:: ÚVOD
   :: IBT
   :: IAN 1-50
   :: IAN 50-226
   :: IAN 227-500
   :: RÁDIO
   :: PŘEKVAPENÍ
   :: BÍLÝ TRPASLÍK
   :: ASTRONOMICKÝ FESTIVAL
   :: BRNĚNSKÝ FOTOVÍKEND
   :: SOFTWARE

Mozilla Firebird - WWW BROWSER

Macromedia Flash - Vektorová grafika

Adobe Acrobat Reader - Prohlížee PDF souboru

 

450. vydání (7.10.2002 )

Nabihani osvetlovaciho systemu v Olomouci (foto Antonin Holik) Pokud mně mé záznamy neklamou, ocitl jsem ve čtvrtek 7. srpna 1997 na hvězdárně v Úpici nedaleko podkrkonošského Trutnova. Bylo těsně před půlnocí, já si pouštěl horký vzduch z fénu pod vaťák a snažil se nějakým způsobem zvednout svoji tělesnou teplotu. Když v tom... ...když v tom zřejmě v celém okrese Trutnov vypadl elektrický proud. Nevím jestli za to může onen jiskřící fén, ale mezní hvězdná velikost se každopádně skokem zvýšila. Zvlášť u obzoru. Dokonce ztichla i nervyrvoucí, bzučící budka, která měla za úkol monitorovat úroveň znečištění vzduchu. Takovou radikální změnu jsem jaktěživ neviděl. Na to se čeká celé roky. Široko daleko, kam až mé oko dohlédlo, nebylo na obzoru jediné světélko! Mezní hvězdná velikost se v zenitu pohybovala kolem 6,7 magnitudy, hvězda slabá 6,5 mag byla patrná více než v pohodě. Možná jsme tenkrát dosáhli až na sedmičku, kdo ví?

Po čtvrt hodině se ale začalo všechno vracet do starých kolejí. U obzoru vysvitly první roje umělých světlušek a podél horizontu se vztyčila otravná opona rozptýleného světla. V zenitu se toho příliš nezměnilo, ale takových dvacet stupňů nad obzorem došlo před našimi zraky ke skutečné tragedii.

Jiří Dušek

 

 

 

Můžeme Velkou čínskou zeď vidět z Měsíce?

A co třeba egyptské pyramidy z paluby raketoplánu nebo orbitální stanice?

 Stokrát omílané sdělení, že Velká čínská zeď představuje jediný lidský výtvor patrný i z Měsíce, patří mezi klasické astronomicko/fyzikální mýty. Realita je totiž právě opačná -- z Měsíce sotva rozlišíte jednotlivé kontinenty, natožpak něco tak titěrného jako je obraný val někde v Asii.

Faktem je, že za běžných světelných podmínek rozliší člověk s dobrým zrakem dva body s úhlovou vzdáleností větší než jedna minuta. Výjimeční lidé s výjimečnými oči dosáhnou až na polovinu této hodnoty. Víc už to nejde: Omezení klade jak velikost vstupní pupily, tak i kvalita vnitřních částí oka a vzájemný rozestup čípků a tyčinek, díky nimž vnímáme světlo. Pokud je tedy něco menší než jedna úhlová minuta, pak se nám jeví jako bod -- i když jím třeba není. To je případ hvězd, ale i planet či jiných vesmírných objektů. Obraz nám navíc kazí neklidná zemská atmosféra. (Když si ale vezmeme dalekohled, který nám rozlišovací schopnost výrazně zlepší, pak samozřejmě u mnohých objektů přeci jenom nějaké detaily zahlédneme.)

Nyní už stačí jednoduše počítat. Ocitneme-li se na Měsíci, budeme všechny pozemské předměty sledovat ze vzdálenosti téměř čtyři sta tisíc kilometrů. Pyramidy, co postavili lidé před čtyřmi tisíci roky u Káhiry, se z takové vzdálenosti promění v mikroskopické objekty. Jejích podstava sice měří neuvěřitelných 250 metrů, z Měsíce je však uvidíte pod úhlem pouhých 0,12 úhlové vteřiny. Jinak řečeno -- pokud by mimozemšťané takovou stavbu umístili na povrchu našeho vesmírného průvodce, pak bychom ho díky neklidu atmosféry ze Země vůbec neviděli ani tím největším dalekohledem! Identifikovat by je mohly nanejvýš umělé družice zavěšené na oběžné dráze.

Totéž se samozřejmě týká i Velké čínské zdi. Její šířka je totiž padesátkrát menší. Takže i když se jedná o poměrně dlouhý útvar, ve skutečnosti je z Měsíce vlasově tenký. Tak tenký, že ho bez dalekohledu rozhodně neuvidíte (a zcela jistě ani s ním). Ostatně, s ohledem na šířku Velké čínské zdi kolem šesti metrů klesne její úhlová velikost pod rozlišovací schopnost lidského zraku už při pohledu z výšky větší než třicet kilometrů. Názorně to dokumentuje i zkušenost amerických astronautů. Například Edwin Aldrin se přiznal, že měl během práce na měsíčním povrchu co dělat, aby vůbec rozlišil pozemské kontinenty. Natožpak menší detaily. James Lovell z Apolla 13 to pak vyjádřil ještě konkrétněji: "Myšlenka, že byste mohli zahlédnout Velkou zeď... bez dalekohledu ze vzdálenosti Měsíce, je absurdní!" Tentýž závěr podporuje i prohlášení Harrison Schmitt z Apolla 17: "Z Měsíce jsou vidět nanejvýš velké pouště a světlé hrany pobřeží."

Poněkud jiný výhled se naskýtá kosmoplavcům na palubách orbitálních stanic a raketoplánů, z výšky čtyři sta kilometrů nad zemí. Velké pyramidy mají odtud úhlový průměr kolem dvou minut, tedy těsně na hranicí rozlišitelnosti. Fenomenální čínská zeď se však stále pohybuje pod touto hranicí. Pozorování navíc komplikuje nedostatek času -- plavidlo se pohybuje poměrně rychle, okénka nejsou nijak velká, takže na vyhledání jakéhokoli objektu na povrchu Země má kosmonaut nanejvýš několik desítek sekund. Zkuste pak ve zněti nejrůznějších povrchových detailů nalézt něco tak titěrného...

 "Přítomnost člověka je z nízké oběžné dráhy skutečně patrná," dokládá svědectví Andy Thomase, který pobýval na orbitální stanici Mir. "Všimnout si můžete třeba velkých měst. Sice nejsou nijak výrazná, do oka vám však může padnout pravidelný systém městských ulic podobný rozvodné síti. V odlehlých oblastech se pro změnu některé cesty a železniční tratě jeví jako světlé čáry. Například dálnice vedoucí deštným pralesem v Brazílii nebo dlouhá přímá železniční trať křižující jihozápadní Austrálii. Ale všeobecně jsou příliš malé na to, abychom je mohli rozeznat. Vidět bývá i hrazení mezi jednotlivými poli farem, zvláště na středozápadu Spojených států a v Kanadě. V jižní Americe dokonce vytváří zřetelný vzor šachovnice -- tak jak se střídají úrodné cykly na bezprostředně sousedících polích."

Andy Thomas nakonec dodává: "Hranice mezi jednotlivými státy samozřejmě v porovnání s mapami příliš nevyčnívají. Přesto si lze alespoň některých částí všimnout. Záleží na zemědělské politice daného státu. Takhle je možné odhalit hranici jižního Izraele nebo Spojených států a Kanady. Příběhy o Velké čínské zdi jsou možná pravdivé, ale nejdříve by je chtělo ověřit."

Jiří Dušek
Zdroj: Sky and Telescope, Internet
 

Drobky ve vzdálených končinách -- díl čtvrtý

Na přelomu srpna a září letošního roku uplynulo deset let od objevu prvního tělesa z Kuiperova pásu -- dosud nejvzdálenější domény ve výzkumu Sluneční soustavy. U příležitosti tohoto výročí uveřejňujeme seriál, který by měl shrnout naše dosavadní znalosti nejen o transneptunických objektech, ale i celé vnější oblasti Sluneční soustavy.

Nejmenší z nejmenších

 Jak velká tělesa z Kuiperova pásu jsme dnes schopni detekovat? Dvěstěkilometrová a stokilometrová tělesa jsou rutinou, padesátikilometrová poměrně častá, ale s menšími rozměry je to horší a horší. Předpokládáme, a zdá se to být zcela logické, že Kuiperův pás se menšími tělesy jen hemží. Pokud má být zdrojem krátkoperiodických komet, musí obsahovat i objekty velikosti deseti či pěti km. Takové velikosti mají totiž jádra krátkoperiodických komet. Jejich jasnost se musí pohybovat mezi 27 a 28 magnitudami, zatím zcela mimo dosah pozemských dalekohledů. Ne však pro Hubblův vesmírný dalekohled -- jak se ukázalo v roce 1994. Tým astronomů z Texaské univerzity, Southwest Research Institutu a Queens Univerzity v Kanadě ukázal, že je možné použít HST i pro prohlídku Kuiperova pásu, byť s pomocí značně sofistikovaných metod.

Během 21. až 23. října 1994 pořídil HST celkem 34 snímků jednoho malého políčka oblohy s co nejmenším množstvím hvězd a vzdálených galaxií, u ekliptiky, v souhvězdí Býka, o celkové ploše pouhých 4 čtverečních úhlových minut. Na rozdíl od jiných prohlídek byla vybrána oblast nikoliv v opozici se Sluncem (kde jsou objekty v "úplňku" a tudíž nejjasnější), ale v tzv. kvadratuře, úhel Slunce -- Země -- objekt svíral 90 stupňů. Pro objekty v kvadratuře se totiž do jejich pohybu na obloze nepromítá pohyb Země a tak je jejich pozorovaná úhlová rychlost dána čistě jen jejich vlastním pohybem. To umožňuje daleko snáze určit vzdálenost objektu, jestliže předpokládáme, že se pohybuje okolo Slunce po kruhové dráze (bylo již předem jasné, že žádná follow-up pozorování nebudou moci být uskutečněna, a proto bylo třeba, aby si astronomové byly jisti, že to, co pozorují, jsou skutečně objekty z Kuiperova pásu).

Každá expozice byla dlouhá přibližně deset minut. Na CCD kameře dalekohledu (byla použita WFPC2) se za tuto dobu objekt z Kuiperova pásu posune asi o jeden pixel, nicméně v průběhu 30 hodin, ve kterých byly jednotlivé snímky pořizovány, už to znamenalo celkem 300 pixelů dlouhou stopu, "vytečkovanou" tak, jak se objekt objevoval na jednotlivých snímcích posunutý.

Bohužel, nalézt na těchto snímcích stopy po pomalém pohybu objektů bylo zprvu zcela nemožné. Každý snímek byl zaplaven stovkami stop po průletu částic kosmického záření. Některé vypadají jako čárky, jiné jako body, v závislosti na směru letu částice, a jsou běžným průvodním jevem i u snímků pořizovaných pozemskými dalekohledy (ovšem ne v tak velkém počtu). Náhodné koincidence těchto falešných "objektů" na různých snímcích, vytvářející iluzi pohybujícího se objektu, by byly mnohem častější, než skutečně zachycené reálné těleso.

Takto poznamenány jsou veškeré surové snímky z HST. Tento šum se běžně odstraňuje tak, že se pořídí více snímků téže oblasti oblohy, a ty se poté "spojí" v jeden snímek takovým způsobem, že výsledný obrázek obsahuje pouze to, co mají všechny surové snímky společné (tzv. mediánový filtr). Výsledkem jsem ony krásné obrázky, které všichni známe. Naneštěstí je to postup použitelný pouze pro statické objekty -- jakýkoliv pohybující se objekt je tímto způsobem ze snímků "vyčištěn" stejně jako stopy kosmických částic.

A tak se astronomové rozhodli použít přesně obrácený postup -- takto vyčištěný snímek odečetli od všech 34 expozic. Získali 34 snímků, na kterých nebyly žádné hvězdy ani galaxie, ale jen stopy částic a možná objekty z Kuiperova pásu. A jak v nich tato tělesa nalezli? Nejprve zvolili náhodně parametry 500 drah typických pro KBOs. Pro každou z těchto náhodně zvolených drah spočítali, jakou rychlostí a jakým směrem by se takový objekt na snímcích pohyboval. Snímky vyčistili mediánovým filtrem, ale tak, že je na sebe poskládali vzájemně posunuté o tento vypočtený pohyb. Ze snímků tedy zmizelo vše, co tomuto pohybu neodpovídalo. Zůstala jen tělesa s drahami podobnými dané zvolené dráze. Tímto postupem bylo nalezeno 53 objektů do 28,6 mag. Mnoho z nich ale stále mohly být jen náhodné kombinace chyb. Aby i tuto možnost ošetřili, provedli stejný postup, ale snímky poskládali tak, jak by to odpovídalo pohybu těles v opačném směru. Hledali tak objekty, které by se musely vyskytovat na retrográdních drahách. I na takto upravených snímcích skutečně nalezli "objekty", ale bylo více než o polovinu méně. A protože v Kuiperově pásu zatím neznáme jediný objekt, který by se pohyboval na retrográdní dráze (tedy opačným směrem než všechny ostatní) a rovněž vznik takového tělesa je krajně nepravděpodobný, lze se domnívat, že tyto objekty jsou pouze důsledkem šumu.

Nuže, je-li zastoupení šumu mezi prográdními a retrográdními objekty stejné, pak část z oněch 53 nalezených je pouhý šum a zbude 29 objektů v rozsahu 27,8 až 28,6 mag (předpoklad albeda 4 procenta dává rozměry 5 až 10 km) . Které z nich jsou pravé, a které falešné, stanovit nelze. Nicméně 29 těles o velikosti na snímku o velikosti čtyř čtverečních úhlových minut představuje 25 tisíc těles na čtvereční stupeň, odkud dostáváme odhad 2 x 108 takovýchto kometárních jader v celém Kuiperově pásu.

 

Rezonance 3:2

Pojem orbitální resonance 3:2 s Neptunem již v článku několikrát padl, ale on sám i vše ostatní, co s ním souvisí, si zaslouží více pozornosti. Sama rezonance 3:2 znamená, že těleso uskuteční tři oběhy okolo Slunce, zatímco Neptun stihne oběhnout dvakrát. Podle třetího Keplerova zákona jsou velké poloosy jejich drah přibližně 39,4 astronomické jednotky. V současnosti známe na těchto drahách něco přes 110 těles a Pluto představuje jejich největšího člena -- proto se jim přezdívá Plutinos.

Zajímavé je, že mnohá z nich mají perihel uvnitř dráhy Neptunu -- jeho dráhu kříží -- a řada dalších se k ní přibližuje na malou vzdálenost. Přesto nedochází k jejich blízkému setkání s touto planetou. Zásluhu na tom má právě ochranný mechanismus 3:2 rezonance. Ten je znám již od roku 1964 pro Pluto a zřejmě se uplatňuje i u ostatních těles. C. J. Cohen a E. C. Hubbard z U. S. Naval Weapons Laboratory ve Virginii tehdy použili vojenský počítač k výpočtu dráhy Pluta zpět do minulosti o 120 tisíc let se započtením gravitačních poruch všech velkých planet (výpočet běžel asi 80 hodin).

Vzájemný poměr oběžných dob Pluta a Neptuna způsobuje, že během jednoho oběhu Pluta, od perihelu do perihelu (od přísluní do přísluní), vykoná Neptun 1,5 svého oběhu. Je-li tedy v okamžiku jednoho přísluní Pluta Neptun například o 90 stupňů za Plutem, bude při následujícím přísluní 90 stupňů před ním, a tato situace se po dvou obězích Pluta vždy periodicky opakuje. Pluto se tak nikdy nemůže přiblížit k Neptunu na vzdálenost menší, než je jistá minimální hodnota (asi 18 AU), a tak k těsnému setkání (které by způsobilo jeho vyvržení na velmi excentrickou dráhu -- mezi Kentaury či SDOs) nemůže dojít.

Poměr oběžných dob Pluta a Neptunu není přesně ideálních 3:2, to by bylo samo o sobě velmi nepravděpodobné a navíc na Pluto působí Neptun sám i další planety. A tak se úhel mezi Plutem v perihelu a Neptunem zvolna mění. Nikdy ale neklesne až blízko k nule -- zásluhu na tom má sám Neptun. Pokud je úhel mezi Plutem v přísluní a Neptunem malý a Pluto se nachází před Neptunem, Neptun ho na jeho dráze mírně zpomaluje. To vede k tomu, že se oběžná doba Pluta zmenšuje, a proto do následujícího přísluní (přesněji řečeno, do přísluní po dvou obězích, v němž je opět blízko Neptunu) dorazí o trochu dříve. Neptun tak za Plutem začíná "zaostávat" a úhel mezi Plutem v přísluní a Neptunem se začíná zvětšovat. To se děje tak dlouho, až druhé přísluní (které do té doby nastávalo vždy v dostatečné vzdálenosti od Neptunu, než aby to mělo nějaký vliv) "dožene" Neptun zezadu. Úhel mezi Plutem v perihelu a Neptunem je tak opět malý, tentokrát se ale Neptun nachází před Plutem a začíná ho na dráze urychlovat. Oběžná doba Pluta se zvětšuje, do perihelu tak dospívá pokaždé později a situace je opačná než v případě předchozím -- přísluní vzadu za Neptunem začíná couvat. Oběžná dráha Pluta se tak chová jako veliké kyvadlo, s periodou jednoho kyvu 19 670 let.

Další otázkou (dnes již zodpovězenou) je, jak vůbec došlo k tomu, že Pluto a další tělesa byla zachycena v rezonanci 3:2. Pokud srovnáme celkový počet těles v Kuiperově pásu s počtem Plutinos, uvidíme, že na rezonantních drahách je jich až neobvykle mnoho. Na první pohled by se mohlo zdát, že se zde uplatnil jakýsi přírodní výběr: tělesa, která křížila dráhu Neptunu a nebyla chráněna rezonancí byla již dávno ze svých drah vymetena blízkými setkáními s planetou. Jenže všechna tělesa v rezonanci mají velké excentricity a sklony drah, což naznačuje, že na těchto drahách nemohla vzniknout (srážkové rychlosti částic by byly tak vysoké, že by se vzájemně nespojovaly ve větší objekty, ale naopak tříštily), ale odehrál se zde nějaký složitější proces, který vedl k tomu, že se na tyto dráhy tělesa dostala až následně. Vysvětlení tkví ve vzniku a dalším vývoji velkých planet -- Jupiteru až Neptunu.

 Po vzniku vnějších planet Sluneční soustavy, nebo alespoň jejich dostatečně hmotných zárodků, zbylo v těchto oblastech ještě velké množství malých těles, mnohem větší -- až o několik řádů, než dnešní pozorovaná hustota Kuiperova pásu. Při častých setkáních s planetami byla tato malá tělesa systematicky vypuzována na výstředné dráhy. Některá mířila směrem ke Slunci -- byly to obří komety, které v době zvané "éra velkého bombardování" přinesly vodu na planetu Zemi. Další směřovala do vzdálených oblastí Sluneční soustavy a dala vznik Oortovu oblaku komet.

Při každém takovém setkání malého objektu s planetou se rovněž lehce měnila dráha planety. Jestliže bylo těleso vyvrženo na dráhu mířící ven, planeta sama trochu energie ztratila a dostala se na dráhu mírně bližší ke Slunci. V opačném případě naopak na úkor ztráty energie malého tělesa si planeta "přilepšila" a dostala se na vzdálenější dráhu. Jednotlivé situace byly závislé na geometrii takového setkání a pro osamocenou planetu by byly zhruba vyrovnané -- stejné množství těles by bylo vyvrženo dovnitř i ven a planeta by svou dráhu neměnila.

Kombinací vzájemného působení všech čtyř vnějších planet byla ale situace složitější. Většina Neptunem dovnitř rozptýlených těles vstupovala do sféry vlivu Uranu, Saturnu a Jupiteru. Naopak tělesa, která rozptýlil Jupiter směrem od Slunce se setkávala se Saturnem, Uranem a Neptunem. A proto tato setkání již nebyla vyrovnaná -- vzdálenější planety se potkávali více s tělesy o vyšších energiích, které jim udělil Jupiter, a naopak k Jupiteru proudila již zbržděná tělesa z vnějších oblastí. Jupiter, jakožto nejhmotnější planeta, snižoval svou dráhu nejméně, ale o to více intenzivnější byl tok těles od něj rozptýlený vně. Během "čištění" prostoru od zbylého materiálu se tak Jupiter dostal o 0,2 astronomické jednotky blíže ke Slunci, na jeho dnešní dráhu. Naproti tomu Saturn zvýšil svou dráhu o 0,8 AU, Uran o 3 AU a Neptun asi o 8 astronomických jednotek! Zdá se to až neuvěřitelné, nicméně tato čísla nepadají z nebe, jsou výsledkem mnoha numerických simulací, které provedli zejména astronomové J. A. Fernandez a W. H. Ip v roce 1984 a Renu Malhotra z Lunárního a planetárního institutu v Texasu v 90. letech dvacátého století.

V dobách svého vzniku byl tedy Neptun ve vzdálenosti zhruba 22,2 AU od Slunce. Stejně tak i poloosy drah, příslušející 3:2 rezonanci (i všech ostatních rezonancí) byly blíže Slunce. Během doby, za níž se Neptun přesouval na jeho současnou dráhu, což trvalo asi 30 milionů let, putovala spolu s ním i 3:2 resonance a působila jako jakýsi "pluh" na tělesa za drahou Neptunu. Jak narůstal gravitační vliv Neptunu na tělesa za jeho drahou, excentricity i sklony jejich drah rostly a poté, co se dostala do resonance, zvyšovaly se i velké poloosy jejich drah, spolu s narůstající vzdáleností Neptunu od Slunce. Tělesa zůstala uvězněna v resonanci, která je "odtlačila" až do dnešních poloh.

Vedle 3:2 rezonance se v Kuiperově pásu objevují i další poměry oběžných dob, zejména 2:1 resonance (pro dráhy s velkými poloosami 47,8 AU) a 4:3 na 36,5 AU. Dnes i na nich známe některé objekty, ale jejich počty jsou nižší, než by vycházelo ze simulací. I tyto resonance totiž putovaly skrz dřívější Kuiperův pás a tělesa by se v nich měla nahromadit. Tento pozorovaný deficit zatím není zcela objasněn. Co ovšem vysvětluje průchod 2:1 resonance Kuiperovým pásem, jsou velké excentricity a sklony drah ostatních těles -- klasických KBO. Právě v rezonancích je vliv Neptuna na malé objekty největší a jejich excentricity i sklony drah podléhají, než se ustálí na nějaké výsledné hodnotě, značným změnám. Ale ne všechny byly v těchto rezonancích zachyceny. Tato zbylá tělesa, která nebyla odtlačena až k hranici 47,8 AU nyní tvoří klasický Kuiperův pás.

(pokračování příště)
Petr Scheirich
 

© INSTANTNÍ ASTRONOMICKÉ NOVINY
...veškeré požívání a reprodukce se souhlasem
redakce...