PŘEDCHOZÍ  DALŠÍ

5. Meteory

V předcházejících kapitolách jsme se zajímali o úkazy, které mají svůj původ daleko za hranicemi naší atmosféry. Nyní přejděme k meteorům, kterým lidé běžně říkají padající hvězdy.

V prostoru Sluneční soustavy se nenacházejí pouze planety o rozměrech tisíců kilometrů, ale také menší planetky o rozměrech od stovek metrů až po několik kilometrů. Existují ovšem i další tělesa, která jsou v průměru menší než několik desítek metrů, dále tělesa rozměrů menších kamenů, a nakonec také mikroskopický prach. Takovýmto tělískům říkáme meteoroidy.

Mezi planetkami a meteoroidy neexistuje přesná hranice. Za planetku většinou považujeme taková tělesa, u kterých můžeme určit oběžnou trajektorii. Tělesa o rozměrech několika stovek metrů a menší už jsou ovšem tak malá, že je lze pozorovat jen v blízkosti Země. Dozvíme se o nich, až když se setkají na své dráze se zemskou atmosférou.

Představme si, že meteoroid vstupuje do atmosféry rychlostí kolem 11 km.s-1 (tedy první kosmickou rychlostí). Kinetická energie takového tělesa přepočtená na hmotnost jednoho gramu nabývá i při takové rychlosti až 6.104 J (energie jednoho gramu běžných chemických výbušnin, jako například TNT, je to asi 4.103 J). Jakmile vletí meteoroid do horních částí atmosféry, mění se jeho kinetická energie na tepelnou. Ve výšce kolem 100 km nad Zemí (kde je hustota částic vzduchu přibližně 6.10-10 g.cm-3) tato tepelná energie taví povrch meteoroidu a ionizuje okolní vzduch.

Elektrické změny ve vzduchu a na atomech meteoroidu způsobují luminiscenci, která se nám jeví jako letící meteor. Přibližně 0,1 až 1 % původní kinetické energie se změní na světelnou. V nižších vrstvách atmosféry může tuto světelnou složku provázet i složka zvuková, a to ve formě zvuku, podobného slaběji znějící rázové vlně letadla nebo hromu. Tento fenomén však ještě není zcela vysvětlen.

Veškeré tyto jevy způsobí rozpad meteoroidu. Většina těchto těles začíná zářit ve výšce kolem 100 kilometrů a nepřekročí 50 kilometrů. Meteoroidy, které splňují zároveň tři podmínky (malá rychlost, větší hmotnost, velká pevnost materiálu), však nejsou celé zničeny, ale jejich zbytky dopadnou na zemský povrch. Atmosféra je natolik zpomalí, že při pádu z výšky 5 až 25 kilometrů začínají při rychlosti kolem 100 až 200 m.s-1 chladnout a ztrácí se zářící stopa. Oproti jasné části pádu, která trvá od zlomků sekund do několika sekund, trvá nezářivý pád i několik minut. Nalezené spadlé meteoroidy pak nazýváme meteority.

5.1 Zakreslování dráhy meteoru

Prostým okem lze na jasné noční obloze pozorovat více či méně jasné meteory. Velmi jasné meteory (s jasností nad -4 mag) označujeme pojmem bolidy (viz obrázek 5.1). Každý z nás již takový jev spatřil. Zkusme však pozorovat meteory s minimem potřebných pomůcek, a to metodou zakreslování meteoru do gnómonické mapy. Úloha tedy zní:

ÚLOHA 11: Do listu z gnómonického atlasu, případně do podobné mapky části hvězdné oblohy, zakreslete všechny vámi pozorované dráhy jasu meteorů orientovanou úsečkou. Pozorujete-li meteorický roj, snažte se určit radiant tohoto roje.

Raději než sporadické meteory je lépe sledovat roje. Rojem rozumíme kosmické proudy částic, které křižují dráhu Země a které tak pozorujeme, jako by vylétaly z jednoho místa oblohy. Kosmické proudy částic samozřejmě do naší atmosféry vlétají navzájem rovnoběžně, ale z pohledu pozorovatele na Zemi se tyto dráhy promítají, jako by vycházely právě z tohoto jednoho místa na obloze.Při některých velmi aktivních rojích potom místo pozorovaných pěti až deseti sporadických meteorů za jednu hodinu pozorujeme stejný

počet meteorů během jedné minuty. Většina meteorických rojů vděčí za svůj vznik kometám, které na své dráze zanechávají stopu částic. Protne-li tuto dráhu naše planeta Země, pozorujeme meteorický roj.

 

Obrázek 5.1: Bolid, velmi jasný meteor

Poloha radiantu, neboli místa na obloze, odkud meteory zdánlivě vylétají, se na obloze pomalu mění (to je dáno otáčením Země kolem vlastní osy). Meteorický roj pojmenováváme podle polohy radiantu v době největší aktivity roje. V následující tabulce číslo 5 jsou vyjmenovány některé z významnějších rojů.

Budeme-li pozorovat některý z daných rojů, v Příloze F (Mapky pro zakreslování meteorů) se nacházejí potřebné mapky pro zakreslování meteorů. Stačí v době aktivity roje vyjít ven a pozorované meteory zakreslit do příslušné mapky ve formě orientovaných úseček (tento pojem znají už i žáci na nižším gymnáziu). Chceme-li určit radiant, potom prodloužíme orientované úsečky proti jejich orientaci. V průsečíku těchto přímek se nachází radiant.

Tab.č.5: Významnější meteorické roje (podle [14])

jméno

poloha radiantu při maximu

doba aktivity

poznámky

Quadrantily

mezi souhvězdími Herkula, Pastýře a Draka

kolem 3. až 4. ledna

jeden ze tří nejaktivnějších rojů v roce, jasné meteory

Lyridy

jihozápadní okraj souhvězdí Lyry

mezi 16. až 25. dubnem

ostrá maxima v délce desítek minut, někdy i v podobě deště

Perseidy

v blízkosti hvězdy g Per

polovina července až polovina srpna

max. kolem 12. až 13. srpna, nejznámější, aktivita až 60 meteorů za hodinu

Orionidy

souhvězdí Orion

mezi 21. a 22. říjnem

až 15 meteorů za hodinu

Leonidy

v blízkosti hvězdy g Leo

polovina listopadu

každých 33 let se opakuje velká aktivita (i 20 meteorů za sekundu)

Geminidy

souhvězdí Blíženců

polovina prosince

dostatek jasných, často barevných meteorů

V průběhu zakreslování meteorů si můžeme všímat nejen toho, zda jasnější meteory či bolidy vydávají nějaký zvuk, ale i změn barev v průběhu celé stopy meteoru.

 Zakreslené meteory meteorického roje Perseid, pozorované v roce 1994 autorem knihy [14] jsou zakresleny na gnómonické mapce na obrázku 5.2.

Obrázek 5.2: Meteory Perseid, pozorované v noci z 11. na 12. srpna 1994, zakreslené v gnómonické mapce (zdroj: [14])

5.2 Rádiové pozorování meteorů

Pokud je v noci při meteorickém roji zataženo či prší, vizuálně meteory nelze spatřit. Možností, jak pozorovat meteory jiným způsobem než prostým okem, je několik. Jednou z pěkných úloh je radiodetekce meteorů.

ÚLOHA 12: Pokuste se zachytit pád meteoru pomocí radiodetekce.

Pro tuto úlohu budeme potřebovat následující pomůcky:

 

Obrázek 5.3: Princip zachycení pádu meteoru radiopřijímačem

Když částice vstupuje do atmosféry, ionizuje svou dráhu přibližně ve výšce 100 až 50 kilometrů nad zemským povrchem. Tato ionizovaná stopa dokáže na krátkou chvíli (zlomky sekundy až několik sekund), odrazit radiové signály ze vzdáleného vysílače (viz obrázek 5.3). Taková detekce je nezávislá na špatném počasí, na denním světle nebo na světle úplňku Měsíce - tyto všechny jevy naopak zabrání sledování meteoru vizuálně. Navíc platí, že takovouto detekcí lze zachytit částice až do hmotnosti 10-10 kg, což odpovídá jasnosti až 8 mag.

Nejjednodušeji lze meteor zachytit využitím digitálně laděného radiopřijímače s připojením na vnější směrovou anténu. Nalezneme volnou frekvenci z rozsahu 87,5 až 108,0 MHz, na které neslyšíme žádné mluvené slovo či hudbu, kterou ovšem využívá vzdálený vysílač (preferovaná vzdálenost vysílače je 500 až 800 km). Čím nižší frekvence, tím lépe. Je dobré vybrat vysílač, jehož výkon je minimálně 30 kW. Informace o vzdálených vysílačích (které se nacházejí i v zahraničí), lze najít na internetu. Většina společností, které vysílají v okolních zemích, tyto informace poskytuje buď přímo na svých webových stránkách, nebo na požádání přes email (několik vysílačů je uvedeno i v tabulce číslo 6).

Tab.č.6: Některé vysílače na Slovensku a v Rakousku

frekvence

stanice

vysílač

město

výkon [kW]

87,7

FunRádio

Dubník

Košice

80

88,5

HitRadiO

-

Innsbruck

50

88,8

HitRadiO

-

Linz

100

89,9

Ö 2

-

Wien

100

90,9

Ö 2

-

Salzburg

100

92,2

S1 - Slovensko

Kráĺova Hola

Poprad

30

96,6

S1 - Slovensko

Dubník

Košice

100

98,6

Rádio Východ

Dubník

Košice

50

100,9

Rádio Okey

Kráĺova Hola

Poprad

30

Namíříme vnější anténu směrem k vysílači a posloucháme signály z radiopřijímače. Je-li anténa nasměrována na horizont, nejlépe zachytíme meteorický roj, jehož radiant se nachází 30° až 60° nad horizontem. Většina amatérských radioastronomů radí orientovat anténu ve směru kolmém k radiantu (je to dáno tím, že právě tím směrem jsou stopy meteorů nejdelší, a tedy je největší šance zachytit odražený signál ze vzdáleného vysílače), pozorujeme-li sporadické meteory, je to jedno.

Při poslechu radiopřijímače na volné frekvenci není nic slyšet. V momentě vzniku stopy meteoru je slyšet krátký signál ze vzdáleného přijímače. Může být slyšet jen krátké “ping”, nebo i několik slov či taktů hudby. Odražený signál bývá často tak silný jako místní stanice. Pozor na to, že takto se nezachytí pouze meteor, ale například i letící letadlo či jiskření elektrického vedení. Obecně se dá říci, že odraz od stopy meteoru bývá většinou velmi zřetelný, a postupně ubývá. Meteorem nejsou signály, které postupně nabývají na síle nebo rychle vzrostou, ale zůstávají minuty slyšitelné.

Samozřejmě není nutné používat digitálně laděný radiopřijímač, jeho výhodnou je přesné nastavení frekvence vzdáleného vysílání. Není potřeba ani vnější směrová anténa, detekovat meteory je schopen i radiopřijímač v automobilu. V případě meteorických rojů je ovšem lepší mít možnost anténu nasměrovat. Sám jsem se pokoušel detekovat při špatném počasí v srpnu 2000 roj Perseid pouze na walkman, ale kromě asi 7 “pinknutí” během první půl hodiny jsem nezachytil nic. Taková detekce nebyla vůbec průkazná.