MALÁ KOSMOLOGICKÁ HLÍDKA -- ZAJÍMAVÉ SKUTEČNOSTI O VESMÍRU - Výběr 1 (2. část)

Zajímavé skutečnosti o vesmíru
Výběr 1 (2. část)

První část tohoto výběru obsahuje 13 položek zajímavostí o vesmíru. V této druhé části se publikuje dalších 13 položek. V dalším budou následovat pod stejným názvem číslované výběry 2, 3, atd.

Zemi obíhá více než jedna přirozená družice - Měsíc (14)

Mnozí astronomové předpokládali existenci hypotetických přirozených družic Země, což měla být nebeská tělesa obíhající Zemi podobně jako Měsíc. V současné době se považuje za všeobecně uznané to, že jedinou přirozenou družicí Země je Měsíc, i když publikování názorů a hypotéz o opaku některými astronomy a popularizátory astronomie pokračuje.

Pokusy o nalezení dalších přirozených družic probíhaly především během 19. a první poloviny 20. století. Ani jedna z publikovaných zpráv o nalezení předpokládaných přirozených družic Země však nebyla nezávislým pozorováním potvrzena.

Ve druhé polovině 20. století, se zpočátku v souvislosti s potřebami kosmonautiky a poté i pro nalezení objektů, které by se mohly srazit se Zemí, začalo vést systematické hledání nebeských těles v prostoru kolem Země. Průkopníkem v tomto hledání byl americký astronom Clyde William Tombaugh (mimo jiné jako první objevil planetku Pluto). V současnosti se aktivní hledání okolozemských objektů uskutečňuje v rámci několika projektů (např.Spaceguard, LINEAR, NEAT atd. Stálé družice v rámci daných projektů zjištěny nebyly.

V kosmickém prostoru kolem Země je několik objektů, které se někdy v populární literatuře nazývají “druhé Měsíce” nebo “druhé přirozené družice” Země. Především to jsou asteroidy, jejichž oběžné dráhy jsou v rezonanci s oběžnou dráhou Země.

Kvazi-družice, jako např. Cruithne (3753) se pohybují v orbitální rezonanci 1 : 1, ale otáčejí se kolem Slunce. Trojské asteroidy Země (např. 2010 TK7) se pohybují po stejné oběžné dráze jako Země.

Na kvazi-družici (asteroid) Cruithne se podívejme blíže. Je totiž jediný, který může být vzdáleně považován za druhou přirozenou družici Země. Podle astronomů se od velkého Měsíce liší tím, že úplnou otáčku kolem Země uskutečňuje za 789 let. Jeho oběžná dráha je svou formou podobná podkově a je ve vzdálenosti srovnatelné se vzdáleností Země od Marsu. Cruithne se naší planetě nemůže přiblížit více než na 38 milionů kilometrů, a to je 30 krát dál než je vzdálenost k Měsíci. Jeho zvláštností je to, že protíná oběžné dráhy tří planet - Země, Marsu a Venuše.

Průměr “druhého Měsíce” je jen 5 km a na nejbližší vzdálenost k Zemi se dostane za 2000 roků. Vědci nepředpokládají možnou srážku Země s přiblíživším se asteroidem Cruithne. Mine naši planetu při vzdálenosti 406 385 km. Oběžná dráha naší Země se nikde neprotíná s oběžnou dráhou Cruithne jelikož je v jiné orbitální rovině a k zemské oběžné dráze je pod sklonem 19,8 stupně.

Podle některých specialistů se “druhý Měsíc” dostane tak blízko k Venuši, že se stane možným to, že jej Venuše svou silou gravitace přitáhne k sobě a my o něj přijdeme.

“Studené sváření” v kosmu (15)

Když se dva kovové předměty přitlačí v prostředí kosmického vakua k sobě, pak se natrvalo spojí (“slepí”). Může se to zdát nepravděpodobné, ale je tomu tak (platí to, pokud předměty nemají speciální povrchovou úpravu, která by tomu zabránila). Na Zemi k tomu dojít nemůže, brání tomu atmosféra. Vzduch okysličí materiál předmětů a mezi povrchy předmětů vznikne jakýsi “polštář”, který jejich pevné a trvalé spojení znemožňuje. Takové “dotykové” spojování předmětů by mohlo být problémem, např. na Mezinárodní vesmírné stanici ISS. Proto se všechny používané nástroje předem pokrývají okysličenou vrstvou a k jejich “slepování” pak nedochází.

Svařování v kosmu se vyznačuje neobyčejně složitými podmínkami - vakuem až 10−10 Pa, velkou rychlostí difuze plynů (rozptylování v prostoru), stavem beztíže a širokým rozsahem teplot (od −150 do +130°С). V důsledku vysokého vakua a poměrně vysoké teploty někdy v kosmických podmínkách dochází k samovolnému difuznímu svařování (‘zachytávání’) pevněji se dotýkajících součástí. Proto se při konstruování kosmických objektů počítá s různými opatřeními, která tomu mají zabránit.

V kosmických podmínkách se svařování může používat při budování a montáži velkých kosmických lodí a orbitálních stanic, opravě stavebních bloků a přístrojů na kosmických objektech, ale také pro zhotovení materiálů a výrobků se zvláštními vlastnostmi, které na Zemi nemohou být vyrobeny. Kovy svařovanými v podmínkách kosmu mohou být např. hliník, titanové slitiny a speciální ocele (nerezové, žáruvzdorné, apod.). Podmínky v kosmickém prostoru jsou mimořádně příznivé např. pro difuzní svařování, svařování za studena, svařování elektronovým paprskem, kontaktní a helio-svařování. Svařování obloukem a svařování plazmatem, zvláště při větším objemu svařovací vany, může být i perspektivní, ale v řadě případů je technicky značně obtížné kvůli stavu beztíže, který mění podmínky při oddělování tekuté, pevné a plynové fáze procesu, což může mít za následek výskyt pórovitosti ve svárech, větší počet nekovových příměsí, apod.

Větší gradient teploty způsobuje v řadě případů vznik menších či větších prasklin. Překonání nepříznivých vlivů kosmického prostředí vyžaduje vývoj speciálních metod a prostředků pro svařování, které musejí být vysoce spolehlivé a bezpečné, mít malou hmotnost, nízkou spotřebu energie a provozně být co nejjednodušší. Zvláště vhodná jsou speciální automatická a poloautomatická svářecí zařízení.

Poznamenejme ještě to, že poprvé se svařování v kosmu uskutečnilo 16. října 1969 a ”svářeči” byli kosmonauti V. N. Kubasov a G. S. Šonin v kosmické lodi “Sojuz-6”. Bylo použito automatické svářecí zařízení “Vulkan”.

Planeta Saturn by se nemohla utopit (16)

Planeta Saturn je v naší sluneční soustavě druhá největší a šestá podle vzdálenosti od Slunce. Vzdálenost od něho je 1,43 miliardy kilometrů (9,5 krát více než je vzdálena od Slunce naše Země) a jeden oběh kolem Slunce vykonává Saturn téměř za 30 pozemských let.

Saturn je v mnoha směrech unikátní planeta. Jeho hmotnost převyšuje 95 krát hmotnost Země a průměr má asi 9 krát větší než je průměr Země. To vede k podivuhodně nízké průměrné hustotě Saturnu, která činí 0,69 g/cm3, což je méně než hustota vody (1 g/cm3). Kdyby byl v kosmu gigantický oceán, tak by v něm (na jeho hladině) Saturn mohl plavat ! Hustota ostatních planet sluneční soustavy je značně nebo poněkud větší než hustota vody. Nízká průměrná hustota a velmi vysoká rychlost otáčení (jednu otáčku udělá Saturn za 10 hodin a 47 minut) způsobuje nejvyšší stlačení planety ve sluneční soustavě, s číselnou hodnotou 0,1076. Jeho poloměr na rovníku je skoro o 11% větší než polární poloměr. Na základě takového stlačení se disk planety nestal kulatým ale zploštělým. V teleskopu je dobře viditelný.

Na rozdíl od Země a dalších planet naší skupiny nemá Saturn pevný povrch. To, co je ze Země vidět jako “povrch”, jsou ve skutečnosti vrcholky oblaků. Horní vrstva oblaků na Saturnu je složena ze zmrzlého čpavku a níže jsou oblaky z hydrogensulfidu amonného. Jde-li se do hloubky, vodíková atmosféra Saturnu se stává stále hustější a horčejší, až nakonec ve vzdálenosti kolem poloměru a tlaku zhruba tří milionů atmosfér začne molekulární vodík přecházet do kovového složení. Nejznámější okrasou Saturnu jsou ovšem jeho prstence. Ty jsou tvořeny velkým množstvím ledových valounů, kamenů a sněhových vloček obíhajících kolem planety.

Den na Venuši je delší než rok a některé její další záhady (17)

Planeta Venuše (poeticky nazývaná Jitřenka) je v mnoha ohledech planetou plnou zajímavých záhad a neočekávaných překvapení. Přesto světové sdělovací prostředky zaměřují v posledních letech svoji pozornost spíše na výzkumy Měsíce a Marsu. Je škoda, že Venuše zůstává v jejich stínu. Věnujme jí trochu více pozornosti aspoň zde, i když poněkud skromně.

Podle vzdálenosti od Slunce je Venuše v naší sluneční soustavě druhá, velikostí a hmotností je skoro stejná jako naše Země (někdy se říká, že je svým způsobem “dvojčetem” Země). Venuše nemá žádné své přirozené družice.

Oběžná dráha Venuše se blíží kružnici víc, než je tomu u kterékoli jiné planety Sluneční soustavy. Čas od času se Venuše přiblíží k Zemi na vzdálenost, která je menší než 40 milionů kilometrů (nejblíž ze všech planet). Planeta se otáčí v opačném směru než Země a většina jiných planet (kromě Uranu a samotné Venuše). Denní světlo tak nastává na západě, a končí na východě. Perioda otáčení Venuše kolem své osy (ve vztahu k hvězdám, tj. hvězdný den) trvá zhruba 243 pozemských dnů.

Je však nutné vidět to, že den, který se obvykle srovnává s rokem, je sluneční den, tedy synodická perioda otáčení. Je dlouhá 116,7 pozemských dnů. Právě tolik trvá sluneční den na Venuši, je tedy velmi dlouhý.

Jedna otáčka Venuše kolem osy (siderický den, tj. časová délka ve vztahu k nepohyblivým hvězdám) je 243,09  0,18 dne. Synodický (sluneční) den na planetě trvá 116,8 pozemského dne. Siderický den (z latinského sidus, genitiv sideris - hvězda, nebeské svítidlo) je časový úsek, během něhož planeta (asteroid, kometa) vykoná jeden plný oběh kolem vlastní osy. Pro Zemi je siderický den roven 23 hodinám, 56 minutám a 4,09054 sekundám, tj. zhruba o čtyři minuty méně než průměrný sluneční den. Celý rok planety Venuše sestává ze dvou (přesněji 1,91) slunečního dne.

V 50. letech minulého století bylo pomocí teleskopů zjištěno, že atmosféra Venuše má obrovskou hustotu, 50 krát větší než u povrchu Země. To znamenalo, že atmosférický tlak u povrchu Venuše je 90 krát vyšší než pozemský.

Když Venuši dostihly automatické meziplanetární stanice, podařilo se zjistit mnoho dalších velmi zajímavých věcí. Například to, že teplota na povrchu sousední planety je +470°С. Při takové teplotě se olovo, cín a zinek může vyskytovat jen v roztaveném stavu.

V souvislosti s tím, že hustá atmosféra je dobrým tepelným izolátorem, denní a roční teplotní výkyvy na Jitřence, dokonce i v podmínkách mimořádně dlouhého dne prakticky nejsou. Takže domnívat se, že lze v takovém nesnesitelném pekle objevit život v jeho obvyklém pojetí je přinejmenším naivní.

Krajina na Venuši se prakticky nijak neliší od nekonečné, sluncem spálené pouště. Až 80% povrchu planety připadá na ploché a kopcovité planiny sopečného původu. Zbylých 20% tvoří čtyři obrovské horské masivy - Afroditina země, Ištařina země a oblasti Alfa a Beta. Při studiu některých fotografií povrchu Venuše, pořízených automatickými meziplanetárními stanicemi, vzniká dojem, že všude na planetě převládají sopky, tak mnoho jich je. Možná, že Venuše je ve skutečnosti z geologického hlediska ještě velmi mladá a třeba dokonce ještě nedosáhla obdoby naší kamenouhelné éry. Kromě vulkanických kráterů, byly na planetě zjištěny řádově tisíce meteorických kráterů, průměrně dva krátery na milion km2. Mnohé z nich mají v průměru 150 až 270 km.

Složení přehřáté atmosféry Venuše představuje z pohledu obyvatel Země naprosto pekelnou směs. Asi 90% jejího složení připadá na oxid uhličitý, 2% na dusík, 0,01% nebo dokonce ještě méně na kyslík a 0,05% na vodní páry. Ve výšce 48 až 49 km začíná 20 kilometrová vrstva oblaků sestávajících z par kyseliny sírové. Tato atmosféra se otáčí kolem Venuše 60 krát rychleji než sama planeta.

Proč je tomu tak, zatím vědci nedokáží říci. Přitom rychlost větru ve velkých výškách dosahuje 60 m/s a u povrchu 3 až 7 m/s. Sluneční paprsky v atmosféře Venuše se silně lomí čímž vzniká refrakce a stává se možným to, že zvláště v noci lze uvidět i to, co je za čarou horizontu. Barva Venušina nebe je žlutozelená, oblaky jsou oranžové.

Evropská planetární sonda “Venus Express” objevila při přiblížení k Venuši záhadný jev. Na fotografiích přijatých z kosmu bylo dobře pozorovatelné to, že v atmosféře planety nad jejím jižním pólem je gigantická černá jáma. Vzniká dojem, že atmosférické oblaky se jakoby stáčejí do jakési gigantické spirály, a ta přes obrovský otvor vniká do nitra planety. V takovém případě by bylo možné uvažovat o Venuši jako o duté kouli. Rozumí se, že myšlenkou o existenci vstupního otvoru, který vede do Venušina podzemního carství se vědci vážně nezabývají, ale záhadné spirálové vichry nad jižním pólem planety přesto zatím čekají na své vysvětlení.

Další divný jev ukázala Venuše vědcům v roce 2008. Právě tehdy byla v její atmosféře objevena podivná svítící mlha, která vydržela jen několik dní a zmizela stejně neočekávaně, jako se předtím objevila. Astronomové mají za to, že na jiných planetách, včetně Země, k takovému jevu nedochází.

Nejpodivnějším je však to, že na planetě, na jejímž povrchu jsou takové podmínky, že se roztavuje olovo, bylo přesto zaregistrováno něco, co se podobá projevu života. Už v roce 1975 upoutal na jednom z panoramatických snímků, pořízených sovětskou stanicí “Veněra-9”, pozornost několika skupin vědeckých experimentátorů symetrický objekt složitého tvaru a velikosti asi 40 cm, který připomínal sedícího ptáka s protáhlým ocasem.

Z obrázku výše je vidět to, že předmět se vzhledem k podélné ose jeví jako symetrický. Nedostatečné rozlišení nezajišťuje zvýrazněné obrysy předmětu, ale s určitou představivostí je možné vidět jakéhosi fantastického tvora obývajícího Venuši… Celý jeho povrch je pokrytý podivnými výrůstky, přičemž je možné si v jejich poloze všimnout určité symetrie. Vlevo od předmětu vystupuje dlouhý světlý a rovný výběžek, pod kterým je hluboký stín kopírující jeho tvar. Světlý výběžek se značně podobá přímému ocasu. Na opačné straně je předmět zakončen velkým světlým okrouhlým výstupkem podobným hlavě. Celý předmět klidně leží na krátké silné “noze”. Kvůli nedostatečnému stupni rozlišení nebylo možné ostře rozpoznat všechny podrobnosti záhadného předmětu…

Že by se sonda “Veněra-9” ocitla pohromadě s živým tvorem obývajícím Venuši? Tomu je těžké uvěřit. Navíc, když se po uplynuvších osmi minutách vrátil objektiv kamery k předmětu, vůbec nezměnil svoji polohu. Pro živého tvora by to bylo divné… Jako nejpravděpodobnější se jeví to, že kamera ukázala kámen neobvyklého tvaru podobný vulkanické vyvřelině (s ocasem :-)).

Na Zemi byly synteticky vytvořeny tepelně odolné organické sloučeniny schopné vydržet teploty až 1000°С a více. Na tuto skutečnost lze pohlížet i tak, že možnost existence nějakého života na Venuši se stěží dá tak úplně vyloučit...

Největší diamant ve vesmíru (18)

V roce 2004 objevil americký astronom Travis Metcalfe z Harvard-Smithsonova astrofyzikálního ústavu ve vesmíru gigantický diamant o váze 10 kvintiliard (jednička a za ní 34 nul) karátů, (2 triliony kilogramů). Ten nepředstavitelně velký diamant byl kdysi jádrem hvězdy, která vyhasla a nyní má v průměru 4000 km. Kdybychom ten “kamínek” chtěli podrobně zkoumat, potřebovali bychom lupu o velikosti Slunce. Je to vlastně sraženina krystalizovaného uhlíku, která je ve vzdálenosti přibližně 50 světelných let od Země, v souhvězdí Kentaura. Jde o komprimované jádro hvězdy, která kdysi svítila stejně jasně jako Slunce, ale postupně vyhasínala až zhasla a její rozměry se zmenšily.

Astronomové nazvali diamantovou hvězdu “Lucy” (podle písně skupiny Beatles o dívce Lucy z oblohy plné diamantů). Největší pozemský diamant, tzv. “Velká hvězda Afriky”, která je součástí britských korunovačních klenotů má hmotnost 530 karátů (0,106 kg) a byl zhotoven z největšího diamantu, který se kdy našel na Zemi s hmotností 3100 karátů (0,62 kg).

Diamantová hvězda “Lucy” (astronomicky označovaná BPM 37093) je astronomicky vzato “bílý trpaslík”, tj. to, zůstane z hvězdy poté kdy spotřebuje své vesmírné palivo, zkolabuje a ”zemře”. Naše Slunce by se teoreticky také mohlo stát gigantickým diamantem. Podle předpokladu astronomů by se mělo stát bílým trpaslíkem zhruba za pět miliard let a asi dvě miliardy let by mohlo jeho jádro krystalizovat.

Měsíc je cítit střelným prachem (19)

Ze šesti misí Apollo uskutečněných americkou vesmírnou agenturou NASA od roku 1969 do roku 1972 mělo celkem dvanáct astronautů na svých skafandrech zrnka prachové půdy z povrchu Měsíce. Není divu, vždyť délka pobytu astronautů na Měsíci mimo kosmickou loď se od dob mise Apollo-11 po misi Apollo-17 zvětšila asi desetkrát (z 2,5 hodin na 22 hodin).

První pocit vzniklý u každého kdo cítil zápach měsíčního prachu byl takový, že to byl zápach spáleného střelného prachu. Byla to možná nejbližší představa, protože tento zápach známe lépe, než jakýkoli jiný podobný - prohlásil jednou Harrison Hagan “Jack” Schmitt, vědec-astronaut z Apolla-17, který navštívil Měsíc v prosinci 1972. Podle Schmittových slov, měli takový dojem všichni astronauti, kteří měli co do činění se skafandrem a přilbou zaprášenou měsíčním regolitem.

Poznámka: Měsíční regolit (horní vrstva, především prachová, na povrchu půdy Měsíce) začal vznikat před 4,6 miliardami let dopadem malých a velkých meteoritů, mikrometeoritů, působením slunečního a kosmického záření, které neustále rozrušovalo povrch. Extrémní teplotní skoky mezi osvětlenou a neosvětlenou stranou Měsíce způsobily “zapečení” a ztvrdnutí povrchu. Na světlých částech je regolit obohacen o vápník a hliník, v tmavých “mořích” o titan, železo a hořčík. V oblasti měsíčních moří dosahuje regolit hloubky 4,5 m, v nejstarších horstvech 10-15 m. Pod touto vrstvou je přechodná vrstva (tzv. megaregolit), která je tvořena rozpukaným podložím, následkem dopadů cizích těles na povrch Měsíce. Předpokládá se, že regolit je velmi bohatý na helium-3, které se na povrchu ukládá ze slunečního větru. Jsou studie, které se již zabývají jeho těžbou, zpracováním a použitím při výrobě energie.

Otisk boty astronauta v měsíčním regolitu

Ze sumarizace dojmů astronautů je možné učinit závěr, že zápach na Měsíci není zrovna příjemný, páchne tam spáleným. To se ovšem dalo čekat, vždyť ve vesmíru se vše zrodilo v ohni při teplotách přesahujících všechny meze.

Ponziho iluze vidění Měsíce (20)

Ponziho iluze představuje optickou iluzi, poprvé předvedenou italským psychologem Mariem Ponzim v roce 1913. Ten předpokládal, že mozek člověka si dělá představu o rozměru předmětu podle jeho pozadí. Při tom se projevuje klam vidění (např. interpretace sbíhajících se čar a velikosti předmětů mezi nimi nebo poblíž nich na základě jevu perspektivy).

Už v době Aristotela ze Stageiry si lidé povšimli toho, že když je Měsíc nad obzorem tak vypadá větší, než když je vysoko na nebi. My dnes žijeme v době americké vesmírné agentury NASA a dálkově řízených vozidel na Marsu, avšak dosud jsi nejsme jisti jaké jsou skutečné příčiny toho, že u obzoru vidíme tak velký Měsíc.

Všeobecně se mělo za to, že velký kotouč Měsíce u obzoru vidíme díky tomu, že atmosféra tam vytváří optický efekt čočky. Avšak NASA, která se touto iluzí také zabývala, potvrdila to, že není žádná fyzická příčina toho, že Měsíc na obzoru vypadá tak velký. Tak v čem to tedy je?

Již z výše uvedené zmínky o Ponziho iluzi vyplývá to, že v našem mozku působí představa o perspektivě, tj. čím více se přibližujeme objektu, tím se jeví větší. Naše mozky ale, neznámo z jaké příčiny, se na tom nezastavují. Soudě podle testů, mozek vnímá vzdálené objekty dokonce větší než v realitě. Když je Měsíc blíže horizontu, vytvářejí objekty v našem úseku obzoru efekt perspektivy, což vede k tomu, aby náš mozek vnímal Měsíc jako objekt, který je velmi daleko, a tedy větší. Je-li Měsíc vysoko na nebi nemáme objekty pro porovnání, a proto se Měsíc zdá menší.

Existuje také efekt ploché kopule. Předchozí Ponziho iluze se zdá být zcela racionálním vysvětlením, ovšem pouze do té doby než se pokusíme provést experiment a to, skrýt objekty z obzoru. I v tom případě se Měsíc nadále zdá být větší. Piloti letounů, které jsou ve výšce několika tisíc metrů také tvrdí, že na obzoru se Měsíc zdá větší a přitom nemohou rozeznat Zemi. Co si o tom myslet v tomto případě?

Zde jde o to, že Ponziho iluze sama o sobě nezávisí na objektech, které jsou blízko. Podstata tkví v tom, že náš mozek funguje tak, že vnímá objekty jako by byly blízko. Obloha (chcete-li nebe), jako takové, není fyzickou věcí. Prostě se díváme na tlustou vrstvu plynu, která nás odděluje od kosmického prostoru. Vrstva atmosféry je přitom stejná po celé Zemi. Pro mozek to však neplatí. My vidíme nebe jako klenbu podobnou kopuli, ta přitom není ideální. Je to protáhlá kopule. Náš mozek ví, že Měsíc je v kosmu, ale naše oči jej vnímají jako plochý kotouč posunující se po povrchu kopule. Jelikož kopule je nad naší hlavou rovnější a po stranách širší, zdá se nám, že je Měsíc vysoko na nebi blíž než na obzoru.

Každý, kdo čas od času pozoruje různé iluze, ví to, že zrak si s námi stále zahrává. Snad se nám ho někdy podaří umravnit, zatím však musíme hrát podle jeho pravidel. A další způsob jakým oči mění naše vnímání je v tom, jak zaostřujete zrak. Otočte se směrem k nějakému svítidlu nebo jinému vzdálenému objektu. Zvedněte prst před obličej a zaostřete zrak na něj. Musíte vidět objekt v pozadí. Když je Váš zrak zaostřen na prst, bude se vám vzdálený objekt zdát poněkud menší. Když přesunete zaostření na objekt, bude se jevit o něco širší. Když se budeme dívat přímo na oblohu pohledem odpovídajícím 180°, bude Měsíc svou šířkou zaujímat na obloze určité stupně. Zaostří-li se na něco, co je blízko, udělá to Měsíc menší. Když pohlédneme na něco v dálce, bude Měsíc o něco větší.

Budeme-li pozorovat obzor kde jsou vidět domy a stromy, naše oči se budou zaostřovat na velké vzdálenosti, což opticky zvětší rozměr Měsíce. Při hledění na oblohu se oči přizpůsobují vzdálenosti pouze několika metrů a v důsledku toho vypadá Měsíc menší.

Byla doba hrozby jaderného Měsíce (21)

V padesátých létech minulého století byl ve vojenských vzdušných silách USA vypracován program směřující k zasažení Měsíce atomovou bombou. Uvažovalo se dokonce i o vynesení vodíkové pumy (ta by však byla tehdy příliš těžká). Ač se to zdá jako námět pro Sci-fi příběh, šlo v té době o velmi reálný plán. Tajný projekt měl krycí označení “A119” a neškodný název “Studie letů pro výzkum Měsíce”. Motivem pro přípravu uvedeného projektu byla tehdejší převaha Sovětského svazu v dobývání kosmického prostoru, počínaje vypuštěním první umělé družice “Sputnik 1”, přes vyslání psa-lajky “Limončik”, až (a to zejména) po oblet a úspěšné přistání kosmonauta Jurije Gagarina na Zemi v kosmické lodi “Vostok 1”. V době vrcholících vesmírných závodů období studené války obou velmocí chtěly Spojené státy Sovětskému svazu jaderným výbuchem na Měsíci demonstrovat svou sílu, odhodlání a technologickou vyspělost.

V roce 2000 přiznal význačný americký fyzik Leonard Reiffel, že šlo o zastrašení SSSR a posílení amerického sebevědomí. L. Reiffel byl vedoucím projektu A119 a celý projekt v roce 1958 řídil. Mimo jiné, později zastával funkci zástupce ředitele kosmické agentury NASA.

Díky vítězství zdravého rozumu nebyl projekt A119 naštěstí nikdy uskutečněn (v lednu 1959 byl bez oznámení důvodů zrušen). Dokumentace projektu zůstávala utajenou téměř 45 let. Jako zajímavost je možné uvést to, že členem týmu odpovědného za vypracování prognóz možných následků realizace programu v podmínkách nízké gravitace na Měsíci, byl tehdy mladý a posléze velmi známý vynikající americký astrofyzik a popularizátor vědy o vesmíru Carl Sagan.

K prozrazení projektu došlo v souvislosti s přípravou životopisné knihy o C. Saganovi autorem Keay Davidsonem. Zjistilo se, že “vinou” C. Sagana došlo k úniku informací o názvech jeho dvou tajných dokumentů “Možný příspěvek výbuchů jaderných zbraní na Měsíci k řešení některých problémů planetární astronomie” (1958) a ”Radiační kontaminace Měsíce výbuchy jaderných zbraní” (1959). Oba uvedené dokumenty patřily k osmi výzkumným zprávám, které byly v rámci projektu A119 vytvořeny. V roce 1987 byly všechny zničeny.

Dodatečně se objevily možné scénáře o důsledcích jaderného výbuchu na Měsíci, scénáře nepředstavitelně katastrofické. Vycházely z toho, že nikdo v těch 50. letech nevěděl jaké by důsledky mohly být (s jistotou se to neví dodnes). V nejméně katastrofálním případě by po jaderném výbuchu horní vrstva měsíční půdy vystoupala do mnohakilometrové výšky a vytvořila by pro světlo neprostupnou vrstvu prachu. Před tím by ovšem byl ze Země viditelný mohutný záblesk na obloze. Obé by u lidstva na Zemi způsobilo obrovskou paniku. S tím se v americkém projektu víceméně počítalo.

V horších případech by se mohly odehrát nepředstavitelné věci. Následkem jaderného výbuchu by se mohla narušit dráha pohybu Měsíce, a to by se okamžitě začalo projevovat v životě na Zemi. Ostrovy a možná celé některé kontinenty by se mohly octnout pod vodou. Nesnesitelný žár by během několika desítek let zničil život na Zemi. Na jedné polokouli by zavládlo spalující Slunce, na druhé věčný mráz. Země by se měnila v nebeské těleso bez života. Padající písečná zrna, bombardující meteority a led, to vše by dokonalo dílo zkázy a zničilo vše živé. Důsledky by se mohly projevit i u jiných forem života v okolním prostoru Země, případně sluneční soustavy. Vždyť v kosmu je vše navzájem silně provázáno.

Že je to příliš fantastická představa? Možná. Ale kdo může opodstatněně říci jaká by byla skutečnost?

Alkoholový oblak ve vesmíru (22)

Mimo jiné zajímavosti a záhady astronomové objevili ve vesmíru - alkoholový oblak. Podle některých předpokladů, jsou právě takové sloučeniny stavebními prvky života ve vesmíru. Ve vzdálenosti 6500 světelných let od Země byla zjištěna oblačná mlhovina o délce 463 miliardy kilometrů, která sestává z etylového lihu (alkoholu) ve skupenství páry.

Podle britských vědců má alkoholový oblak tvar polokruhu a je nasycen různými etylovými a metylovými sloučeninami. Pokud jde o místo mlhoviny, rozkládá se v naší galaxii (Mléčné dráze) v oblasti s označením W3(OH), souhvězdí Střelce ‘B’ (Sagittarius B). Říká se, že hvězdy se tam vytvářejí zhroucením oblaků plynu a prachu z nejjednodušších organických sloučenin.

Vědecky vzato je zjištěný alkoholový oblak velkou hádankou. Mělo se za to, že vesmírné ultrafialové záření ničí větší molekuly, jaké jsou obsaženy v metanolu. Pozorování odhalila velmi dlouhá vlákna plynů (filamenty), které fungují jako maser (maser pracuje v mikrovlnné oblasti, podobně jako laser voboru optických vlnových délek elektromagnetického záření). Je možné, že celý plynný oblak může být rotačním diskem kolem centrální hvězdy. Podobným způsobem se v tzv. akrečním disku kolem mladých hvězd formují planety. Maserová vlákna se vyskytují v oblasti, kde se setkávají rozsáhlá oblaka plynů při vzájemných srážkách.

Stále ještě je mnoho nezodpovězených otázek o zrodu hmotných hvězd, protože formující se centra jsou zahalena prachem a uniknout může jen mikrovlnné záření. Různé způsoby vzájemných interakcí mezi molekulami v oblasti, kde vznikají hvězdy, vedou k různým emisím na různých vlnových délkách. Budoucí pozorování vesmírných “maserů” na dalších kmitočtech by měla postupně zaplnit komplexní skládačku a odhalit dosavadní tajemství. Zdokonalený radioteleskop Merlin nyní dává poprvé příležitost nahlédnout hluboko do oblasti, kde hvězdy vznikají a zkoumat procesy, které tam probíhají. V mnoha ohledech tak objev alkoholového oblaku povede k lepšímu pochopení jevů a procesů ve vesmíru.

Nepředstavitelné množství galaxií (23)

Oproti hlubinám vesmíru ve všech směrech kolem naší Země bychom se mohli cítit velmi malinkými. Již v roce 1610 při pozorování Mléčné dráhy pomocí teleskopu toskánský astronom, filosof a fyzik Galileo Galilei (1564-1642) zjistil, že tato galaxie (do které s naší sluneční soustavou patříme) sestává z ohromného počtu slabých hvězd. Německý filosof a jeden z nejvýznamnějších evropských myslitelů Immanuel Kant (1724-1804) v traktátu z roku 1755 (založeném na pracích Thomase Wrighta), vyslovil předpoklad o tom, že galaxie může být otáčejícím se souhrnným tělesem, které sestává z ohromného množství hvězd držených pohromadě gravitačními silami shodnými s těmi, které působí ve sluneční soustavě, avšak v mnohem větších měřítcích. Z místa pozorování, které je uvnitř galaxie (jmenovitě v naší sluneční soustavě), je objevený disk viditelný na noční obloze jako světlý pruh. I. Kant také předpokládal, že některé z mlhovin viditelných na noční obloze mohou být samostatnými galaxiemi.

Upřesněme, že galaxií rozumíme soustavu složenou z hvězd a hvězdných kup, mezihvězdného plynu a prachu, a také dosud záhadné temné hmoty, přičemž celá tato soustava je spojená vzájemnou gravitací. Všechny objekty v galaktické soustavě se účastní v pohybu vykonávanému vzhledem k společnému těžišti.

Galaxie (kromě Mléčné dráhy, uvnitř níž je naše Země) jsou mimořádně daleké astronomické objekty. Vzdálenost k těm, které nám jsou nejbližší, se měří v megaparsecích (megaparsek, Mpc) (1 Mpc = 3085,67758 × 1019 km), k těm, od nás velmi vzdáleným, se měří v jednotkách rudého posuvu (z), (zjednodušeně 1 z = 1,303 × 1023 km). V současné době (2015) je nejvzdálenější známou galaxií ta, která nese označení EGS-zs8-1 (viz obrázek níže). Její stáří a vzdálenost je stále předmětem diskusí astronomů. Abychom totiž viděli světlo našeho Slunce, je potřeba pouhých osm minut než nás dosáhne. Světlo ze vzdálených galaxií, které můžeme vidět pomocí dnešních nejdokonalejších teleskopů však putuje předtím než nás dosáhne miliardy roků, takže my vidíme to jak ty galaxie vypadaly před miliardami let.

Nevyzbrojeným okem můžeme na obloze vidět pouze tři nejjasnější galaxie - Mlhovinu Andromedy (je vidět na severní polokouli), Velký a Malý Magellanův oblak (jsou vidět na jižní polokouli).

Přesný počet galaxií v pozorovatelné části vesmíru neznáme, ale podle všeho jsou jich řádově stovky miliard (tj. řád 1011). Přesněji to určit nelze, vždyť jen v jednom snímku z kamery Hubbleova kosmického teleskopu (Hubble Ultra Deep Field) je možné najít kolem deseti tisíc galaxií. Ve vesmírném prostoru jsou galaxie rozloženy nerovnoměrně, v jedné oblasti je možné najít celou skupinu blízkých galaxií na druhé straně je také možné, že se ve velkém prostoru nenajde ani jedna, dokonce ani ta nejmenší galaxie (pak jde o tzv. void - obrovský prázdný prostor ve vesmíru).

Až do počátku 20. století se nedařilo dosáhnout v obraze galaxií rozlišení až do jednotlivých hvězd. K začátku 90. let minulého století nebylo více než třicet galaxií, v kterých se podařilo uvidět jednotlivé hvězdy. Všechny patřily do jedné místní skupiny. Teprve po vypuštění Hubbleova teleskopu na oběžnou dráhu Země a uvedení do provozu 10 metrových pozemních teleskopů se počet rozlišených galaxií prudce zvýšil.

Celkový počet hvězd ve vesmíru se odhaduje řádem 10 triliard (10 s 21 nulami). V naší galaxii - Mléčné dráze - je podle vědeckých odhadů je od 100 do 300 miliard hvězd, z nich je přímo ze Země možné vidět 8479 hvězd. Pomocí optických přístrojů může člověk z jednoho místa na naší planetě vidět asi 2500 hvězd. Rozumí se má-li dobrý zrak a jsou-li ideální povětrnostní podmínky. Nakonec - pro zajímavost: Uvádí se to, že ve vesmíru je mnohem více hvězd než je počet zrníček písku na celé zeměkouli.

Kanibalizmus v galaxiích (24)

Vraťme se v našich zajímavostech ještě k galaxiím. Astronomové poprvé objevili u galaxií stopy “nenasytnosti” či “žravosti”. Stopy svědčí o tom, že ve vzdáleném vesmíru požírají obrovské spirálové galaxie své menší sousedky. Zprávu o tom přinesl před časem např. Astronomical Journal vydávaný Americkou astronomickou společností.

Když velká spirálová galaxie pozře menší, zůstanou v místě “hostiny” charakteristické výtvory, tzv. hvězdné toky. Jsou to vyznačené dráhy z hvězd kolem spirálové galaxie, které kdysi patřily k zhltnutému hvězdnému shluku. Astronomové nejednou našli hvězdné toky u galaxií tzv. Místní skupiny galaxií (jmenovitě do ní patří Mléčná dráha a Mlhovina Andromedy). Mléčná dráha má značný počet hvězdných toků.

Při nových pracích se astronomům podařilo objevit ve vzdáleném kosmu stopy kanibalizmu galaxií . Zkoumali prostor ve vzdálenosti až 50 milionů světelných let od sluneční soustavy. Zjistili, že hvězdné toky o hmotnosti od 1 do 5 procent “domovské” spirálové galaxie jsou v kosmu velmi rozšířené. Taková pozorování jsou velmi přínosná pro vytvoření teorií popisujících evoluci galaxií.

Kromě vědecky cenných výsledků jsou nové práce pozoruhodné tím, že vědci použili i teleskopy určené nikoli pro profesionály, ale pro amatérské astronomy a v některých případech dokonce i běžné fotoaparáty.

Co jsme třeba nevěděli o Mléčné dráze (25)

Když se po zapadnutí Slunce podíváte na oblohu, pak v závislosti na tom jak bude venku tma, uvidíte určitě několik tisíc hvězd. Všechno to jsou hvězdy, které jsou součástí naší galaxie - Mléčné dráhy. Dokonce i nevyzbrojeným okem můžete uvidět také jednu z jiných galaxií, jen se dobře podívat.

Bělavý nejasně svítící pruh protínající nebeskou klenbu je difuzní svit pocházející jak od několika stovek miliard hvězd, tak i jako důsledek rozptylu světla na drobných částečkách prachu a plynu v mezihvězdném prostoru. Je vidět z kteréhokoli místa zemského povrchu. Mléčná dráha vytváří jakýsi prstenec, proto z kteréhokoli místa na Zemi je vidět pouze jeho část.

Naše Mléčná dráha je spirálovou galaxií se spojnicovou hrází procházející středem spirály. Zhruba dvě třetiny všech známých galaxií jsou spirálové, a z nich dvě třetiny mají spojnicovou hráz. To znamená, že Mléčná dráha patří mezi nejrozšířenější typ galaxie. Spirálové galaxie mají “ramena”, která se rozprostírají jako zakřivené sloupky zkroucené jakoby do kusu spirály. Naše sluneční soustava je umístěna ve střední části jednoho z takových ramen nazvaného Orionovo rameno.

Problém je v tom, že my nemůžeme vidět naši galaxii ze strany. Vidět můžeme jen ty věci, které jsou kolem nás a představovat si jaký tvar má galaxie, která jakoby byla uvnitř ní. Vědcům se ale přesto podařilo vypočítat, že toto “naše rameno” má délku asi 11 tisíc světelných let a tloušťku 3500 světelných let.

Stovky miliard hvězd Mléčné dráhy vytvářejí obrovský hvězdný disk o průměru 100 až 200 tisíc světelných let. Naše Slunce je prvkem této struktury a proto když se díváme na oblohu, díváme se přímo do gigantického disku sestávajícího z hvězd. Přesto, že žijeme uvnitř disku je pro vědce stále ještě složité změřit základní parametry Mléčné dráhy, např. určit hmotnost galaxie.

Mezinárodní tým vědců, v čele s výzkumným pracovníkem Kolumbijské univerzity Andreasem Küpperem, se rozhodl využít hvězdy za hranicemi uvedeného disku, které se otáčejí kolem mléčné dráhy jako toky, a tímto způsobem s vysokou přesností “zvážit” Mléčnou dráhu. V nových výzkumech, publikovaných v časopisu Astrophysical Journal, tým ukázal, že takové toky, které se objevily v důsledku rozpadu kulovitých shluků hvězd mohou být využity pro změření nejen hmotnosti naší galaxie, ale i jako kritéria pro určení polohy Slunce v Mléčné dráze. A. Küpper uvádí, že “kulovité shluky jsou kompaktními skupinami složenými z tisíců, někdy několika milionů hvězd, které se zrodily společně když vesmír byl ještě hodně mladý”. Otáčejí se kolem Mléčné dráhy a pomalu se během miliard let rozpadají, ponechávaje za sebou neopakovatelnou stopu.

Výzkumní pracovníci využili data programu dlouhodobého mapování vesmíru SDSS (Sloan Digital Sky Survey), v němž se při tvorbě vše zahrnujícího katalogu hvězd na obloze, v průběhu asi deseti let, proskenovala celá obloha severní polokoule Země. S využitím superpočítače Kolumbijské univerzity vytvořili několik milionů modelů toku v různých variantách Mléčné dráhy. Jako výsledek určili hmotnost Mléčné dráhy v poloměru 60 tisíc světelných let, která je přibližně 210 miliard krát větší než hmotnost Slunce s možnou neurčitostí pouze 20%.

Většina galaxií, včetně naší Mléčné dráhy, má ve svých středech obří černé díry (černé díry - viz zajímavost (1) v první části). Nejmenší supermasivní černé díry, které se vědcům podařilo objevit jsou asi 200 tisíc krát těžší než Slunce. Pro porovnání: “Obyčejné” černé díry mají hmotnost převyšující hmotnost Slunce pouze 10 krát. Ve středu Mléčné dráhy je neuvěřitelně masivní černá díra, jejíž hmotnost je těžké si představit.

Posledních deset let astronomové sledovali aktivitu hvězd na oběžné dráze kolem hvězdy Střelec ‘A’, v husté oblasti, která je ve středu spirály naší galaxie. Na základě pohybu těchto hvězd bylo zjištěno, že ve středu Střelce ‘A’, který je skrytý za hustým oblakem prachu a plynu, je supermasivní černá díra, jejíž hmotnost je 4,1 milionů krát větší než je hmotnost Slunce!

Není to tak dávno, co vědci pozorovali jak se oblak plynu přiblížil k černé díře a byl jejím masivním gravitačním polem roztrhán na kousky. Části toho oblaku byly dírou pohlceny a zbylé části začaly připomínat tenké nudle o délce přes 160 miliard kilometrů!

Kromě existence supermasivní vše pohlcující černé díry se může střed naší galaxie pyšnit neuvěřitelnou aktivitou - staré hvězdy umírají a se závidění hodnou stabilitou přicházejí na svět nové.

Před nedávnem zpozorovali vědci ve středu galaxie ještě něco, a to tok částic s vysokými energiemi, které prolétají galaxií ve vzdálenosti 15 000 parseků (k astronomické jednotce vzdálenosti parsek, viz zajímavost 23). Taková vzdálenost se přibližně rovná polovině průměru Mléčné dráhy. Částice jsou samozřejmě prostým nevyzbrojeným okem neviditelné, avšak pomocí magnetického zobrazení je možné zaregistrovat to, že gejzíry z těchto částic zabírají asi dvě třetiny viditelné části oblohy. Co je za tímto jevem? Milion roků se hvězdy objevovaly a mizely napájeje nekončící tok, směřující k vnějším ramenům galaxie. Sumární energie gejzíru milionkrát převyšuje energii supernovy. Částice se pohybují neuvěřitelnou rychlostí. Na základě struktury toku částic astronomové sestrojili model magnetického pole, které působí v naší galaxii.

Podívejme na se to, jak je to v naší galaxii s tvorbou nových hvězd. Otázkou jak často se nové hvězdy vytvářejí, se vědci trápili po dlouhá léta. Na astronomické mapě se podařilo znázornit oblasti Mléčné dráhy, kde se vyskytuje hliník-26, izotop hliníku, který se objevuje v tom místě, kde se rodí nebo umírají hvězdy. Tak se podařilo zjistit, že každoročně se v naší galaxii rodí sedm nových hvězd a přibližně dvakrát za sto let velké hvězda exploduje a proměňuje se v supernovu.

Naše galaxie - Mléčná dráha - je takřka výrobcem největšího množství hvězd. Když hvězda umírá, vydává do vesmíru suroviny - vodík a hélium. V průběhu statisíců let se tyto částice slučují do molekulárních oblaků, které se nakonec stávají tak hustými, že se jejich centrum bortí a rozpadá pod jejich vlastní gravitací vytvářeje tak novou hvězdu.

Podobá se to svéráznému ekologickému systému, smrt plodí nový život. Částice nějaké dané hvězdy se v budoucnu stanou součástí miliardy nových hvězd. V naší galaxii to probíhá právě tak, proto je v neustálém vývoji. A to může vést k vytvoření nových podmínek, při nichž se zvyšuje pravděpodobnost vzniku planet podobných naší Zemi.

A jak to je v Mléčné dráze s planetami? Nehledě na stálé umírání starých a rození nových hvězd, je jejich počet v naší galaxii spočítán, je domovem přinejmenším asi sta miliard hvězd. Vědci předpokládají, že kolem každé hvězdy se otáčí aspoň jedna planeta nebo více. V našem koutku vesmíru tedy pobývá nejméně 100 až 200 miliard planet. Například planety hvězdy Kepler-32 (červený trpaslík s pěti planetami) se chovají přesně stejně jako exoplanety otáčející se kolem jiných trpasličích hvězd spektrálního typu “M”. Jsou rozloženy přibližně na stejné vzdálenosti a mají podobné rozměry. Soustava Kepler-32 je tedy jakousi typovou soustavou pro naši galaxii.

A jak je tomu s planetami podobnými naší Zemi? Je-li v naší galaxii přes sto miliard planet, bude zajímavé kolik z nich se podobá Zemi. Ukazuje se, že nemnoho. Jsou desítky různých druhů planet - plynové giganty, planety-pulsary, bouřliví trpaslíci a planety, na které z jejich oblohy padá déšť z roztaveného kovu. Planety, které sestávají z kamenných hornin mohou být příliš daleko od hvězdy nebo příliš blízko k hvězdě, proto jsou Zemi sotva podobné.

Výsledky posledních výzkumů ukázaly, že se v naší galaxii vyskytuje více planet pozemského typu, než se dříve předpokládalo - 11 až 40 miliard. Vědci vzali jako příklad 42 tisíc hvězd podobných našemu Slunci a začali hledat exoplanety, které se kolem nich mohou otáčet v zóně, kde není příliš horko, ani příliš zima. Bylo nalezeno 603 takových exoplanet, a z nich 10 odpovídalo kritériím hledání.

Na základě analýzy získaných údajů o hvězdách, vědci prokázali existenci miliard planet podobných Zemi, které pouze čekají na oficiální objevení. Teoreticky jsou tyto planety schopné udržovat teplotu v mezích potřebných k tomu, aby na nich mohla existovat voda v kapalném stavu, která může umožnit vznik života.

Stručně o makrokosmu a mikrokosmu (26)

Makrokosmos a mikrokosmos, jinak též “velký svět” a ”malý svět” - dvě základní oblasti materiálního světa, které se kardinálně liší charakterem svých zákonitostí. Současné představy o makrosvětě a mikrosvětě se utvořily během formování kvantové teorie a pochopení jejího smyslu. Objekty zkoumání “předkvantové” fyziky tvoří makrosvět, a objekty na jejichž základě se rozvíjí kvantová teorie tvoří mikrosvět. Kvantová teorie vznikala jako teorie struktury a vlastností atomu a procesů probíhajících v atomovém měřítku. Nyní je základem fyziky elementárních částic.

Z hlediska představ klasické fyziky se zákony kvantové fyziky ukázaly jako velmi divné a paradoxní, což vedlo k vytvoření koncepce zvláštního, svérázného fyzického světa. Existuje mínění, podle něhož je kvantová teorie “plodem lidské mysli, který více než jakýkoli jiný vědecký úspěch prohloubil a rozšířil naše chápání světa” (význačný americký teoretický fyzik rakouského původu Victor Frederick Weisskopf, “Physics in the Twentieth Century: Selected Essays”, Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 1972).

Nejdůležitějšími zvláštnostmi kvantových představ, umožňujícími mluvit o zvláštním světě fyzikálních jevů jsou vlnově-korpuskulární dualizmus, principiálně pravděpodobnostní charakter procesů mikrosvěta a relativita vlastností mikroobjektu určených na makroúrovni. Proniknutí vědy do oblasti mikroprocesů historicky vedlo k vypracování klasické statistické fyziky, a analýza hlubinných struktur dědičnosti zase k vytvoření genové teorie. Důkladné poznání atomu umožnilo zrod kvantové teorie, vědecké oblasti současné moderní fyziky zcela fundamentálního charakteru.

.