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

Satelity v plynném hávu

K ozdobám noční hvězdné oblohy patří bezesporu planety. Jsou ve většině případů jasné a snadno je na obloze najdeme. Při pohledu dalekohledem mnohdy žasneme nad detaily, které na nich můžeme pozorovat. Ovšem pozor! Nezapomínejme, že se většinou díváme na jejich plynný obal -- atmosféru -- a nemůžeme zjistit, co se skrývá pod ním, na povrchu.

Ilustrační foto...Nejen planety, ale i některé jejich měsíce mají atmosféru. Jsou však mnohem menší než planety a díky jejich velikosti a vzdálenosti od Země je jejich dálkový průzkum náročnější než u planet. Ještě před deseti roky jsme si mysleli, že ve sluneční soustavě jsou pouze tři měsíce, které mají svůj vlastní plynný obal. Dnes je to měsíců šest -- čtyři velké Jupiterovy měsíce, Saturnův Titan a Neptunův Triton.

Jako první byla atmosféra potvrzena na Titanu, a to v roce 1944 Geraldem Kuiperem, který získal jeho spektrum a nalezl v něm spektrální čáru plynného metanu. Potom lidstvo čekalo 35 let na objev dalšího měsíce s vlastní atmosférou. Stala se jím nejbližší Jupiterova družice Ió. K objevu přispěly sondy Voyager, které kolem prolétly v roce 1979. A po dalších deseti rocích se sonda Voyager 2 zasloužila o objev třetího měsíce s vlastní atmosférou -- Neptunova Tritonu, který byl její poslední "zastávkou" ve sluneční soustavě.

Jak je však možné, že tělesa mnohdy menší než některé planety svou atmosféru mají a například Merkur ji nemá?

Schopnost tělesa udržet si atmosféru závisí na gravitaci a teplotě. Gravitace se projevuje především v souvislosti s únikovou rychlostí -- pokud je pohybová energie molekul atmosféry menší než potenciální energie, molekuly zůstanou v gravitačním poli tělesa. Pokud je větší, molekuly se vymaní z gravitačního pole a odlétnou do vesmíru. Teplota na tělese zase ovlivňuje tzv. střední kinetickou rychlost molekul. Čím je teplota nižší, tím je menší i rychlost molekul a zákonitě i jejich kinetická (pohybová) energie. A naopak. Při vyšší teplotě mají molekuly větší rychlosti a mohou snadněji uniknout z gravitačního pole tělesa.

A jakým způsobem vlastně atmosféry vznikly? U velmi hmotných těles typu Jupitera se jedná o přímý pozůstatek plynů z protoplanetárního disku (mluvíme o tzv. prvotní atmosféře). U terestrických planet se prvotní atmosféry postupně přeměňovaly působením slunečného záření, sopečnou činností, dopady komet a meteoritů a u Země hlavně vznikem a vývojem života. Ale jak dále zjistíme, nemusí to být jediné způsoby, jak vytvořit atmosféru.

Podívejme se teď na oněch šest podivných těles, která mají ještě podivnější atmosféry. A začneme u Jupiteru. První co do vzdálenosti od planety je Ió. Byl objeven Galileem v roce 1610 a své jméno dostal podle dcery boha řek Inacha a kněžky bohyně Héry. Tento měsíc o průměru 3632 kilometrů obíhá pouze ve vzdálenosti 421 tisíc kilometrů od planety. Díky tomu je značně ovlivňován gravitací Jupiteru (působení je tak silné, že dochází ke změnám velikosti měsíce až o sto metrů). To způsobuje na Ió známou sopečnou činnost. V činnosti je zde asi deset sopek, které vyvrhují materiál rychlostí až kilometr za vteřinu. Jedná se hlavně o částice síry, oxidu uhličitého a oxidů síry. Ió však nemá nijak hustou atmosféru, její tlak při povrchu činí asi jednu tisícinu pascalu. Sonda Galileo objevila také slabou vrstvu ionosféry, která je tvořena převážně ionizovaným kyslíkem, sírou a jejími oxidy. Nachází se ve výšce téměř devět set kilometrů nad povrchem družice a je velmi proměnlivá. Zatím nikdo nedokáže říci, jak se částice mohou dostat až do tak velkých výšek. Jisté však je, že atmosféra i ionosféra Ió jsou závislé na intenzitě sopečné činnosti, neboť z průletů sond Pioneer víme, že sopky chrlily své gejzíry jen do výšky sto kilometrů, kdežto při průletu Voyagerů to bylo už do výšky třikrát větší.

Druhým Jupiterovým měsícem je Európa. Ta obíhá ve vzdálenosti 670 tisíc kilometrů od planety a její průměr je 3138 kilometrů. Rovněž byla objevena Galileem v roce 1610 a své jméno dostala podle fénické princezny, dcery krále Agenora z Tyru, kterou Zeus v podobě bílého býčka unesl na Krétu. Je nejmenší z velkých Galileových měsíců, velikostí je však stále srovnatelná s naším Měsícem (3475 km). Povrch Európy je tvořen obrovskými ledovými krami o velikostech několika tisíc kilometrů, které připomínají Severní ledový oceán. Výškové rozdíly zde nejsou větší než tisíc metrů. Pod tímto ledovým krunýřem se pravděpodobně skrývá oceán tekuté vody, která se trhlinami v ledu dostává až na povrch, kde při teplotě minus 145 stupňů Celsia okamžitě zamrzá.

Ilustrační foto...

Európa se nachází uvnitř radiačních pásů Jupiteru. To způsobuje, že na její povrch neustále dopadají elektrony a ionty unášené magnetosférou. Při dopadu se z ledu uvolňuje vodní pára. Tu vzápětí ultrafialové záření Slunce rozkládá na jednotlivé atomy a molekuly -- vodík (je lehčí a uniká do kosmického prostoru) a kyslík, který je těžší a zůstává při povrchu družice. Vytváří se tak řídká kyslíková atmosféra sahající do výšky zhruba dvě stě kilometrů. Odtud se však i molekuly kyslíku pomalu vymaní z gravitačního pole a unikají do volného prostoru.

Sluneční záření spolu s energetickými částicemi z magnetosféry Jupiteru vytvořily okolo Európy i ionosféru. Ta byla zjištěna během série zákrytů sondy Galileo měsícem, kdy signály ze sondy podléhaly refrakci na vrstvě elektronů nebo jiných nabitých částic. Hustota ionosféry je 10 tisíc elektronů v centimetru krychlovém (Jupiterova ionosféra má hustotu 20 000 až 250 000 elektronů).

Pozorování z Galilea přinesla také zjištění přítomnosti hydrátů minerálních solí a kyseliny sírové na povrchu družice. Díky chemickým reakcím může atmosféra obsahovat také sirovodík, oxid sirný, oxid uhličitý a sodík, který byl skutečně identifikován ve vyšších vrstvách atmosféry.

Největším měsícem Jupitera a také sluneční soustavy je Ganyméd. Má průměr 5262 kilometrů a obíhá ve vzdálenosti jeden milion kilometrů, což je patnáct poloměrů Jupitera. Ganymedes byl synem krále Trosa a Zeus jej odnesl na svých zádech v podobě orla.

Z podrobných snímků víme, že jsou zde dva rozdílné druhy povrchu. Tmavší, posetý krátery a světlejší, rozpraskaný. Tmavší zřejmě představuje starší a pevnější horniny, světlejší zase zmrzlý a špinavý vodní led. Díky Jupiterově rotaci jsou energetické částice z magnetosféry urychlovány až k oběžné dráze Ganymedu, ten je svou gravitací zachytí a částice pak doslova prší na jeho povrch. Z vody pod ledem se pak uvolňují molekuly ozónu (dochází k tzv. disociaci vody) a vytváří se slabá ozónová atmosféra. Největší nápor částic přichází na odvrácenou stranu měsíce, protože Ganymed má stejně jako náš Měsíc a všechny ostatní družice planet vázanou rotaci -- jedna otočka okolo osy a jeden oběh okolo Jupitera trvá sedm pozemských dnů. Ozón byl poprvé detekován díky pozorování Hubblova kosmického dalekohledu. Později byl ve spektru měsíce nalezen a potvrzen i molekulární kyslík. Ovšem množství ozónu není velké -- odhaduje se na deset procent ozónu, který je každý rok zničen v naší atmosféře nad Antarktidou.

Průměr Callisto je 4806 kilometrů. Obíhá ze všech velkých měsíců nejdál od planety -- 1,88 milionu kilometrů, těsně za radiačními pásy Jupiteru. Díky tomu se k ní již nedostanou energetické částice a převažuje zde vliv slunečního záření. Tmavý povrch je poset velkým množstvím jasných kráterů po dopadech planetek, komet a meteoritů. Celý měsíc je vlastně promíchanou směsí hornin a ledu v poměru 40 procent ledu a 60 procent křemičitanů a železa. Jeho průměrná hustota je pouze 1,8krát větší než hustota vody, což svědčí o tom, že nemá kovové jádro jako ostatní velké Jupiterovy měsíce. Podobně jako u Európy byla u Callisto zjištěna přítomnost velmi slabé kyslíkové atmosféry. K potvrzení a také k rutinnímu pozorování atmosfér na Jupiterových družicích je dnes využíván Hubblův kosmický dalekohled a velkou měrou se na výzkumech podílela sonda Galileo.

Ilustrační foto...

Největší Saturnův měsíc Titan objevil v roce 1655 Christiaan Huygens. V roce 1944 objevil Gerald Kuiper v jeho spektru plynný metan a dokázal tak existenci jeho atmosféry. Při průletu sondy Voyager 2 si vědci mysleli, že konečně nahlédnou Titanu pod pokličku. Ale jaké bylo jejich zklamání, když měsíc ukázal pouze svoji neprůhlednou, hustou atmosféru. Ale přesto jsme se o něm dozvěděli zajímavé údaje. Jeho průměr je 5150 kilometrů a okolo Saturnu oběhne jednou za šestnáct dní. Za stejný čas se i otočí okolo své osy. Atmosféra měsíce je tvořena z 90 procent dusíkem, zbytek tvoří metan. V malém množství jsou pak zastoupeny prvky argon, čpavek a látky jako kyanovodík, etan, ethylen a acetylen.

Metan je slunečním ultrafialovým zářením rozkládán na metyl a vodík. Vznikají složitější uhlovodíky, jejichž molekuly pak kondenzují v nejchladnějších vrstvách atmosféry (50 - 200 km). Tam se pak vytvářejí mikročástice, které jsou zodpovědné za hustý oranžový zákal atmosféry. V ní se také nachází zvláštní látka -- tholin, která se ve formě červenohnědého smogu snáší pomalu k povrchu. Během miliónů let se už musela vytvořit na povrchu Titanu silná vrstva sedimentů této látky. Zajímavé je to, že po rozpuštění ve vodě se z tholinu uvolňují aminokyseliny -- stavební kameny pro vznik života!

Také je možné, že metan se chová v atmosféře stejně jako voda na Zemi a prší z oblaků na povrch. Vytváří řeky, jezera a možná i oceán naplněný kapalným metanem. Zajímavou hodnotu má i atmosférický tlak při povrchu -- je totiž jen 1,5krát vyšší než atmosférický tlak při povrchu Země (1013 hektopascalů). Zato teplota je krajně nepříznivá -- mínus 178 stupňů Celsia.

Velmi zajímavé je také pozorování oblačnosti. Vyskytuje se každý den ve stejné výšce nad povrchem měsíce a je velmi řídká. Její velikost odpovídá asi jednomu procentu plochy povrchu celého měsíce (na Zemi oblačnost pokrývá asi polovinu povrchu planety).

Dnes můžeme Titan sledovat pouze díky Hubblovu kosmickému dalekohledu, ale v roce 2004 už tomu tak nebude. Okolo Saturnu by měla začít obíhat sonda Cassini a na Titan dosedne výsadkový modul Huygens. Společně budou poskytovat nové, neméně zajímavé informace o těchto tělesech.

Ilustrační foto...Posledním měsícem na který se podíváme je Neptunův Triton. Objevil jej v roce 1846 William Lassell, necelé tři týdny po objevu samotné planety Neptun. Průměr Tritonu je 2700 kilometrů a obíhá ve vzdálenosti 354 tisíc kilometrů od planety. Stejně jako Titan má vázanou rotaci a oběhne okolo Neptunu za šest dní.

Povrch měsíce je tvořen převážně velmi tvrdým ledem s příměsemi dusíku, metanu a oxidů dusíku. Povrchová teplota je 38 kelvinů (mínus 235 stupňů Celsia). Sonda Voyager 2 objevila dvě části atmosféry, která měsíc obklopuje. Teplejší termosféra má teplotu sto kelvinů a nachází se ve výškách od 450 do 700 kilometrů. Chladnější atmosféra má teplotu pouze 38 kelvinů a leží pod 150 kilometry. Samotná troposféra se nachází zhruba do výšky 8 až 10 kilometrů a tvoří ji dusíkové páry o tlaku 0,000015 Pascalů (70 000krát méně než atmosférický tlak na Zemi). Ve výšce okolo třináct kilometrů se projevuje tzv. fotochemický smog, což jsou drobné mikročástice, které vznikají působením ultrafialového záření na metan. Atmosférou vane také slabý vítr o rychlosti asi 15 metrů za vteřinu (54 km za hodinu) směrem od jihu k severu.

A odkud se vzal dusík? Teplo, které povrch měsíce získává od Slunce a hlavně od planety Neptun uvolňuje pod ledovým krunýřem plynný dusík. Ten se v něm hromadí a při explozi vytváří obří gejzíry, které vyvrhují dusík spolu s tmavým materiálem do výšek několika kilometrů. Unikající dusík vytváří slabou atmosféru viditelnou pouze při pohledu k obzoru měsíce. Vítr unáší prachové částice a ty se pak usazují na povrchu a vytvářejí kolem gejzírů tmavé oblasti o délce až 140 kilometrů. Jsou proto velmi nápadné a svědčí o geologické aktivitě i v těch nejvzdálenějších místech sluneční soustavy.

Martin Vilášek

 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
Stardust se vrací domů
Ilustrační foto...
Polární záře 20. listopadu 2003: Presto con fu
Ilustrační foto...
Instantní pozorovatelna 88
Ilustrační foto...
Podrobný pohled na vznikající planety
Ilustrační foto...
Messierovskému maratónu letos počasí nepřálo
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 - 2017 IAN :: RSS - novinky z astronomie a kosmonautiky SiteMap :: www :: ISSN 1212-6691