| |||
|
Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. | |||
|
Odyseus již napotřetí Slunce obkružuje III
Ivan Havlíček
Poznatky získané o meziplanetární hmotě
Sonda Ulysses, určená ke studiu SlunceSlunce – nám nejbližší hvězda, tzv. hvězda hlavní posloupnosti, která se nachází ve vzdálenosti 149,6×106 km od Země. Jde o žhavou plazmatickou kouli s průměrem 1,392×106 km, teplotou na povrchu 5 780 K, teplotou v centru přibližně 15×106 K a zářivým výkonem 3,846×1026 W. Zdrojem energie je jaderná syntéza, při které se za každou sekundu sloučí v jádru Slunce 700 milionů tun vodíku na hélium. a meziplanetárního prostředí, startovala 9. 10. 1990 směrem k JupiteruJupiter – největší a nejhmotnější (1,9×1027 kg) planeta Sluneční soustavy má plynokapalný charakter a chemické složení podobné Slunci. Se svými mnoha měsíci se Jupiter podobá jakési „sluneční soustavě“ v malém. Jupiter má, stejně jako všechny obří planety, soustavu prstenců. Rychlá rotace Jupiteru (s periodou 10 hodin) způsobuje vydouvání rovníkových vrstev a vznik pestře zbarvených pásů. Charakteristickým útvarem Jupiterovy atmosféry je Velká rudá skvrna, která je pozorována po několik století. Atmosféra obsahuje kromě vodíku a helia také metan, amoniak a vodní páry. Teplota pod oblaky směrem ke středu roste. Na vrcholcích mraků je −160 °C, o 60 km hlouběji je přibližně stejná teplota jako na Zemi. Proudy tekoucí v nitru (v kovovém vodíku) vytvářejí kolem Jupiteru silné dipólové magnetické pole. a odtud byla 8. 2. 1992 vrácena Jupiterem zpět ke Slunci. Ulysses létá téměř kolmo k rovině ekliptikyEkliptika – zdánlivá dráha Slunce na obloze. Průsečnice, v níž rovina dráhy Země kolem Slunce protíná světovou sféru. Rovina ekliptiky je rovinou oběžné dráhy Země. s oběžnou dobou 6,2 roku. Právě probíhá třetí oblet kolem Slunce, sonda se pohybuje nad severním slunečním pólem a pravděpodobně již došlo, díky vyčerpání energetických článků, k přirozenému ukončení mise.
|
Kometa – těleso malých rozměrů obíhající kolem Slunce většinou po protažené eliptické dráze s periodou od několika let po tisíce roků. Při přiblížení ke Slunci se vypařuje část materiálu jádra a kometa vytváří komu a eventuálně ohon. Jde o pozůstatky materiálu z doby tvorby sluneční soustavy. Dnes se nacházejí v Oortově oblaku za hranicemi sluneční soustavy, ve vzdálenosti 20 000÷100 000 au. Některé komety pocházejí i z bližšího Kuiperova pásu. Planetka – nesprávně asteroid, malé těleso o rozměrech maximálně stovek kilometrů na samostatné dráze kolem Slunce. Nejvíce planetek se nachází v tzv. Hlavním pásu mezi drahami Marsu a Jupiteru. Obdobná tělesa jsou i v Kuiperově pásu za drahou Neptunu. Sluneční vítr – proud nabitých částic ze Slunce, které zaplavují celou Sluneční soustavu. Zejména jde o protony, elektrony a alfa částice (jádra hélia). Typická rychlost částic u Země je kolem 500 km/s (rychlost zvuku v tomto prostředí je 50 km/s), teplota 3 eV (30 000 K) a koncentrace několik protonů v cm3. Částice vylétávající podél otevřených siločar mají vyšší rychlost (přibližně 750 km/s) a nazýváme je rychlý sluneční vítr. Sluneční vítr objevil anglický astronom Richard Carrington v roce 1859, kdy bylo za půl dne po slunečním vzplanutí narušeno magnetické pole Země. Pojmenování sluneční vítr pochází od amerického astronoma Eugena Parkera. |
Ulysses není přímo určen pro studium kometKometa – těleso malých rozměrů obíhající kolem Slunce většinou po protažené eliptické dráze s periodou od několika let po tisíce roků. Při přiblížení ke Slunci se vypařuje část materiálu jádra a kometa vytváří komu a eventuálně ohon. Jde o pozůstatky materiálu z doby tvorby sluneční soustavy. Dnes se nacházejí v Oortově oblaku za hranicemi sluneční soustavy, ve vzdálenosti 20 000÷100 000 au. Některé komety pocházejí i z bližšího Kuiperova pásu.. Nicméně již v květnu roku 1996 sonda prolétla neplánovaně chvostem komety Hyakutake (C/1996 B2). Jádro komety bylo v té době ve vzdálenosti 3,5 AUAU – astronomická jednotka (Astronomical Unit), původně střední vzdálenost Země od Slunce, v roce 2012 ji IAU definovala jako 149 597 870 700 m přesně a změnila zkratku z AU na au. Astronomická jednotka se používá především pro určování vzdáleností ve sluneční soustavě, pro přibližné odhady postačí hodnota 150 milionů kilometrů. od sondy. Pomocí aparatury SWICS (Solar Wind Ion Composition Spectrometer) byly nalezeny změny obvyklé hladiny ionizace slunečního větruSluneční vítr – proud nabitých částic ze Slunce, které zaplavují celou Sluneční soustavu. Zejména jde o protony, elektrony a alfa částice (jádra hélia). Typická rychlost částic u Země je kolem 500 km/s (rychlost zvuku v tomto prostředí je 50 km/s), teplota 3 eV (30 000 K) a koncentrace několik protonů v cm3. Částice vylétávající podél otevřených siločar mají vyšší rychlost (přibližně 750 km/s) a nazýváme je rychlý sluneční vítr. Sluneční vítr objevil anglický astronom Richard Carrington v roce 1859, kdy bylo za půl dne po slunečním vzplanutí narušeno magnetické pole Země. Pojmenování sluneční vítr pochází od amerického astronoma Eugena Parkera.. Tyto změny byly původně přičítány slunečním erupcím, ale podle složení iontů byl rozpoznán jejich kometární původ. Kometární ohon je bohatý na ionty kyslíkuKyslík – Oxygenium, plynný chemický prvek, tvoří druhou hlavní složku zemské atmosféry. Je biogenním prvkem a jeho přítomnost je nezbytná pro existenci většiny živých organizmů na naší planetě. V atmosféře tvoří plynný kyslík 21 objemových %. Kromě obvyklých dvouatomových molekul O2 se kyslík vyskytuje i ve formě tříatomové molekuly jako ozon O3. Produkty hoření se nazývají oxidy, dříve kysličníky. Kyslík je třetím nejhojnějším prvkem ve vesmíru. a uhlíkuUhlík – Carboneum, chemický prvek, tvořící základní stavební kámen všech organismů. Sloučeniny uhlíku jsou jedním ze základů světové energetiky, kde především fosilní paliva jako zemní plyn a uhlí slouží jako energetický zdroj pro výrobu elektřiny a vytápění, produkty zpracování ropy jsou nezbytné pro pohon spalovacích motorů a silniční dopravu. Výrobky chemického průmyslu na bázi uhlíku jsou součástí našeho každodenního života ať jde o plastické hmoty, umělá vlákna, nátěrové hmoty, léčiva a mnoho dalších., ale oproti slunečnímu větru je zde minimum dusíkuDusík – Nitrogenium, plynný chemický prvek tvořící hlavní složku zemské atmosféry. Patří mezi biogenní prvky, které jsou základními stavebními kameny živé hmoty. Tento plyn popsal jako první Němec Carl Wilhelm Scheele v roce 1777. Poté co bylo zjištěno, že je kyselina dusičná odvozena od dusíku, pro něj Chaptal navrhl název nitrogéne, což znamená ledkotvorný, který se udržel v latinském označení nitrogenium. a neonuNeon – plynný chemický prvek, patřící mezi vzácné plyny. Nevytváří sloučeniny. Neon byl objeven v roce 1898 Williamem Ramsayem a Morrisem Traversem. Využívá se v osvětlovacích tělesech a světelných indikátorech. Slouží jako náplň do některých typů laserů.. Dráha Ulyssea se v té době velmi blížila dráze komety Hyakutake a prostorové rozložení vůči SlunciSlunce – nám nejbližší hvězda, tzv. hvězda hlavní posloupnosti, která se nachází ve vzdálenosti 149,6×106 km od Země. Jde o žhavou plazmatickou kouli s průměrem 1,392×106 km, teplotou na povrchu 5 780 K, teplotou v centru přibližně 15×106 K a zářivým výkonem 3,846×1026 W. Zdrojem energie je jaderná syntéza, při které se za každou sekundu sloučí v jádru Slunce 700 milionů tun vodíku na hélium. bylo pro zkoumání kometárního ohonu výhodné. O dva roky později byla dodatečně tato měření porovnávána ještě s protonovouProton – částice složená ze tří kvarků (duu) se spinem 1/2, hmotností 1,673×10−27 kg (938 MeV) a elektrickým nábojem +1,6×10−19 C. Proton je na běžných časových škálách stabilní, pokud se rozpadá, je poločas rozpadu větší než 1035 let. Za objevitele protonu je považován Ernest Rutherford, který v roce 1911 objevil atomové jádro při analýze rozptylu částice alfa pronikající tenkou zlatou fólií. Samotná jádra vodíku (protony) detekoval v roce 1918 při ostřelování dusíku částicemi alfa. Antiproton byl objeven v roce 1955 Emilio Segrem a Owenem Chamberlainem. emisí slunečního větru. Bylo propočítáno, že transport částic kometárního ohonu od jádra k poloze Ulyssea by slunečním větrem trval zhruba 8 dní. I toto následné porovnání protonové emise s daty získanými sondou potvrdilo, že Ulysses prolétl ohonem komety interagujícím se slunečním větrem. Prozatím jde o nejrozsáhlejší kometární ohon, který byl ve sluneční soustavě rozpoznán.
Ulysses prolétá chvostem komety Hyakutake v roce 1996. Zdroj: ESA.
Poloha Ulyssea vůči kometě Hyakutake 1. května 1996. Ulysses na své dráze protnul orbitální rovinu komety ve vzdálenosti 3,73 AUAU – astronomická jednotka (Astronomical Unit), původně střední vzdálenost Země od Slunce, v roce 2012 ji IAU definovala jako 149 597 870 700 m přesně a změnila zkratku z AU na au. Astronomická jednotka se používá především pro určování vzdáleností ve sluneční soustavě, pro přibližné odhady postačí hodnota 150 milionů kilometrů. od Slunce a na 45. stupni heliografické šířky. Pohyboval se tehdy 6 úhlových minut jižním směrem denně. Co se vzájemné polohy obou těles týče, byla kometa 23. 4. 1996 ve stejné heliografické délce jako sonda 1. 5. 1996 a ve stejné šířce byla dne 24. 4. 1996, kdy byla vzdálena od Slunce 0,35 AU (poloha a). V době registrace kometárního chvostu 1. května byla kometa už v perihéliuPericentrum – bod na eliptické dráze kolem centrálního tělesa, který je tomuto tělesu nejblíže. Pro Slunce se používá výraz perihélium, pro Zemi perigeum, pro Měsíc periluna, pro Jupiter perijovum, pro Saturn perikronum, pro Mars periareion a pro hvězdu periastrum. ve vzdálenosti 0,23 AU (na obrázku označeno písmenem b). Písmena A, B a C označují roviny drah komety Hyakutake, sondy Ulysses a Země. Zdroj: ESA.
Na konci roku 2000, kdy byl Ulysses nejvýše nad jižním slunečním pólem, byla provedena měření interakce komety McNaught-Hartley (C/1991 T1) s rychlým slunečním větremSluneční vítr – proud nabitých částic ze Slunce, které zaplavují celou Sluneční soustavu. Zejména jde o protony, elektrony a alfa částice (jádra hélia). Typická rychlost částic u Země je kolem 500 km/s (rychlost zvuku v tomto prostředí je 50 km/s), teplota 3 eV (30 000 K) a koncentrace několik protonů v cm3. Částice vylétávající podél otevřených siločar mají vyšší rychlost (přibližně 750 km/s) a nazýváme je rychlý sluneční vítr. Sluneční vítr objevil anglický astronom Richard Carrington v roce 1859, kdy bylo za půl dne po slunečním vzplanutí narušeno magnetické pole Země. Pojmenování sluneční vítr pochází od amerického astronoma Eugena Parkera.. Původně byla vzájemná poloha komety a sondy pro měření nevýhodná, ale neočekávaný výron sluneční hmoty zanesl materiál kometárního chvostu až k dosahu sondy. Z polárních oblastí mohou být CMECME – Coronal Mass Ejection, výron sluneční koronální hmoty (s vmrznutým magnetickým polem) do meziplanetárního prostoru. K výronům CME dochází pravidelně, jejich četnost odpovídá sluneční aktivitě – v minimu dochází k CME přibližně jednou za den, v maximu dochází k CME až třikrát denně. Rychlé výrony CME se mohou dostat až do vzdálenějších oblastí Sluneční soustavy, takové putující plazmoidy se nazývají ICME (Interplanetary CME). vystřelovány rychlostí až 2 000 kms−1. Podobný průlet kometárním ohonem byl ještě zaznamenán u komety SOHO (C/2000 S5). Na počátku února 2007 prolétala sonda po dobu pěti dnů chvostem komety McNaught (C/2000 P1).
Poloha sondy Ulysses vůči kometě McNaught-Hartley a Slunci v
říjnu 2000.
Zdroj: ESA.
Kometa McNaught C/2006 P1 na večerním nebi počátkem roku 2007. Někde v protáhlém chvostu komety právě prolétá sonda Ulysses. Zdroj: M. Fulle/INAF, S. Deiries/ESO.
Složení kometárního chvostu komety McNaught C/2000 P1 zjištěné aparaturou SWICS z počátku února 2007. V kometárním chvostu zde byly vůbec poprvé objeveny ionty O3+ spolu s ionty molekul hmotnostního rozmezí 28÷35 amuAMU – Atomic Mass Unit, atomová hmotnostní jednotka, jedna dvanáctina hmotnosti volného izotopu 12C v základním stavu.. Zdroj. ESA.
Meziplanetární prostředí však není vyplněno jen občas prolétávajícími kometami, které navíc musí Slunce svými výtrysky plazmatuPlazma – kvazineutrální soubor nabitých a neutrálních částic, který vykazuje kolektivní chování. Lidsky to znamená, že se v dané látce nachází elektricky nabité částice. Kladné a záporné náboje se navzájem kompenzují, takže celek je elektricky neutrální. Částice jsou schopné reagovat na elektrická a magnetická pole jako celek. Plazma vzniká odtržením elektronů z elektrického obalu atomárního plynu nebo ionizací molekul. S plazmatem se můžeme setkat v elektrických výbojích (blesky, jiskry, zářivky), v polárních zářích, ve hvězdách, ve slunečním větru a v mlhovinách. Pro plazma jsou typické silně nelineární jevy a nestability. Přes 99 % atomární látky ve vesmíru je v plazmatickém skupenství. nastřelovat do detektorů kosmických sond, abychom zjistili, jak to zde vypadá. V heliosféřeHeliosféra – oblast magnetického vlivu Slunce. Heliosféra není kulová, jak by se mohlo zdát z jejího názvu. Je od Slunce v různých směrech různě vzdálená, zhruba 110 až 160 au. Uvnitř heliosféry se nachází plazma slunečního větru. Heliosféra končí hraniční vrstvou, jejíž vnější část se nazývá heliopauza. bylo pomocí Ulyssea objeveno také prostorové rozložení prachu, který se zde možná pohybuje v závislosti na sluneční aktivitě.
Mezihvězdný prach ve sluneční soustavě. Levý graf ukazuje koncentraci prachu v době slunečního minima, na pravém řezu je totéž v období maxima sluneční činnosti. Nejvyšší koncentrace prachu jsou zobrazeny červeně až bíle, nejnižší v zelenomodré až černé barvě. Zdroj: ESA.
Slunce se spolu s blízkými hvězdami pohybuje mračny mezihvězdného materiálu. Výsledkem vzájemných pohybů sluneční soustavy a mezihvězdné hmoty je interakce heliosféryHeliosféra – oblast magnetického vlivu Slunce. Heliosféra není kulová, jak by se mohlo zdát z jejího názvu. Je od Slunce v různých směrech různě vzdálená, zhruba 110 až 160 au. Uvnitř heliosféry se nachází plazma slunečního větru. Heliosféra končí hraniční vrstvou, jejíž vnější část se nazývá heliopauza. s galaktickým plynem a prachem. Rozhraní je popisováno jako rázová vlna heliosféry.
Kalendář mise byl ještě počátkem ledna 2008 doveden až do roku 2009. V současné době je jisté, že jde o nejrozsáhlejší soubor dat o meziplanetárním prostředí, který byl v tomto rozsahu kdy získán. Je možné, že některé souvislosti budou nalezeny teprve po pečlivé analýze a porovnání s poznatky jiných projektů zkoumajících heliosféruHeliosféra – oblast magnetického vlivu Slunce. Heliosféra není kulová, jak by se mohlo zdát z jejího názvu. Je od Slunce v různých směrech různě vzdálená, zhruba 110 až 160 au. Uvnitř heliosféry se nachází plazma slunečního větru. Heliosféra končí hraniční vrstvou, jejíž vnější část se nazývá heliopauza.. Zde se zejména nabízejí měření sond VoyagerVoyager – dvojice sond NASA, která startovala v roce 1977 pomocí nosných raket Titan/Centaur. V roce 1979 proletěly obě sondy kolem Jupiteru, v roce 1980 (Voyager 1) a 1981 (Voyager 2) kolem Saturnu. Voyager 2 pokračoval dále k Uranu (1986) a Neptunu (1989). Obě sondy se zásadním způsobem zasloužily o poznání Sluneční soustavy a dnes jsou nejvzdálenějšími objekty, které lidstvo vyslalo do vesmíru. I a II, které již překročily terminační vlnuTerminační vlna – jiným názvem rázová vlna slunečního větru je oblast, ve které rychlost částic slunečního větru klesá na podzvukovou rychlost. Tato oblast má tvar povrchu koule a je vzdálena přibližně 90 až 95 au od Slunce. a získaly data z okrajových částí sluneční soustavy. Mise Ulysses byla velmi spolehlivě pracujícím projektem po neuvěřitelných téměř 18 let. Dnes je ale zřejmé, že řídící tým doluje z umírající sondy to poslední, co z ní ještě získat lze.
Konec (3/3)
Klip týdne: Kometa Encke ovlivněná výronem sluneční hmoty
Kometa Encke ovlivněná výronem sluneční hmoty. Plazmoid vyvržený ze Slunce (koronální výron hmoty) s sebou nese vmrznuté magnetického pole, podobně jako plazmosféra komety vnořená do heliosféry. Plazmový ohon komety je unášen slunečním větrem ve směru od Slunce. Při setkání plazmoidu s ohonem je velká část ohonu komety stržena polem plazmoidu. Přímo pozorovatelným výsledkem je změna ve tvaru a velikosti ohonu komety.
Odkazy
