333 největších záhad vesmíru

333 největších záhad vesmíru

Kolik by člověk vážil ve středu Země?

Vzpomeňme si na sci-fi snímek Total Recall, remake z roku 2012. Svět se po chemické válce rozdělil na dvě teritoria, jež odpovídají dnešní Austrálii a Evropě, přičemž lidé z Kolonie (Austrálie) cestují za prací do Spojené federace Británie gravitačním výtahem skrz střed Země. V centru planety se výtah vždy na chvíli zastaví a kabina se otočí, neboť se tam mění gravitace.

Co by se však stalo, kdyby cestující v tu chvíli opustili sedačky? Zažili by stav beztíže.

Pocit tíže – složený efekt gravitační a odstředivé síly – totiž závisí na hmotnostech dvou těles a jejich vzájemné vzdálenosti. Kdekoliv na povrchu Země je rozhodující většina hmoty působící gravitačně v jednom směru, který nazýváme „dolů“. Avšak v centru planety panuje jiná situace, neboť Země je sféricky přibližně symetrická. V samotném gravitačním středu se tedy gravitační síly působící ze všech směrů vzájemně vyrovnávají, a člověk by tam tudíž pociťoval „tíhu“ na všechny strany, celkově by se však nacházel ve stavu beztíže.

8

333 největších záhad vesmíru

Měsíc Věrný souputník naší domovské planety a jediná známá přirozená družice Země.

Měsíc prozatím navštívilo dvanáct lidských průzkumníků 18

Měsíc

Za jak dlouho se Měsíc odpoutá od Země?

Měsíc Zemi provází už od jejího raného mládí. Podle některých názorů přitom měla přítomnost tak velkého a hmotného souputníka zásadní vliv na vznik a vývoj života na naší planetě. Na základě dlouhodobých přesných měření bylo určeno, že se v důsledku slapových sil zemská rotace zpomaluje. Jednou za několik let se proto vkládá tzv. přestupná sekunda, tudíž příslušný den má místo obvyklých 86 400 sekund o jednu víc.

Kvůli zpomalování rotace Země se však Měsíc od naší planety pozvolna vzdaluje – v současné době asi o 3,8 cm za rok. V dávné minulosti se proto nacházel mnohem blíž. Popsaný proces ovšem zřejmě nebude probíhat donekonečna: Postupně se zpomalí a v budoucnosti se zcela zastaví – slapové síly totiž v čase slábnou v důsledku vzdalování Měsíce. Země zkrátka o svůj přirozený satelit nepřijde. Teoreticky může nastat situace, že k sobě budou obě tělesa natočena stále stejnými polokoulemi, podobně jako Pluto a Charon.

19

333 největších záhad vesmíru

Slunce Naše hvězda, tvořící střed Sluneční soustavy, je stará zhruba 4,6 miliardy let. Svítit však bude ještě 5 až 7 miliard roků, než spotřebuje své zásoby vodíku

Proč je koróna teplejší než „povrch“ Slunce?

Jak je možné, že sluneční chromosféra (deset tisíc stupňů) a koróna (milion a více stupňů) jsou teplejší než fotosféra (4 500 stupňů v tzv. teplotním mi­ nimu), ležící pod těmito vrstvami? Z termodynamických zákonů je zřejmé, že dodatečné „teplo“ se nemůže do vyšších vrstev přenášet konvenčními pocho­ dy – vedením, zářením nebo konvekcí.

Za ohřev koróny je zřejmě odpovědná kombinace jevů souvisejících s vypí­ najícím se magnetickým polem. Podél smyček tečou mohutné elektrické proudy, z nichž se uvolňuje jouleovské teplo; do vyšších vrstev atmosféry se prostřednic­ tvím magnetického pole šíří množství mechanických vln (magnetozvukových, alf­ vénovských a dalších), jež se vysoko nad povrchem rozpadají a předávají energii okolnímu plazmatu. Ve vyšší atmosféře dochází rovněž k množství magnetických zkratů – rekonexí -, které mohou také okolní plazma ohřívat. I přes pokrok v mi­ nulých letech, související s rozvojem matematických modelů a lepším pozorová­ ním, však tato otázka nebyla dosud uspokojivě zodpovězena.

32

Slunce

33

333 největších záhad vesmíru

Jak by vypadala hvězdná obloha na Marsu?

Lidé zatím neměli možnost pozorovat oblohu z povrchu rudé planety. To se poštěstilo jen několika automatům, které na Marsu přistály. Jaký by se nám tam naskytl pohled? Hvězdná obloha na Marsu se od té pozemské příliš neliší. Z hlediska vesmírných vzdáleností se rudá i modrá planeta nacházejí prakticky na stejném místě: Rozdíly v polohách vzdálených hvězd tak sice mohou být oproti jejich pozici na pozemském 54

nebi měřitelné, ale tato změna v každém případě zůstává mimo rozlišovací schopnost lidského oka. Tisknout nové hvězdné mapy by proto bylo zbytečné.

Odlišnosti na Marsu přirozeně panují, pokud jde o vzhled blízkých objektů. Slunce se nachází asi o polovinu dál, má zhruba dvoutřetinový zdánlivý rozměr a poskytuje pouze 45 % záření ve srovnání se zemským povrchem. Na marsovském

Planety zemského typu

nebi také chybí Měsíc. Planeta má sice dva přirozené satelity, Phobos a Deimos, ale jejich rozměry jsou ve srovnání se souputníkem Země zanedbatelné.

Větší Phobos vypadá jako brambora o rozměru kolem 20 km a oběhne Mars jednou za osm hodin, tedy rychleji, než se planeta otočí kolem své osy. Vychází tudíž na západě a po čtyřech hodinách zapadá na východě. Nachází se zhruba 6 000 km od povrchu rodného tělesa a jeví se jako plošný objekt s rozměrem odpovídajícím asi třetině Měsíce. Menší Deimos má opět nepravidelný tvar, dosahuje velikosti okolo 10 km

a oběhne planetu za 30 hodin. Zdánlivě se proto pohybuje po obloze „správně“, tj. od východu k západu. Krouží však ve vzdálenosti přes 23 000 km a vypadá pouze jako jasný bod – podobně jako Venuše na pozemské obloze.

Co se týče planet, nejjasnější zůstává na marsovském nebi právě Venuše s maximem kolem −3,2 magnitudy. Země se ve společnosti Měsíce jeví jako dvojtěleso a její jasnost se mění od −2,5 do +0,9 mag podle fáze. Vnější planety, tj. Jupiter a další, jsou v opozici o něco jasnější než při pohledu ze Země, nezkušené oko si však rozdílu nejspíš nevšimne.

55

333 největších záhad vesmíru

Hřeje Jupiter?

Už od počátků pozorování planet v infračervené oblasti astronomové vědí, že plynní obři jsou zdrojem vlastního záření, nesvítí tedy výhradně odraženým slunečním světlem. Výrazný přebytek vykazují právě v oblasti infračerveného, tedy tepelného záření. Konkrétně Jupiter vysílá do okolí asi dvojnásobek energie, než obdrží od Slunce.

Přebytek vzniká v důsledku velmi pomalého gravitačního smršťování, při němž se uvolňuje potenciální energie plynu. Tzv. Kelvinova-Helmholtzova kontrakce představuje významný zdroj ohřevu niter protohvězd a po celou životní dobu se uplatňuje také u hnědých trpaslíků nebo právě u obřích plynných planet.

Plynní obři

Kde končí atmosféra plynných obrů?

O vnitřní struktuře plynných obrů se v odborných kruzích stále vedou velké debaty. Jedno však mají různé modely společné – a to výrazné gravitační rozvrstvení, které je dáno vzájemnou přitažlivostí jednotlivých částeček planety. Obecně vzato hustota a tlak látky roste s hloubkou a maxima dosahuje v samotném centru obra.

Průběh těchto funkcí však může být se vzdáleností od středu různě strmý.

Většinou platí, že ve vnějších vrstvách – tedy v těch, které bychom označili za atmosféru – je průběh těchto stavových veličin mírný, a tudíž nelze jednoznačně stanovit hranici, kde atmosféra „končí“. Nejčastěji si vypomáháme ještě dalšími faktory, například její průzračností v optickém oboru. Kombinací těchto příznaků je potom možné určit jakousi hranici planetární atmosféry, rozhodně to však neznamená, že dál od planety je vakuum.

75