהפניתי אליו, או לקרוא בקישור הזה:

https://en.wikipedia.org/wiki/Hygrometer#Psychrometer_(wet-and-dry-bulb_thermometer).

תמונה 4: שני מדי-חום, יבש ורטוב, למדידת לחות יחסית ונקודת טל. המקור לתמונה: ויקיפדיה, לשם הועלתה על ידי המשתמש Arjuncm3.

אותנו מעניינת מדידה חשמלית של הלחות היחסית ולכן נרצה למצוא חומר שמגיב ללחות באוויר ומשנה את תכונותיו כתוצאה ממנה. התכונה שלו שהשתנתה צריכה להשפיע על תפקוד של רכיב במעגל חשמלי.

למיטב הבנתי, רוב מדי הלחות הפשוטים מתבססים על קיבול או על התנגדות חשמלית. במד לחות שמתבסס על קיבול החומר שמגיב ללחות הוא החומר הדיאלקטרי בקבל לוחות. קבל זה יהיה בנוי מסנדוויץ' של של אלקטרודות מתכתיות שביניהן ישנה שכבה של חומר שמשנה את תכונותיו הדיאלקטריות (כלומר התגובה שלו של לשדה חשמלי בקיטוב פנימי) בהתאם להגעה לשיווי משקל עם תנאי הלחות בסביבה. לשם כך נדאג לבנות את הרכיב כך שהוא חשוף להחלפת אוויר עם הסביבה (כלומר לא אטום ובחלקו בעל שטח פנים רחב ככול האפשר).

במד לחות שמבוסס על התנגדות חשמלית הרעיון דומה מאוד רק שנבחר חומר שרמת ההולכה החשמלית שלו משתנה בהתאם ללחות בסביבה. בחירת החומרים ובחירת הצורה של הרכיבים מורכבת, ותלויה בצרכים של כל אחד מהיישומים. זה המעבר מרעיון פיזיקלי ליישום הנדסי.

קצת יותר על ההנדסה, על בחירת המבנה והחומרים ועל היתרונות והחסרונות של כל שיטה ניתן לקרא בקישור הזה:

https://www.engineersgarage.com/article_page/humidity-sensor/

אני בוחר לסיים כאן.

***

נ.ב: מד הלחות שבו התבוננתי במשך השנים ההן היה, ככל הנראה, מראה את נקודת הטל ולכן הראה סקלה של טמפרטורה. לא שזה שינה משהו אז או משנה משהו היום…