:: 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

 

468. vydání (21.1.2003 )

Foto NASA Tak jsme tu měli další výpadek ve vydávání našich astronomických novin. Důvodů bylo hned několik a ne všechny - bohužel - pominuly. Jednak mne pohltily přípravy nového pořadu do brněnského planetária - Nebeský cestopis. (Určitě se na něj přijďte podívat, ať nám zvednete návštěvnost... :-)

Navíc hodně času požrala sazba další, v pořadí již páté Hvězdářské antiročenky. Ta je naštěstí již v tiskárně a vybraných hvězdárnách se snad objeví už v polovině února. O tom vás samozřejmě budeme informovat. Pokud jste ale dostatečně netrpěliví, můžete si právě teď stáhnout její pdf verzi. I s obrázky má vcelku přijetelných 1,6 megabajtu.

No a poslední problém, jenž se na IAN nabalil, je stěhování a kompletní rekonstrukce novin. Již v brzké době budeme vycházet jinde a v jiné grafické úpravě (ale starém, osvědčeném stylu). Nuže tedy, mějte s námi strpení a na adresu http://www.ian.cz pořád klikejte.

Jiří Dušek

 

 

 

Proměnná sluneční konstanta

Podíváme-li se na jasnou denní oblohu, působí na nás klidně svítící Slunce jako jedna z mála jistot, které ve svém životě máme. Z hlediska běžného člověka je stále stejné a jeho zářivý výkon se nemění. I proto byla zavedena takzvaná sluneční konstanta, která udává, kolik energie projde jedním metrem čtverečným na Zemi za jednu sekundu. Na povrchu Země nabývá tato sluneční konstanta hodnoty 1340 wattů na metr čtverečný.

 Bližší pohled na neměnnost zářivého výkonu našeho Slunce ukáže, že pravda je někde trochu jinde. Zářivý výkon Slunce pomalu varíruje s hlavním (tedy jedenáctiletým) cyklem sluneční aktivity. Výkyvy se odehrávají v řádu desetin procenta. V době, kdy lze ve fotosféře pozorovat velké množství skvrn můžeme naměřit hodnotu sluneční konstanty mimo zemskou atmosféru 1367 W/m2, zatímco v době slunečního minima něco kolem 1365 W/m2. Je jasné, že když se na tváři hvězdy objeví velká temná skvrna, tak dojde ke krátkodobému snížení toku energie, tyto maximálně dny trvající variace jsou opět v řádu desetin procenta. Ukazuje se, že za několik století se sluneční konstanta měnila o 0,2 až 0,6 procenta (tyto údaje byly získány studiemi stromových letokruhů), čili označit takovou hodnotu konstantou je mírně ironické.

Tyto malé změny zářivého toku ale mohou vyvolat výrazné a pozorovatelné efekty. Například mezi roky 1645 a 1715 (během takzvaného Maunderova minima) se sluneční cyklus zřejmě zcela zastavil -- fotosféra zůstala prakticky bez skvrny po celých sedmdesát let. Ve stejném období potkala Evropu neobyčejně chladná léta -- zamrzla Temže v Londýně, alpský ledovec se rozšířil do míst, kde předtím nebyl, značně narostla ledová krusta Severního moře. Desáté století bylo jiným extrémem -- vysoká sluneční aktivita měla zcela opačný efekt: například Vikingové dopluli v roce 980 k břehům Grónska, ze kterého se stala na několik století dokonce zemědělská kolonie.

Vědci stále vědí velmi málo o vazbě malých změn v zářivém výkonu na výkyvy globálního klimatu. Aby bylo snazší odpovědět na položené otázky, je zapotřebí mít k dispozici několik desetiletí trvající konzistentní řadu napozorovaných dat. Nejrůznější mezery v pozorování totiž značně narušují statistickou věrohodnost pořizovaného souboru. A ta je důležitá pro vytváření jakýchkoli závěrů o takových jevech, jakými jsou například globální změny klimatu.

Je jasné, že získávání ideální řady dat z povrchu Země je věc prakticky neproveditelná z důvodu častých změn počasí. Mraky a vodní pára v atmosféře mohou absorbovat nebo odrazit až 51 procent přicházejícího záření, přičemž tento údaje se může měnit z minuty na minutu.

Nejlepším místem, odkud tedy pozorovat proměny sluneční konstanty, je kosmický prostor. Tady je ale jiný problém -- typická životnost přístrojů na družicích je kolem pěti až deseti let. Vypouštěním jiných satelitů sice můžeme prodloužit experiment, nikdo ale nedokáže zajistit naprosto identickou kalibraci měřicího přístroje, což vnáší do pozorování další zbytečné chyby. Nesmíme ani zapomínat na fakt, že přístroje na kosmických sondách se nacházejí ve značně nepřátelském prostředí plném kosmického záření a nabitých částic, proto může docházet během let i ke změnám kalibrace jednoho přístroje.

Jenže pro nějaké statistické závěry je nezbytně nutná alespoň padesát let dlouhá hustá pozorovací řada. Jak to zařídit?

 "Řešení přináší experiment SOLCON," říká Alexandre Joukoff, vědec z Královského meteorologického ústavu v Belgii. SOLCON je zkratka pro "Solar Constant radiometer", čili volně přeloženo "Měřák sluneční konstanty". Je to velmi přesný senzor určený pro měření příchozího slunečního záření vyvinutý právě v Belgii. Protože je přístroj vybaven ochranou před škodlivým UV zářením a je používán jen velmi zřídka, zůstává vlastně neměnným detektorem po celá léta. Zdá se, že by mohl být etalonem pro kalibraci dalších přístrojů tohoto typu.

Jednou za pár let se SOLCON vydá na krátkou misi do vesmíru, aby zkontroloval a ověřil výsledky jiných satelitů, které se zabývají měřením slunečního zářivého výkonu. Například se na oběžné dráze nachází zrovna v tuto chvíli, na palubě raketoplánu Columbia při misi STS-107. Bude použit pro kalibraci radiometrů na slunečních observatoři SOHO a ACRIM-3. Takto zkalibrovaná data z různých přístrojů již mohou být základem dlouhé a statisticky věrohodné pozorovací řady.

Tato data jsou důležitá, protože pomáhají porozumět minulosti a snad i budoucnosti slunečního zářivého toku. I bez satelitů existuje několik metod, jak odhadovat sluneční konstantu, jednou z nich je měření koncentrace radioaktivního uhlíku 14C v letokruzích starých stromů. Tyto metody mohou být ještě vylepšeny právě porovnáním se spolehlivými měřeními z kosmických družic.

V principu je SOLCON založen na velmi starém zařízení pro měření toku tepla. Je složen ze dvou identických komor, které jsou spojeny tepelným vodičem, na němž je připojen detektor schopný zaregistrovat jakýkoliv tepelný tok. Jedna komora, expoziční, je otevřená a umožňuje vstup slunečního záření malou štěrbinou. Chová se tedy jako černé těleso, stěny této komory záření pohltí a zahřejí se na příslušnou teplotu. Druhá, referenční, komora je naopak od Slunce odstíněna a je napojena na elektrický regulovatelný ohřev.

 Zařízení tedy pracuje tak, že se ohřátím referenční komory známým způsobem nastavuje rovnováha mezi ní a komorou expoziční (tepelným vodičem pak neprochází žádný tok tepla). Elektrický proud, který je potřebný k ohřátí referenční komory, aby byla v rovnovážném stavu s expoziční je pak mírou slunečního zářivého toku do expoziční komory.

Jednou ale bude muset být SOLCON pro své zastarání nahrazen. Kandidátem je Total Irradiance Monitor (TIM) vyvinutý v Laboratoři pro atmosférickou a kosmickou fyziku v Coloradu. TIM je svou konstrukcí velmi podobný SOLCONu, jen je dokonalejší, protože používá čtyři komory místo dvou.

Ještě nebylo stanoveno, kdy dojde k výměně obou přístrojů. Ale až přijde čas, odstartují zřejmě na palubě raketoplánu oba přístroje současně, aby mohl být TIM okalibrován podle SOLCONu. Etalonem se pak stane TIM.

Michal Švanda
Zdroj: Science@NASA
 

Černé divadlo

Pozoruhodnosti Kralomoce a jeho poddaných aneb domácí úkoly z astronomie a z pilnosti.

Planetu Jupiter a její čtyři velké měsíce viděl snad každý zájemce o astronomii. Hvězdičky spatřitelné i malým dalekohledem se posouvají v rovině Jupiterova rovníku tak rychle, že je to možné rozpoznat během jediné noci. Přitom předvádějí doslova stínové divadlo -- mizí ve stínu planety a zase se objevují. Měsíce, které se ocitnou na násluneční straně své orbity, samy vrhají stín, který se pak jeví jako tmavá ploška, zvolna se sunoucí po kotoučku planety.

Tohle všechno "typický" astronom tak nějak ví, když pro nic jiného tak proto, že je to v hvězdářské ročence. Dvakrát do Jupiterského roka, tedy dvakrát za pozemských 12 let, ale dojde k tomu, že lehce skloněné roviny oběhu měsíců se přimknou k ekliptice a pak se stín měsíce jednoho může trefit do měsíce jiného. A my sledujeme vzájemná zatmění. Nebo se seřadí za sebe a pak pozorujeme vzájemný zákryt.

Období vzájemných zákrytů a zatmění probíhá právě teď -- od podzimu 2002 do roku 2003. Období zákrytů trvá přibližně rok a půl. Minulá zákrytová sezóna proběhla v roce 1997, další bude kolem roku 2009. Bližší informace lze najít na adrese ftp://ftp.bdl.fr/pub/ephem/satel/phemu03/phemu03liste_eng.txt Kdo má CCD kameru, může vědě přispět k upřesnění dynamiky soustavy, ostatní se mohou alespoň dívat.

Jak dlouho takový úkaz může trvat? Jsou měsíce, které na sebe svým stínem nedosáhnou? Jsou u Jupitera nějaké význačné náhody, jako je ta, že máme možnost spatřit úplné nebo prstencové zatmění Slunce ze Země? K zodpovězení těchto otázek vystačíme se středoškolskou matematikou, kalkulačkou, základními fyzikálními daty o "hercích" a trochou fantazie. Osoby a obsazení:

Jméno měsíce poloměr dráhy
[103 km]
průměr měsíce
[km]
doba oběhu
[dnů]
oběžná rychlost
[km/s]
Io 421,6 3430 1,769 17,33
Europa 670,9 3128 3,531 13,74
Ganymedes 1070 5262 7,155 10,88
Callisto 1883 4800 16,689 8,21

Jupiter a celá jeho rodina se nalézá ve vzdálenosti 5,2 AU od Slunce. Intenzita slunečního světla je tam pouze 3,7 procenta toho, co máme doma na Zemi. A taky se Slunce být zdá menší, jeho úhlový průměr je pouhých šest úhlových minut (a 8 vteřin). Proto i kužely úplných stínů za tělesy jsou 5,2krát protaženější než v okolí Země a délka stínu je 560násobkem průměru tělesa. Porovnání délek stínů s velikostí soustavy ukazuje první obrázek.

Teď trocha terminologie: Vrhající měsíc (vrhač) -- ten, který v daném úkazu vrhá stín. Chytající měsíc (chytač, cíl) -- ten, na který dopadá stín vrhače. Polostínové zatmění -- z alespoň některého místa chytajícího měsíce je vidět část Slunce zakryta vrhačem. Vzdálenému pozorovateli se projeví nepatrným úbytkem jasnosti (vzpomeňte pozemský případ). Tento článek se polostínem nezabývá, i když při zjišťování poklesu jasnosti při polostínovém zatmění je potřeba brát polostín v úvahu. Částečné (partial) zatmění -- na některá místa chytače dopadá úplný stín, ne však na celou jeho osluněnou polokouli. Prstencové (annual) zatmění -- celý vrhačův stín dopadá na cíl, je však menší nežli on a tak při velkém zvětšení bychom viděli stín po povrchu cíle putovati. V praxi uvidíme více či méně nápadný pokles jasnosti. V širším slova smyslu jsou přechody stínů přes Jupiterův kotouček vždycky prstencová zatmění. Úplné (totální) zatmění -- celý cílový měsíc je ukryt ve stínu a neměli bychom ho spatřit. Pokud do stínohry započteme i Jupiter, tak totální zatmění Jupiterem nastává při každém oběhu měsíce. Stíny se zužují, takže totální zatmění může nastat pouze pokud větší měsíc vrhá stín na menší.

Pro představu jak takové zatmění probíhá, jsou zde takové úkazy popsány pro dva krajní případy, totiž měsíce ve vzájemné konjunkci a v opozici vůči Jupiteru. Uvažuje se ideální případ, že všechny potřebné roviny splynuly a středy měsíců a střed Slunce se v jednom okamžiku ocitnou na jedné přímce. Každé zatmění je tak ve svém průběhu postupně částečné, pak prstencové nebo úplné, a pak v čase symetricky opět částečné. V každém případě by pozorovatel na rovníku na denní straně zastiňovaného měsíce pozoroval úplné zatmění slunce. Zanedbává se skutečnost, že ve třech čtvrtinách případů by určitě vadil Jupiter (vrhač bližší Jupiteru než cíl v konjunkci, všechny případy opozice).

Poměrně dlouhá zatmění budou v době okolo konjunkce, protože stín putuje po povrchu cílového měsíce rozdílem jejich oběžných rychlostí a také proto, že měsíce si jsou blízko, takže stín je ještě dost široký. Naproti tomu v opozici, se stín "mihne" součtem oběžných rychlostí obou měsíců a stíny jsou využity "u své špičky", někdy nedosáhnou vůbec.

Lze intuitivně vytušit, že nejdelší možné úkazy se odehrají trochu bokem od konjunkce, protože vnitřní a tudíž rychlejší měsíc zpomaluje v rovině kolmé k slunečním paprskům rychleji než vnější. Přestože roste vzdálenost mezi měsíci a dloužící stín se tenčí, může nastat okamžik, kdy měsíce ustupují "do boku" stejnou rychlostí a pak o délce trvání zákrytu rozhodují efekty dalšího řádu. Ale to je na vyšší matematiku, derivace a možná i Keplerovy zákony tam hrají roli. To je zralé na další domácí úkol z astronomie a z pilnosti.

Porovnání velikostí měsíců a stínů. Černá kolečka ukazují velikosti stínu v konjunkci a v opozici, bílé kolečko znázorňuje velikost cílového měsíce. Pokud stín v maximální vzdálenosti chybí, znamená to že úplný stín nedosáhne.

Jméno měsíce stín
Io
stín
Europa
stín
Ganymedes
stín
Callisto
Io
Europa
Ganymedes
Callisto

Vnitřní tři měsíce na sebe svými stíny navzájem dosáhnou kdekoli na svých drahách. Vnější Callistó dokáže vrhnout svůj stín napříč Jupiterovou soustavou pouze ke vzdálenějšímu okraji dráhy měsíce Europa a zrovna tak na něj v opozici sotva dosáhne pouze stín mohutného Ganymeda.

Zastavme se u těchto případů. Ganymedes má průměr 5262 km a jeho stín tak končí ve vzdálenosti 2949 tisíc km, což je v rámci těchto orientačních výpočtů stejně, jako součet poloměrů drah Ganymeda a Callisto -- 2953 tisíc km.

Stín Callista má 2690 tisíc kilometrů. Europa se od něj může dostat nejdále na 2553,9 tisíce kilometrů. Potom by stín Callista na povrchu Europy měl pouhých 250 km v průměru a vzhledem k velké vzájemné rychlosti by Europan neviděl zatmění delší nežli jedenáct sekund.

Jsou to zajímavé náhody.

Z možných úplných zákrytů nastávají pouze tři případy a žádný z nich nemůže nastat v blízkosti opozice. Callisto je na takové věci příliš daleko. Ganymedes dovede svým stínem zcela pohlit Io a Europu v blízkosti konjunkce a pouze zákryt Ganymedes-Europa je úplný ještě pokud nastane ve vzájemné kvadratuře měsíců vůči Jupiteru.

Io dokáž skrýt Europu, ale to je v podstatě teoritický případ a praxi se Europa (3138 km) sotva trefí do stínu o průměru 3185 km. Navíc se jedná o konfiguraci za Jupiterem. Nejdelší možná zatmění Slunce při pozorování z jednotlivých měsíců v minutách a sekundách při poloze měsíců v blízkosti vzájemné opozice. Šedé pozadí buněk označuje, že taková konfigurace nastává na straně za Jupiterem.

Stanoviště
pozorovatele
stín
Io
stín
Europa
stín
Ganymedes
stín
Callisto
Io - 12:30 10:38 4:00
Europa 14:32 - 26:28 8:56
Ganymedes 6:23 14:06 - 20:55
Callisto 1:52 2:56 23:47 -

Nejdelším možným zatměním slunce, které může pozorovat usedlík je zatmění pozorované z Europy a působené měsícem Ganymedes. Vzhledem k těmto časům lze budoucím "sběratelům sekund černého Slunce" doporučit, ať přesídlí buď na Europu, nebo ještě lépe, ať mezi měsíci cestují podle toho, kde se zrovna co děje. Ovšem pozor, potřebné "delta v" v gravitačním poli Jupitera je srovnatelné s cestováním mezi Zemí a Marsem!

V praxi je to většinou horší. V celé efemeridě až do podzimního slunovratu 2003 je pouze jeden případ totálního zatmění Io Ganymedem a série deseti úplných zatmění Europy Ganymedem. A samozřejmě všechny v době, kdy od nás není Jupiter a jeho rodina viditelná. Naštěstí i částečné úkazy a také vzájemné zákryty, které jsme nepočítali. A tyto úkazy jsou dost výrazné na to, aby se bylo lze pohasínáním a rozsvěcením hvězd medičijských kochat mnohem častěji.

Jan Mocek
 

CONTOUR je mrtev, ať žije CONTOUR?

Na půdě John Hopkins University a zvláště v jejich laboratořích aplikované fyziky (APL) panuje smutek -- Edward Reynolds, manažer projektu CONTOUR ohlásil 20. prosince 2002 formální ukončení mise po té, co ani 16 hodin opakovaných pokusů o navázání spojení se sondou CONTOUR nevedlo k jejímu znovuoživení a pokračování v letovém plánu.

 Úspěšný start a prvních šest týdnů letu nejprve představilo sondu v tom nejlepším světle. Všechny motorové impulsy a manévry řízené novým navigačním systémem přesně splňovaly očekávání. Sonda byla chápána i jako vzor zařízení, které připravuje NASA pro další mise k Merkuru, Marsu nebo Plutu a o to větší bylo rozčarování, když se ji nepodařilo usměrnit na cestu ke kometám. Otázkou je tedy nejen další vývoj kosmických sond, ale též budoucnost výzkumů ve Sluneční soustavě.

Proto NASA velmi pečlivě vyhodnocuje za pomoci zvláštní komise, kterou vede její hlavní inženýr Theron M. Bradley Jr. všechny okolnosti výbuchu sondy. Ve hře je totiž ještě možné opakování mise - snad jako CONTOUR 2, ale to asi až podle závěrů komise.

Držme tedy palce misi Stardust, která by se měla vrátit na Zemi se vzorky prachu z okolí komety P/Wild 2 a vzorky mezihvězdného prachu či připravované sondě MUSES-CN, která by měla přinést vzorky z povrchu asteroidu 1998 SF36.

Ivo Míček
 

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