Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 15 – vyšlo 12. dubna, ročník 2 (2004) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

15/2004

Jarkovského jev u planetky Golevka

Jiří Kožík

Je tomu již více než století, kdy dnes již téměř zapomenutý ruský inženýr Jurij Jarkovski navrhl, že dynamika pohybu malých těles sluneční soustavy může být ovlivněna absorpcí záření na přivrácené straně u Slunce a tepelným vyzařováním na straně odvrácené. V padesátých letech dvacátého století byla tato myšlenka poprvé detailně propracována, na přelomu tisíciletí provedla podrobné výpočty skupina českých vědců vedená prof. D. Vokrouhlickým z Astronomického Ústavu University Karlovy a v květnu 2003 byl tento jev poprvé pozorován radioteleskopem v Arecibu u planetky Golevka .

Radioteleskop Arecibo vyplňující celé údolí. Průměr antény je 304 metrů.

Jurij Jarkovski - dnes částečně zapomenutý ruský inženýr polského původu (1844-1902), který kolem roku 1900 navrhl, že dynamika malých těles sluneční soustavy je ovlivněna příjmem záření a vlastním tepelným vyzařováním. Jev po něm pojmenoval v roce 1951 E. J. Öpik, který se v té době problematikou intenzivně zabýval. Golevka (1991 JX) - planetka s  pořadovým číslem 6489. Byla objevena Halleovým dalekohledem na Mt. Palomaru  v roce 1991. Oběžná perioda kolem Slunce je 4 roky, poloměr planetky 0,5 km. Planetka se dostává do těsné blízkosti Země a její trajektorie ve Sluneční soustavě se mění. NEA (Near-Earth Asteroids) - blízkozemní planetky, objekty na drahách s velkou poloosou menší než 1,3 AU. Předpokládá se, že jsou to jádra komet a tělesa vymrštěná z hlavního pásu planetek mezi Marsem a Jupiterem. Řadí se do tří skupin podle nejznámějších zástupců: Amor, Apollo, Aten. Odtud také označení planetky typu AAA. PHA (Potentialy Hazardous Asteroids) - potenciálně nebezpečné planetky. Jejich dráhy se přibližují na vzdálenost menší než 0,05 AU (dvacetinásobek střední vzdálenosti Země - Měsíc) k dráze Země a jejichž průměr je větší než cca 150 metrů (taková tělesa již mohou při pádu do oceánu způsobit přílivovou vlnu). AU - Astronomická jednotka, střední vzdálenost Země od Slunce, přibližně 150 000 000 km. NASA JPL (NASA Jet Propulsion Laboratory) - oddělení NASA zabývající se konstrukcí raketových pohonů. Arecibo - nejvýkonnější radioteleskop světa, ostrov Portoriko. Průměr antény 304 metrů, anténa vyplňuje celé údolí. Povrch tvoří 40 000 hliníkových desek. Postaven v roce 1963. Objevy: první extrasolární planeta, změřění periody rotace Merkuru, objev podvojného pulsaru PSR 1913+16 (nepřímé potvrzení existence gravitačních vln), potvrzení Jarkovského jevu u planetky Golevka.

Jarkovského jev

Poměrně malá tělesa se pohybují v kosmickém prostoru nepatrně jinak, než bychom očekávali podle našich výpočtů provedených jen na základě znalostí gravitace. U rotujících planetek je vhodné vzít v úvahu i vliv energie vyzářené jejich povrchem jako důsledek absorpce slunečního záření na denní straně tělesa. Slunce zahřívá planetku na přivrácené, tedy denní straně a v noci je pak naakumulované teplo na odvrácené straně vyzařováno do vesmíru. Tento děj postupné akumulace a následného vyzařování je však závislý na tvaru a velikosti tělesa, rychlosti jeho rotace a v neposlední řadě na tepelně-technických charakteristikách materiálu, který je na povrchu planetky a který se tak na absorpci a následné emisi energie přímo podílí. Na "večerní straně" se uvolňuje mnohem víc tepla než na "ranní straně", protože se přes den dokázalo do těchto míst nashromáždit mnohem více energie. Tento jev zná každý z nás na Zemi, kdy večer je tepleji než ráno. Bylo však nutné nalézt fyzikální vysvětlení této naprosto přirozené a každodenní zkušenosti a pak si jen uvědomit, že to tak probíhá i na malých rotujících planetkách, které nemají atmosféru. Díky rozdílu ve vyzařování tepla na ranní a večerní straně dochází pak k tomu, že podle zákonu akce a reakce na planetku působí síla ve směru ranní strany. Funguje to stejně jako raketový motor. Tato síla je velmi slabá, působí ale na planetku po velmi dlouhou dobu, takže z delšího časového hlediska může dráhu planetky změnit.

Jarkovského jev může v měřítku stovek tisíc let změnit dráhu planetky o tisíce kilometrů. Planetka se tak bude pohybovat v oblasti jiného gravitačního potenciálu a budou se tak měnit parametry její dráhy. Planetka může být i z velké vzdálenosti nasměrována na výstřednější a kratší dráhu směrem ke Slunci. Lze předpokládat, že díky tomuto jevu se dostávají planetky z pásu mezi Marsem a Jupiterem do blízkosti Země a stávají se takzvanými objekty NEA (Near-Earth Asteroid), což jsou planetky pohybující se do vzdálenosti 1,3 AU od Slunce. Jednou z takových planetek je i Golevka 6489, u které byl Jarkovského jev přímo pozorován.

Planetka Golevka

Planetka Golevka (1991 JX) byla objevena 10. května 1991 E. F. Helinem na Mt. Palomarské hvězdárně. Planetka má v průměru 0,5 km a hmotnost 210 miliard kg, je mimořádně hranatá a její okraj je ostrý. Její střední hustota je (2 600 ± 500) kg/m³. Ideální planetka pro přesné radarové měření. Od doby svého objevu se již čtyřikrát přiblížila k Zemi (1991, 1995, 1999 a 2003). V květnu 2003 se přiblížila zatím nejblíže, a to na vzdálenost pouhých 0,034 AU, což je zhruba třináctinásobná vzdálenost mezi Zemí a Měsícem. Během posledního přiblížení se z radarových měření na observatoři v Arecibu zjistilo, že za 12 let od objevu se její dráha výrazně změnila. Golevka byla nalezena o 15 kilometrů jinde, než měla být na základě gravitačních výpočtů. Na začátku prosince 2003 astronomové oznámili, že tato odchylka byla způsobena Jarkovského jevem. Předpokládá se, že obdobně byla změněna i trajektorie jiné velmi známé planetky, Erota.

S Jarkovského jevem se počítá i při aktivní ochraně Země před nebezpečnými planetkami, které by mohly spadnout na Zemi a způsobit zde katastrofu. Stačilo by včas uměle zesílit Jarkovského jev, který planetku nepatrně odchýlí a planetka Zemi mine.

Planetka 6489 Golevka – rekonstrukce tvaru z radarových měření Areciba (NASA).

Při práci na tomto pozoruhodném výzkumu použili astronomové z NASA JPL v kalifornské Pasadeně (v čele se Stevenem Chesleyem a Stevenem Ostrem) model Jarkovského jevu vyvinutý Davidem Vokrouhlickým z Astronomického ústavu Univerzity Karlovy v Praze. Na práci publikované v časopise Science z 5. prosince 2003 se podíleli i další odborníci z NASA, z Arecibo Observatory, z University of California a Vokrouhlického student z UK David Čapek.

Odkazy