Jelikož je astronomie docela obsáhlá věda, budu se nejdříve zabývat jednotlivými objekty, které maturitní otázkapravděpodobně vyžaduje a potom vytvořím všeobecné shrnutí.
Slunce
Vzdálenost této hvězdy od Země je pouhých 150 mil. kilometrů. Tato vzdálenost je označována jako AU (neboli astronomic unit-astronomická jednotka). S touto jednotkou vzdálenosti se budeme setkávat více, protože se pomocí ní udávají vzdálenosti uvnitř Sluneční soustavy.
Jakékoli změny v toku energie ze Slunce mohou změnit klima na Zemi, nebo alespoň Zemi nějak ovlivní. Například v severní Americe v roce 1987 způsobila Sluneční bouře přerušení dodávek elektřiny. Energie se k nám může dostávat v dvojím stavu. Ten první je všeobecně oblíbený a nazývá se záření. To obsahuje vlnové délky od tisícin nanometru až po metry. Ten druhý, neoblíbený zvláště u energetiků se nazývá Sluneční vítr. Je to proud protonů a elektronů, které jsou vyvrhovány Slunečními protuberancemi. Zatímco světlo potřebuje na cestu k nám něco přes 8 minut, sluneční vítr se k nám „belhá“ asi 10 dní.
Změny ve sluneční atmosféře mají cyklický průběh. Celkově se Slunce opakuje každých 11 let. Vždy, když se objeví chladnější sluneční skvrny, sluneční aktivita poklesne. Tehdy se zmírní sluneční vítr, protuberance jsou menší, Slunce ochladne a my se můžeme těšit na zasněžené zimy. Opak nastane při zvýšení aktivity. To se v atmosféře díky větru objevují polární záře, kosmonauti nesmí z modulu, protuberance šlehají několik milionů kilometrů vysoko a my se těšíme na bláznivý rok, jaký byl letos (pro příští generace: rok 2000 byl opravdu vřelý…).
Uvnitř
Úplně dole tam kam nikdo nedohlédne, ale tam, kde se rodí světlo se nachází Heliové jádro. Zde probíhají termonukleární reakce, které zajišťují slušnou výkonnost naší žárovky (za sekundu ztrácíme asi 600 milionů tun vodíku). Tyto reakce radši přenecháme fyzikům. S jistotou však můžeme tvrdit, že teplota se blíží k 15 milionům °C.
O něco výše se nachází vodíková vrstva. Než energie vzniklá v jádře dorazí na povrch, mnohokrát se pohltí, rozloží a opět vyzáří a trvá to okolo milionu let. Od vodíkové vrstvy je přejata obrovskými víry hmoty a přenesena o patro výš. Jev který tyto víry tvoří na povrchu se nazývá granulace.
Vně
Nyní se energie dostává do fotosféry-první viditelné sféry. Tato vrstva je pouhých 500 kilometrů široká a má teplotu 5500 °C.
O kousek výše se nachází chromosféra. Tato vrstva má teplotu kolem 15 000 °C. Ta je vidět pouze pár vteřin při zatmění Slunce společně s korónou, která má narůžovělou barvu a teplotu okolo 2 000000 °C v blízkosti Slunce. Nicméně ruku byste si asi nespálili, protože pravděpodobnost srážky vaší ruky s částicí je minimální díky hustotě nižší než je dnešní laboratorní vakuum.
Další jevy
Slunce je samozřejmě plynné. To mu vytváří ideální podmínky v dělání věcí pro nás nepřirozených. Například, rotace na rovníku (1 otočka za 25 dní) je rychlejší než rotace na pólech (1 otočka za 35 dní). Důsledek tohoto otáčení je deformace magnetického pole, což má za následek zvyšování aktivity. Další utilitkou je vzedmutí a sestup povrchu asi každých pět minut. Slunce tak vibruje jako zvon.
Co se týká životnosti, tato hvězda funguje už 5 miliard let a dalších 5 miliard fungovat bude, proto nemusíte mít strach, že každou chvíli zhasne.
Merkur
Pokud hledáte ideální planetu na opalování, pak jste ji našli. Díky vzdálenosti od Slunce pouhých 58 milionů kilometrů (0,387 AU) můžete chytit bronz během pár sekund. Povrchová teplota se střídá mezi 430 a –180 stupni °C, což přiláká i ty, kteří chtějí během 116 pozemských dnů lyžovat, opalovat se a zase lyžovat. Během dvou let tu totiž proběhne jeden den. Hmotnosti a další informace v tabulce. Bývalá atmosféra byla odfouknuta slunečním větrem a teď tu je akorát atmosféra tvořená převážně sodíkem, který při této teplotě sublimuje.
Je tu mnoho kráterů od meteoritů a mnoho útesů. Útesy vznikly smršťováním planety při chladnutí, kdy se jednotlivé vrstvy prasklinami sesouvaly ke středu.
Venuše
Venuše je Zemi velmi podobná planeta. Přibližně stejná hmotnost a hustota dávaly vzniknout myšlence o místním ráji. V tomto ráji byste asi byli rozleptáni (směsí kyseliny sírové a vody). Pokud to ne, rozdrtil by vás tlak 95 atmosfér. Dorazí vás teplota o síle 480 °C. V roce 1970 odolávala sonda asi hodinu.
Venuši můžeme spatřit jako jasný objekt před východem a po západu Slunce, nejčastěji jako srpek. Rotace je poněkud naopak vzhledem k rotaci ostatních planet.Další údaje jsou uvedeny v tabulce.
Mars
Planeta podobná Zemi, oblíbená u spisovatelů Sci-fi. Život zde zatím nebyl objeven, nejde ale také vyloučit. Věnujme se ale datům technickým.
Povrch je rozbrázděn koryty a navršen sopkami. Voda zmizela do oblastí polárních čepiček a pod povrch. Sopky jsou docela patrné. Ta nejvyšší na planetě, ale i ve sluneční soustavě se jmenuje Olympus Mons (27 km) a je třikrát vyšší jak Mount Everest. Údolí Marineru (to je to největší, přes rovník) je 600 km široké a hluboké více jak 8 km.
Na povrchu je kamenná poušť smíchaná s pískem. V periheliju se povrch mírně zahřeje a planeta se potom celá zahalí do prachových bouří. Tehdy na ní není nic vidět.
Kolem planety obíhají dva měsíce. Phobos a Deimos (neboli Strach a Hrůza). Zajímavostí je, že oba dva obíhají přesně nad rovníkem, což je v přírodě nezvyklé.
Pásmo asteroidů
Mezi drahami Marsu a Jupitera se nachází pás kamínků (od velikosti milimetrů, až po Ceres o průměru 913 km). Jde v podstatě o zbytky z dob začátků soustavy, kdy se asteroidy formovaly po celé šíři a tohle z nich zbylo. Sem tam řady těchto zbytků ještě více prořídnou po tom, co si některý z nich vybere za oběť Jupiter. Ony sebou nechají škubat docela všemožně, a tak se často proletí směrem ke Slunci-samozřejmě kolem nás. Dál budu říkat jenom zajímavosti.
Nejtmavší: 95 Arethusa je tmavá jako uhel.
Největší přiblížení k Zemi: 1991 BA, 170 000 km.
Největší přiblížení ke Slunci: Icarus a Phaeton. Oba se dostanou blíž než Merkur.
Nejvzdálenější planetka: nejspíše Chiron, objeven v roce 1977, celá dráha mezi Saturnem a Uranem. Průměr asi 200 km.
Planetka s měsícem: Ida.
Další pás se nachází za Neptunem. Byl objeven v roce 1993, ale moc o něm zatím nevíme.
Jupiter
Jupiter je největší planetou ve sluneční soustavě. Je složen z vodíku (85%) a helia (14%). Tmavé a světlé pásy jsou výsledkem příměsí methanu, amoniaku, síry fosforu a dalších prvků. Jádro Jupitera je tvořeno pevným skupenstvím vodíku, který má v tomto stavu některé vlastnosti kovů. Kolem této slupky je samozřejmě moře kapalného vodíku a helia. Nahoře je pak atmosféra.
Jupiter není tak stálý jako Země. Neustále jsou v něm nějaké bouře (například velká skvrna je pozorována více než 300 let). A samotný Jupiter se smršťuje. Je to dokázáno tím, že Jupiter vyzařuje teplo dvakrát víc, než od Slunce přijímá. Je to dáno právě smršťováním, při kterém toto teplo vzniká. Dalo by se tedy říci, že Jupiter je vlastně hvězda, protože si sám vyrábí teplo, ale ani tento výraz není správný. Neprobíhají v něm žádné termonukleární reakce. Pro tyto objekty má astronomie název bílý trpaslík.
Jupiter se velmi rychle otáčí. Jednou za 10 hodin. Protože je plynným obrem, každá šířka se otáčí různou rychlostí. To má za následek vytváření pásů tak, jak je známe z fotek.
Kolem Jupitera krouží nejméně 16 měsíců. Největší v naší sluneční soustavě se jmenuje Ganymed a je větší, jak Merkur. Má průměr 5262 kilometrů a je pokrytý ledem. Callisto je téměř stejně velký jako Ganymed a je nejtmavší z Jupiterových měsíců. Europa je nejsvětlejší ze všech a je tvořena z jedné pětiny vodou, která vytváří 100 kilometrů silnou ledovou pokrývku. Ta odráží světlo stejně, jako oblaka na Venuši.
Io je měsíc ze všech nejzajímavější. Je černý, rudý a žlutý. Tato barevnost je způsobena sírou, která je vyvrhována ze sopek do výšky 200 kilometrů rychlostí až 1000 m/s. Část tedy uniká a nachází se v prstenci, který obklopuje Jupiter. Energii na tyto procesy získává díky tomu, že je tak blízko Jupitera. Slapové síly způsobují v jádru Io velké tření a tady vzniká teplo pro sopečné procesy.
Jupiter má nejméně dalších 8 měsíčků, které ovšem jsou spíše planetky zatoulané příliš blízko k tomuto obrovi. Samozřejmě, jako kolem každého správného plynného obra, jsou i kolem Jupitera tři „drobné prstence“. Ty objevila sonda Voyager I.
Saturn
První, co všechny pozorovatele na této planetě nejspíš všechny zaujme a zajímá jsou prstence. Tři hlavní jsou viditelné velkými dalekohledy. Díky naklonění o úhlu 29° se prstence jakoby rozevírají a zavírají (tj. mění vůči nám svůj vzhled). Mají průměr 400 000 kilometrů a šířku pár desítek metrů.
Jak prstence vznikají? Pokud se planeta přiblížila na vzdálenost menší než bezpečnou, gravitační síla planetu roztrhala. Tato síla se nazývá slapová síla. Funguje to tak, že na bližší straně planety je gravitace silnější, jak na straně vzdálenější. Tento rozdíl sil způsobuje pnutí, díky kterému planeta může rozpraskat nebo se přímo rozdrtí.
Voyager zjistil, že každý prstenec se skládá z velkého množství prstenečiníčků. Je to vlastně s pomocí Saturnových měsíců, které některé dráhy jednoduše zakážou.
Co se týká měsíců, stojí za zmínku dva. Titan je Saturnova největší družice a je větší jak Merkur. Je nejspíš tvořen rovným dílem vodou a horninou a má hustou atmosféru srovnatelnou se smogovou situací například v Praze (samozřejmě bez kyslíku). Tlak je podobný tomu na Zemi, a kdyby nebylo povrchové teploty –180°C, smoguodolní měšťané by mohli začít osidlovat. Podnebí by bylo též podobné, ale místo vody by pršel methan.
Uran
Uran je taková další zajímavá planeta. Opět plynný obr, modrý díky vysokému obsahu methanu, prstenec, který byl objevený náhodou (ostatně jako všechno v astronomii). Astronomové tehdy chtěli vědět víc o atmosféře této planety, a tak pozorovali průchod Uranu před jasnou hvězdou. Jenže ta hvězda před a po průchodu párkrát zablikala, a tak na to přišli. V jeho okolí se nachází 5 velkých měsíců a 10 malých měsíčků. Nejzajímavější je Miranda. Je celá rozpraskaná a poničená, jakoby váza spadla ze stolu a slepoval ji nějaký politik. Prostě, nejspíš do ní narazil větší objekt velikosti nadměrného šutru a rozdělil ji na víc částí. Ty se pak se štěstím dobrodruha poslepovaly pomocí vlastní gravitace dohromady.
Zřejmě ani Uran nebyl ušetřen nárazů. Je totiž natočen osou ke Slunci, a tak se po dráze jakoby válí. I jeho doba oběhu je dlouhá (a s dalšími planetami se bude zvyšovat). Pokud o někom řeknete, že se dožil uranského roku (na rozdíl od uherského), znamená to úctyhodných 84 let.
Neptun
Nalezli jej dřív než jej spatřili. Vypočítali si totiž jeho polohu v prostoru podle odchylek Uranu a podle výpočtů jej potom skutečně nalezli na předpokládaném místě oblohy.
Neptun je stejně velký jako Uran a barvu má taky podobnou. Teplota je přibližně –213°C, což je více než u Uranu a to díky vnitřnímu teplu. Neptun vyzáří 3x více energie, než od Slunce přijme. Voyager 2 nalezl poblíž rovníku velkou skvrnu, jež je obdoba Jupiterovy velké červené skvrny. Jsou zde také chomáčovitá mračna podobná pozemským cirrům. Některé z mraků tvoří zmrzlý methan.
Neptunova družice Triton je větší než Měsíc. Má dusíkovou atmosféru jako Země a skládá se ze tří desetin z vody a sedmi desetin z hornin. Jsou tu taky sopky, které chrlí vodu a led.
Pluto
Stejně jako můžou existovat dvojhvězdy, vyskytují se i dvojplanety. Typickým příkladem je Pluto. Jeho měsíc je od něj vzdálen 20 000 km a tak Pluto s Charonem vypadají, jako dvojice trpasličích planet. V zimě dosahuje teplota –230°C a v létě se vyšplhá na –200°C. Má velmi tenkou atmosféru, která v zimě přimrzá.
Kuiperrův pás
Na okraji sluneční soustavy existuje prstenec malých planetárních objektů. Těchto objektů, velkých 100 – 200 km bylo nalezeno několik a Pluto mohlo kroužit v tomto pásu. Mohl z něj být Plutem zachycen Charon a Neptunem Triton. Tyto planetesimály jsou zbytkem materiálu, ze kterého se vytvořily planety. Mnohem dál, asi ve vzdálenosti jednoho světelného roku se nachází Oortův oblak komet. Tady toho na objevení čeká ještě dost, ale žádná další planeta tu už asi nebude. Počet planet na 10 asi nezaokrouhlíme.
Komety
Komety měly tu smůlu, že se zjevovaly vždy, když mělo být nějaké neštěstí. Proto se jich lidé báli, zaklínali je a jinak se jich snažili zbavit. Též se dříve myslelo, že komety jsou atmosférickými jevy.
Dnes naštěstí víme, že podstata komet je trochu výrazně jiná. Komety jsou zbytky po zrození naší sluneční soustavy. Jsou tvořeny ledem z látek, jako je zmrzlá voda methan čpavek a oxid uhličitý. Touto směsí jsou obaleny balvany, hrudky kovů a hrubý prach. Po desítkách či stamilionech let se vynořují z hlubin vnější planetární soustavy, aby tam po zazáření a vytvoření ohonu opět zmizely a kromě úchvatných obrázků a dojmů nám nic nenechaly.
Kometa sama o sobě je balvan. Takový větší, celý černý a s malými krátery. Když se kometa přiblíží ke Slunci asi na úroveň Jupitera, začne ji Slunce zahřívat a methan, voda a amoniak, který je uložen v pevné podobě začne sublimovat. Páry jsou od Slunce odháněny slunečním větrem. Proto jsou vždy odkloněny od Slunce.
Meteory a meteority
Ačkoli by se mohlo zdát, že je to to samé, není to pravda. Meteor na Zem nikdy nedopadne. Buďto shoří anebo mine. Meteorit dopadl na zem (Zbytek po něm je například velký kráter v Arizoně, nebo Mexický záliv).
Často jsou viditelné meteorické roje. Nejdůležitější jsou v tabulce. Když země prolétá takovýmto rojem, můžeme vidět 75 meteorů za minutu, při super podmínkách i stovky meteorů za minutu. Tomu standartu odpovídají třeba Perseidy (vycházejí jako by ze souhvězdí Persea).
Měsíc, Země a jejich pohyby
Asi první věc, které si naši předkové všimli byl jev, kterému se říká střídání dne a noci. Od předchozích kultur se lidé domnívali (a někteří se domnívají dodnes), že Slunce krouží kolem Země. Tato myšlenka byla Koperníkem a jinými upálenými učenci vyvrácena a nám zbyla jen otázka, na kterou stranu se Země otáčí. Ano, správně. Otáčí se na východ.
Ta druhá jim přišla na mysl tehdy, když měli migrénu a dlouhé noci nespali. Pokud nepršelo, tak si všimli měsíce. Ta proměna jim zřejmě taky nešla na mysl. Na památku tedy vznikl druhý přirozený časový údaj.
Ta třetí je už o tom donutila přemýšlet sama, protože se museli různě oblékat, popřípadě stěhovat jinam.
Máme tedy shrnuty tři základní jevy. To, že střídání dne a noci je zapříčiněno rotací Země je doufám všem jasné.
Jev druhý má původ v přirozené družici naší matičky Země. Dřív se to vysvětlovalo třeba tím, že lunu něco žere, ale ona zase doroste, atd. Dnes víme, že Měsíc Zemi obíhá. Jelikož však paprsky Slunce cestují stále stejným směrem a neosvětlují měsíc pouze z jedné strany, vidíme místo, které je odstíněno a vypadá to, že se to místo někam ztratilo.
Ovšem vztah Země a Měsíce je poněkud složitější. Země si měsíc poněkud zastavila. Druhou stranu uvidíte maximálně zprostředkovaně. Nikdy vlastním okem. Měsíc sám o sobě působí také jako brzda, protože když vzedmouvá hladiny oceánů a hmota vod se nerada rychleji přesouvá, tak nás brzdí. Těšte se na delší víkendy. To vzedmouvání se nazývá příliv a odliv. A střídá se po šesti hodinách (To je tím, jak se Země otáčí) a několika minutách (To je zas tím, jak obíhá měsíc).
Samozřejmě kvůli složitosti nejen Měsíc tvoří vzdouvání. Je do toho ještě zapojeno Slunce (i když méně). Pokud je Slunce a Měsíc v zákrytu, jejich gravitační síly se sečtou a příliv s odlivem jsou mohutnější. Pokud jsou jakoby v pravém úhlu, výsledek je opačný.
Vznik měsíce se datuje na 4,65 miliardy let před Kristem. Tehdy planeta velikosti Marsu narazila na Zemi a odštípla z ní kus rozžhavené horniny, který se posléze zformoval do dnešní podoby (ovšem bez kráterů, hor a lávových polí) ve vzdálenosti přibližně 384 000 km.
Další jev, který se odehrává velice vzácně je zatmění. Buďto Země zastíní Měsíc – pak je to zatmění Měsíce a to je vidět odevšad, nebo Měsíc zastíní Zemi. Pak ovšem tento úkaz vidí jen vyvolení v pásu, který Měsíc vytyčí svým stínem. Samozřejmě průběh stínu nemůžeme vidět, protože je odstupňovaný. Rozumí se tím to, že Slunce je od nás vidět jako kotouč a tím pádem pokud Měsíc zakryje jen část, Slunce bude svítit tím zbytkem (i když se to bude jevit jako svit měsíční, protože toto světlo moc nezahřeje).
Ten třetí pohyb je pohyb kolem Slunce. Je zajímavostí, že Země Slunce oběhne jednou za rok. Jak ovšem naši předci přišli na jednotku rok? Podle ročních období. A čím jsou ta způsobena? Sklonem osy rotace Země. Tím, že je tato osa skloněna, v průběhu roku dopadá světlo v okamžiku nejvyšší polohy Slunce na nebi vždy pod jiným úhlem. Jiný úhel dopadu ovšem znamená jiné množství energie dopadajícího na metr čtvereční. To má za následek jiné zahřátí povrchu na jinou teplotu ovzduší a tedy i počasí.
Země se jako všechny ostatní planety pohybuje po elipse blízké kružnici. Slunce samozřejmě není přesně ve středu. Proto můžeme definovat dvě polohy Země. Perihelium a Afelium. Perihelium je místo blíž a planeta letí rychlejší, afelium dál a planeta je pomalejší.
Samozřejmě jsou zde i dlouhodobé speciální pohyby. Speciální pohyb může být třeba změna polohy osy otáčení. To mělo za následek dobu ledovou.
To, co jsem ještě neřekl
Průzkumem a porozuměním vesmíru se zabývá astronomie. Tato věda studuje vše, co se ve vesmíru nachází. Prach a plyn, planety a komety, měsíce, Slunce a další hvězdy (živé, či mrtvé), naši i jiné galaxie.
Naše místo se nachází v galaxii, kterou nazýváme Mléčná dráha. Pokud bychom chtěli k nejbližší galaxii, museli bychom urazit vzdálenost kolem 2 000000 světelných let.
Naše galaxie obsahuje kolem 100 miliard hvězd. Slunce je od středu vzdáleno asi 25 000 světelných let. Průměr je 100 000 světelných let. V šířkách našeho Slunce má průměr několika stovek světelných let. Galaxie má 4 ramena, která se podle souhvězdí, kde se nacházejí jmenují: rameno Persea, Orionu, Střelec-lodní kýl a rameno Labutě. My se nacházíme v rameni Orionu. Do středu galaxie se bohužel podívat nemůžeme, protože je zastřeno rouškou černé hmoty. Jinak by byl svit tak silný, že by jste si mohli číst bez světla i v noci.
Většina hmoty není viditelná. Nejde ani o prach, ani o mlhovinu. Může jít o planety nebo černé díry, můžou to být tajemné, dosud nepopsané částice. Zatím platí, že 9/10 hmoty je neviditelných.
Ve středu je zřejmě velká černá díra, která to tu drží pohromadě. Ohromná hmota je soustředěna ve velikosti Jupitera a energii si vyrábí přitahováním další hmoty. Jednou pohltí celou galaxii. Hezké sny.
Nutno podotknout, že kolem nás obíhají Magellanova mračna. Větší oblak oběhne naši galaxii za 2,5miliardy. Letí tedy úžasnou rychlostí. Tato rychlost není ale dost velká a tak je trhán slapovými silami naší galaxie na kusy a vytváří ohromný chvost, který padá ke středu. Za 10 miliard let ho úplně spolkneme.
Nejsilnější zářivé jednotky ve vesmíru se nazývají kvasary. Jsou to obrovské černé díry obklopené velkým množstvím hmoty. Jak směs krouží kolem centra, přibližuje se k němu a vnitřní části krouží rychleji jak vnější, zahřívají se třením jednotlivých pásem a vzniká světelná energie, která v úzkém kuželu svítí ven. Pokud takovýto kužel míří na nás, potom můžeme tento objekt vidět i ze značné vzdálenosti. Až 15 mld. let.
Bílý trpaslík je hvězda, která umírá. Už odvrhnula svůj obal a zbylo vlastně pouze jádro, které svítí z tepelných zásob.
Černý trpaslík je bílý trpaslík bez energie.
Neutronová hvězda je ještě více zhuštěný trpaslík. Je pozůstatkem větší hvězdy a jde vlastně o obří jádro složené z neutronů (došlo k vtlačení elektronů do jádra).
Pulsar je neutronová hvězda, která při vysokých otáčkách (je zachován hybný moment hmoty z doby, kdy tato hvězda svítila) vysílá kužel světla (je to dáno magnetickým polem, kde kužel vysílá). Pokud je kužel namířen k nám, zaznamenáváme problikávání (ty nejrychlejší v milisekundách).
Dvojhvězdy jsou vlastně dvě hvězdy pohromadě.
Supernova je stadium hvězdy na sklonku života. Hvězda o hmotnosti vyšší, než 1,4 hmotnosti Slunce začne ke konci života spalovat vodík kolem jádra, což má za následek expanzi materiálu v okolí jádra. Zářivý výkon je pak roven výkonu celé galaxie. Pak může být vidět ve dne i po několik dní či týdnů.
Černá díra zde už přestávají vtipy. Dojde k nezadržitelnému zhroucení hvězdy a černá díra si už zachová jenom spin, náboj a gravitaci. Donedávna panoval názor, že z černé díry nemůže nic uniknout. Kvantová mechanika ovšem přišla na procesy, které dokáží díru odpařit. Tento proces ovšem trvá miliardy let.
24. prosinec 2007
6 346×
3352 slov
