Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...=Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...
DOMŮ   ARCHIV   IBT   IAN 1-50   IAN 50-226   IAN 227-500   RÁDIO   PŘEKVAPENÍ  
STALO SE

Odrazová sklíčka na Měsíci

Možná Vám někdy vrtalo hlavou, jak se vlastně v dnešní době měří vzdálenost našeho nejbližšího souseda. Zajímalo to i mne a po dlouhém pátrání jsem sepsal následující článek.

Ilustrační foto...

Zhruba ve 3. století př. n. l. se na ostrově Samu narodil významný alexandrijský astronom Aristarchos. Právě on se jako jeden z prvních učenců snažil zjistit vzdálenost Země-Měsíc. Na základě svých jednoduchých měření se domníval, že Měsíc je od naší rodné planety vzdálen 9,5 zemských průměrů. My ale dnes víme, že Aristarchos neměřil přesně, neboť ve skutečnosti tato vzdálenost činí 30,2 zemských průměrů. Přesto lze jeho výsledky považovat na svou dobu za převratné.

Lze jen stěží odhadnout, jak by tento alexandrijský astronom reagoval, kdyby byl seznámen s dnešními metodami měření vzdálenosti Země -- Měsíc. Jejich novodobá historie se začala psát vlastně až roku 1946, kdy byl k Měsíci poprvé vyslán rádiový signál za účelem změření doby jeho "letu". Na stejném principu byla založena i současná metoda, využívající laserový paprsek, zvaná Laserové proměřování Měsíce (Lunar Laser Ranging -- LLR). Měření pomocí laseru se uskutečnilo poprvé roku 1962 na Massachusetském institutu technologií, avšak značné zakřivení měsíčního povrchu způsobovalo velká zkreslení konečných výsledků. Metoda LLR se proto mohla stát opravdu účinná až po instalaci speciálních reftroreflektorů (koutových odražečů) přímo na povrchu Měsíce, kterou inicializovali pracovníci Marylandské univerzity pod vedením dr. C. O. Alleye.

Ilustrační foto...

První záblesky koutového odražeče umístěného Neilem Armstrongem 21. července 1969 v Moři klidu (Mare Tranquillitatis), domněle nafilmoval ještě téhož dne Walter Cronkite na Lickově observatoři. Aby o tom dal celému světu co nejrychleji vědět, nasedl s nafilmovaným záznamem "odrazů z Měsíce" do automobilu a závratnou rychlostí se hnal z Mount Hamiltonu (1 400 m n. m.) do letiště v San José. Později se však ukázalo, že na záznamu nebyly záblesky z Měsíce, nýbrž z kalibračního reflektoru instalovaného na Lickově dalekohledu...

Skutečné první měření s využitím retroreflektorů se uskutečnilo až o 11 dní později. Podařilo se to třímetrovým dalekohledem Lickovy observatoře, který byl pro tento účel dočasně uvolněn. Třímetr ozařoval Měsíc laserem už dříve, ale signály odražené z povrchu našeho souputníka se ztrácely. Zjistilo se, že příčinou neúspěchu byla nesprávná poloha observatoře, kterou astronomové vložili do výpočetního programu s chybou půl kilometru. V té době druhý největší dalekohled světa, ale pochopitelně čekala celá řada jiných důležitých astronomických pozorování, a tak bylo další měření zastaveno. Poslední série laserových experimentů tohoto typu se tedy na Lickově observatoři odehrála od 19. do 21. 8. 1969. Svou roli zde koneckonců hrála i nešťastná poloha observatoře na spojnici důležitých mezinárodních letišť v San José a San Francisku. Aby laserový paprsek neohrozil bezpečnost letecké dopravy, muselo totiž v době měření dojít k odklonu tisíců letů.

Koutový odražeč instalovaný posádkou Apolla 11 se skládal ze stovky malých krychliček z vysoce homogenního umělého křemene Suprasil, rozmístěných na hliníkovém panelu o velikosti většího cestovního kufru s plochou 46 cm čtverečných. Druhý odražeč dopravila na Měsíc sovětská mise Luna 17 v listopadu 1970. Koutový odražeč francouzské výroby se čtrnácti odraznými hranolky byl tentokrát umístěn na prvním měsíčním vozítku s označením Lunochod 1, které se pohybovalo v západní oblasti Moře dešťů (Mare Imbrium). Podle mnohých materiálů je však tento odražeč nefunkční, pravděpodobně došlo k jeho znečištění měsíčním prachem.

Ilustrační foto...O rok později, v lednu 1971, instalovala posádka Apolla 14 ve složení A. Shepard a E. Mitchell v oblasti kráterové formace Fra Mauro druhý americký odražeč. V červenci téhož roku pak k němu přibyl další, umístěný na terénním vozidle Apolla 15, který dodnes odpočívá u úpatí měsíčního pohoří Apenin. Další odražeč francouzské výroby se na Měsíci objevil až v lednu 1973, instalovaný na vozítku Lunochod 2 sovětskou misí Luna 21, ten se využívá dodnes.

Na měření vzdálenosti Měsíce pomocí LLR se podílela zhruba desítka pozemních stanic z pěti zemí světa. Některé z nich, jako například Wettzell, nacházející se blízko Šumavy jsou dodnes v činnosti. Jejich přehled sestavený dle různých zdrojů, uvádí následující tabulka:

místoprůměr 
dalekohledu
obdobíčinnosti
Lick Observatory (USA)
3 m
dočasné měření v srpnu 1969
Simeis (Krymská observatoř)
2,6 m 
1969 - ?
Tokio (Japonsko)
2,7 m
1969 - ?
Pic du Midi (Francie)
1,05 m
pouze zkoušky
McDonald (USA)
2,7 m
1969 - 1985
MLRS1 (USA)
2,7 m
1983 - 1988
Haleakala (Hawaii, USA)
0,4 m "lunastat"
1984 - 1990
Grasse (Francie)
1,05 m
1984 - dodnes
MLRS2 (USA)
2,7 m
1988 - dodnes
Wettzell (Německo)
0,75 m
1991 - dodnes
Matera (Itálie)
1,5 m
provoz zahájen 21. V. 1999

Jak se tedy vlastně s využitím laserových paprsků vzdálenost Měsíce měří? Pomocí optického dalekohledu se k danému odražeči vyšle laserový paprsek, který se od jeho zrcadélek odrazí přesně ve stejném směru, od kterého přišel. (To zaručuje speciální konstrukce koutových odražečů, viz. obrázek). Měřením časové prodlevy mezi odeslaným a přijatým signálem, lze určit vzdálenost nesrovnatelně přesněji, než jakoukoli jinou metodou. V počátku roku 1969 dosahovala přesnost těchto měření 40 cm, ale v roce 1985 už 18 cm. Současná měření dovolují určit vzdálenost Měsíce od Země na neuvěřitelných 5 mm!

I když malé reftroreflektory nejsou pochopitelně ze Země viditelné, lze dalekohledy sloužící k vysílání a přijímání laserových impulsů, poměrně přesně nasměrovat. U Měsíce má totiž "paprsek" tloušťku od tří do sedmi kilometrů, a tak trefit se s ním do požadované oblasti není příliš velký problém. Laserová "ozvěna" od našeho souseda ovšem není nijak zvlášť silná. I když se k Měsíci vydá asi 1019 fotonů, vrátí se zpátky i za velmi dobrých atmosférických podmínek v průběhu sekundy jen několik fotonů, což je mnohem méně, než dostává lidské oko i za té nejtemnější noci. Systém LLR však dokáže zachytit i tyto jednotlivé fotony.

Ilustrační foto...Do dalekohledu se však dostává množství parazitního světla, které nepochází zrovna od laserových paprsků odražených z Měsíce. Tento problém se částečně řeší tím, že každý foton odcházející z pozemní stanice je řádně "označkován". Laser totiž produkuje monochromatické světlo o známé vlnové délce, takže k odstranění nežádoucího světla se použije filtru s propustností pouze 0,12 nm. Světlo vcházející do detektoru také musí nejprve projít skrze clonu s průměrem pouze několik obloukových sekund, která zajišťuje odpovídající směr příchozích paprsků. Detektor odražených signálů je rovněž naprogramován takovým způsobem, aby přijímal laserové pulsy pouze v úzce vymezených “oknech”, ve kterých se na základě dřívějších testů předpokládá příchod paprsku. Taková pozorovací okna s dobou trvání jen několik mikrosekund dokáží docela spolehlivě rozlišit, zda dané světlo pochází z odrazu od koutových odražečů na povrchu Měsíce, nebo z jiného zdroje. Úspěšnost zachycení odražených signálů je po těchto procedurách neuvěřitelných 99 %.

Tato velmi přesná metoda měření neslouží pouze k určení vzdálenosti Země-Měsíc, ale rovněž k celé plejádě jiných aplikací, např. zjištění o vzdalování Měsíce od Země, důkazu o pohybu litosférických desek či variacím v délce pozemského dne a mnoha dalším. Aristarchos by se asi nestačil divit...

Pavel Gabzdyl

| Zdroj: Vyjde ve zpravodaji pražské pobočky České astronomické společnosti Corona Pragensis. IAN.cz
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...
archiv zdroj
RULETA
Rádio IAN: Let bolidu Morávka
Ilustrační foto...
Ostravský astronomický víkend
Ilustrační foto...
Instantní galerie 30 - noční svítící oblaka
Ilustrační foto...
Eros jako na dlani
Ilustrační foto...
Jana Tichá o Plutu
Ilustrační foto...
STALO SE
4.12.2012 -
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...

WEBKAMERA
 Upice webcam / widecam
UPICE WEBCAM

Add to Google

 

Pridej na Seznam
 

  © 1997 - 2016 IAN :: RSS - novinky z astronomie a kosmonautiky SiteMap :: www :: ISSN 1212-6691