Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 2 – vyšlo 15. ledna, ročník 8 (2010) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

2/2010

Rudý Mars dominuje noční obloze

Jaroslav Trnka

Planeta Mars patří na obloze spolu s VenušíVenuše – nejbližší planeta vzhledem k Zemi. Hustá atmosféra zabraňuje přímému pozorování povrchu. Díky skleníkovému efektu je na povrchu vysoká teplota, nejvyšší dosud naměřená hodnota činí 480 °C. Venuše obíhá kolem Slunce takřka po kruhové dráze ve vzdálenosti 108 milionů kilometrů s periodou 225 dní. Otočení kolem vlastní osy (proti oběhu, tzv. retrográdní rotace) trvá 243 pozemských dnů. To znamená, že na Venuši Slunce vychází a zapadá jen dvakrát za jeden oblet Slunce. Oblaka Venuše dobře odrážejí sluneční svit a proto je tato planeta po Slunci a Měsíci nejjasnějším tělesem na obloze. Na večerní obloze jí můžeme spatřit jako Večernici a na ranní obloze jako Jitřenku., JupiteremJupiter – 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 SaturnemSaturn – druhá největší planeta Sluneční soustavy. Je charakteristická dobře viditelným prstencem. Saturn je od Slunce desetkrát dále než Země, a proto je jeho teplota velmi nízká (−150 °C). Průměrná hustota planety 0,7 g·cm⁻³ je nejnižší z celé sluneční soustavy, dokonce nižší než hustota vody. Saturn patří k obřím planetám. Oběhne Slunce za 30 let, kolem vlastní osy se otočí za pouhých 10 hodin. Rychlá rotace způsobuje vznik pásů. V atmosféře jsou pozorovány velké žluté či bílé skvrny. Atmosféra je tvořena oblaky čpavku, vodíkem a heliem. V nitru je snad malé jádro z křemičitanů obklopené kovovým vodíkem. Vítr v atmosféře dosahuje rychlosti až 1 800 km/h. Magnetické pole má dipólový charakter s osou téměř rovnoběžnou s rotační osou. k jasným planetámPlaneta – nebeské těleso, které: 1) obíhá okolo Slunce. 2) má dostatečnou hmotnost, aby jeho gravitace překonala vnitřní síly pevného tělesa (dosáhne kulového tvaru odpovídajícího hydrostatické rovnováze). 3) vyčistí okolí své dráhy od drobnějších těles. Planetami jsou Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter, Saturn, Uran a Neptun. V poslední době se název planeta vžil i pro exoplanety obíhající kolem jiných hvězd, než je naše Slunce. viditelným okem i bez dalekohledu. V těchto týdnech máme výbornou příležitost sledovat velké detaily na jeho povrchu, neboť je Mars velmi blízko a na obloze je rekordně jasný.

Mars – rudá planeta se dvěma malými měsíci, Phobosem a Deimosem, je v pořadí čtvrtým tělesem sluneční soustavy. Povrch planety je pokryt načervenalým pískem a prachem. Barva je způsobena vysokým obsahem železa. Načervenalá barva celé planety jí dala jméno (Mars je bůh válek). Na povrchu se nacházejí obrovské sopky, z nichž ta největší, Olympus Mons, je 24 km vysoká a její základna je 550 km široká. Na vrcholu je kráter o průměru 72 km. Pro Mars jsou charakteristické systémy kaňonů vzniklé pohybem kůry. Snímky ze sond ukazují místa, kudy dříve tekla voda. Zdá se, že Mars byl dříve vlhčí a teplejší, než je dnes. Rozpětí teplot, které na Marsu panují (zima ne větší než v Antarktidě) by bylo snesitelné pro některé primitivní formy života žijící na Zemi. Jejich existence se však dosud nepotvrdila.

Země i Mars obíhají kolem 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. po eliptické dráze jen málo odlišné od kružnice a každé z planet trvá jeden oběh jinak dlouho. ZemiZemě – největší z planet zemského typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra, troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou odděleny tzv. Mohorovičiæovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak 360 GPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je deformováno slunečním větrem do typického tvaru. 365 dní a Marsu 687 dní. Proto mají k sobě planety někdy blízko a jindy velmi daleko. Vzdálenost Marsu od Země kolísá od 55 milionů kilometrů do 400 milionů kilometrů. Mars je nejblíže k Zemi v době opoziceOpozice – seskupení těles na jedné přímce s pozorovatelem uprostřed. U planet hovoříme o opozici, pokud je planeta vzhledem k pozorovateli na opačné straně než Slunce. se Sluncem. V průběhu opozic svítí Mars celou noc a je nejlépe pozorovatelný za pomoci dalekohledů. Opozice Marsu jsou však různě výhodné, neboť vzdálenost mezi Marsem a Zemí je při každé opozici jiná. Letošní z tohoto hlediska nepatří k nejvýhodnějším – Mars se k nám nejvíce přiblíží 27. ledna, a to na 99 330 000 km, dosáhne jasnosti až –1,3 magMagnituda – někdy též zdánlivá magnituda, logaritmická míra jasnosti objektu, m = −2,5 log J. Tato definiční rovnice se nazývá Pogsonova rovnice (zavedl ji anglický astronom Norman Pogson v roce 1856). Koeficient je volen tak, aby hvězdy s rozdílem pěti magnitud měly podíl vzájemných jasností 1:100. Znaménko minus v definici je z historických důvodů. Magnitudy takto vypočtené odpovídají historickému dělení hvězd do šesti skupin (nula nejjasnější, 5 nejméně jasné pozorovatelné okem). Nejjasnější hvězda na severní polokouli Arcturus má magnitudu −0.05, nejjasnější hvězda celé noční oblohy, Sírius, má magnitudu –1.6. Relativní magnituda vypovídá o skutečné jasnosti hvězdy na obloze, která kromě svítivosti závisí také na vzdálenosti hvězdy. Rozlišujeme bolometrickou magnitudu (v celém spektru) a vizuální magnitudu (pouze ve viditelném spektru). a průměr kotoučku planety bude 14″, zatímco při příznivém setkání dělí planety vzdálenost kolem 56 miliónů kilometrů a velikost Marsu je přes 25″. Výjimečnost letošní opozice je v tom, že Mars bude viditelný vysoko nad obzorem, což ocení hlavně pozorovatelé na severní polokouli Země. Pozorovací podmínky tak budou nejlepší za posledních 14 let! Koncem února vystoupí Mars do nejsevernější deklinaceDeklinace – oblouk mezi světovým rovníkem a hvězdou měřený po deklinační kružnici hvězdy ve stupních. (světový rovník 0°, severní světový pól 90°, jižní světový pól –90°). +23°50'. V lednu bude Mars viditelný téměř celou noc kromě večerního soumraku, v únoru celou noc, v březnu zůstává nad obzorem téměř celou noc kromě jitra.

V roce 2018 nastane velmi příznivá opozice Marsu, ale pozorovací podmínky
budou silně ovlivněny výškou planety nad obzorem (pouze 15°).

V dalekohledu se Mars jeví jako načervenalý kotouček s několika temnými útvary a bělavou polární čepičkou na té polokouli, kde právě vládne chladné roční období. Pohledům ve velkém dalekohledu neuniknou různě tmavé albedovéAlbedo – míra odrazivosti povrchu tělesa. Jde o poměr dopadajícího a odraženého elektromagnetického záření vyjádřený zpravidla v procentech nebo desetinných číslech. Pokud není specifikováno jinak, jde o viditelné světlo a kolmý dopad. Například albedo sněhu je 90 % (0,9), albedo oceánů maximálně 10 % (0,1), Země má celkové albedo 31 % (0,31) a Měsíc 12 % (0,12). útvary. Právě ony v očích a myslích astronomů kdysi představovaly velká jezera, oceány nebo měnící se vegetaci. Tyto skvrnky však vidíme pouze z dálky, na snímcích z kosmických sond je nahrazují terénní útvary. Až na výjimky nesouvisí s krátery, pohořími, pláněmi a marsovskými vulkány, ale různě hrubým povrchem kamenné planety. Nejjemnější podrobnosti ukázaly ale teprve přístroje vyslané ze Země. K Marsu byly vyslány četné sondy, které přešly na oběžnou dráhu kolem planety jako její umělé družice. Tato umělá nebeská tělesa mapují Mars z výšky, podrobně studují drsné podnebí planety a poznávají jeho geologii.

Datum	Průměr (")	vzdálenost (106 km)	jasnost (mag)
8. 9.2009	6	203	0,82
3. 11. 2009	8	147	0,53
2. 12. 2009	10	140	0,06
25. 12. 2009	12	116	–0,4
27. 1. 2010	14,1	99	–0,82
2. 3. 2010	12	118	–0,32
23. 3. 2010	10	140	0,11
18. 4. 2010	8	175	0,64
1. 6. 2010	6	233	1,24

Zdánlivá velikost kotoučku planety a další parametry v období kolem letošní opozice.

Situace nad východním obzorem 1. února ve 20 hodin zimního času.
Kliknutím získáte mapu ve větším rozlišení.

Na žádném jiném vesmírném tělese se nepátralo po mimozemském životě tak usilovně, jako na Marsu. Počátečním popudem, který vyvolal tuto dodnes se valící vlnu zájmu, byl v roce 1877 objev tajemných kanálů italským astronomem Giovanni Schiaparellim z hvězdárny Brera v Miláně. Na vývoj chápání Schiaparelliho objevu měl zřejmě vliv i nepřesný překlad italského termínu canale do angličtiny. Bylo možné si vybrat mezi slovy channel („průliv“) a canal („průplav“, „žlab“ nebo „stoka“). Velmi fantastické vysvětlení původu kanálů nabídl už v roce 1885 francouzský hvězdář a popularizátor astronomie Camille Flammarion, autor filozofických pojednání i beletristických vyprávění, pohybujících se na hraně science-fiction. Flammarion byl nadšeným propagátorem mimozemského života, a proto se nemohl vyhnout myšlence, že Schiaparelliho kanály by mohly být obrovským inženýrským dílem obyvatel Marsu. Pravdu však neměl. Na Marsu nenajdeme žádné zelené pidimužíky – Marťánky, neboť v drsném prostředí planety by se těžko mohli vyvinout. Avšak nemůžeme vyloučit přítomnost odolných mikroskopických organizmů, například podobných pozemským nanobakteriím. Nicméně hledání dosud nepřineslo žádné výsledky. Po životě v mikroskopických rozměrech na povrchu rudé planety pátraly dvě sondy VikingViking – dvojice sond NASA vypuštěná k Marsu ve dnech 20. 8. 1975 a 19. 9. 1975. Obě měly orbitální i přistávací modul. Mise byly úspěšné a bez větších problémů trvaly několik let., které na povrchu Marsu přistály v roce 1976. Experimenty prováděné automatickými sondami se soustředily na zkoumání chemických aktivit, jimiž by se mohly prozradit marsovské mikroorganismy. Vědci do experimentů vkládali velké naděje, jejich výsledky však byly velmi diskutabilní. Nějaké procesy skutečně zaznamenány byly, dodnes však není jasné, zda byl jejich původ opravdu biologický nebo jen chemický. Ti, kteří věřili v inteligentní bytosti na Marsu, zklamala v roce 1998 zpráva o výsledcích podrobného fotografického průzkumu oblasti známé jako Tvář na MarsuTvář na Marsu – stolová hora na Marsu dlouhá asi 2,5 km a široká 2 km, tyčící se do výšky 940 m. Nalézá se v oblasti zvané Cydonia. Poprvé byla tato hora fotografována v roce 1976 sondou Viking. sondou Mars Global SurveyorMars Global Surveyor – další z řady sond NASA určených k průzkumu Marsu. Start dne 7. 12. 1996. Měla pouze orbitální modul, který podrobhně mapoval povrch Marsu. Mise byla ukončena téměř po deseti letech v listopadu 2006 z důvodu selhání baterií sondy. (MSG). Tvář je pouze obyčejná stolová hora dlouhá asi 2,5 km a široká 2 km, tyčící se do výšky 940 m, a bez stínů se vůbec nepodobá té lidské. Legenda je tedy navždy vyvrácena (viz AB 30/2006).

Tvář na Marsu na snímku z roku 1976 pořízeným sondou VikingViking – dvojice sond NASA vypuštěná k Marsu ve dnech 20. 8. 1975 a 19. 9. 1975. Obě měly orbitální i přistávací modul. Mise byly úspěšné a bez větších problémů trvaly několik let. (nalevo), snímek pořízený sondou MGSMars Global Surveyor – další z řady sond NASA určených k průzkumu Marsu. Start dne 7. 12. 1996. Měla pouze orbitální modul, který podrobhně mapoval povrch Marsu. Mise byla ukončena téměř po deseti letech v listopadu 2006 z důvodu selhání baterií sondy. v roce 2001 (uprostřed) a nejvýmluvnější snímek pořízený sondou Mars ExpressMars Express – sonda k Marsu vypuštěná Evropskou kosmickou agenturou 2. června 2003. Sonda obsahovala orbitální a přistávací modul (Beagle 2). Přistání se nezdařilo, orbitální mise úspěšně probíhá. Sondu vynesla do vesmíru nosná raketa Sojuz-FG/Fregat z evropského kosmodromu Bajkonur. Celková hmotnost sondy včetně modulu Beagle 2 byla 666 kg. v červenci 2006 (napravo).

Nejpodrobnější průzkum Marsu stále pokračuje a vědci sbírají cenná data pomocí sond, která nám pomáhají odhalit minulost a současnost rudé planety. Služebně nejstarší sondou, která je stále aktivní, je sonda 2001 Mars OdysseyMars Odyssey 2001 – sonda NASA k Marsu vypuštěná dne 7. 4. 2001, mise pokračuje bez problémů, sonda stále obíhá kolem Marsu. V roce 2004 byla mise prodloužena. K dosud největším úspěchům patří nalezení zmrzlé vody na Marsu. Sonda umožňuje přenos signálů z vozítek Spirit a Opportunity na Zem.. Přestože již svou primární misi během let 2001 až 2004 splnila, v misi pokračuje na oběžné dráze. Jejím hlavním úkolem bylo zjišťování podrobného složení povrchu, zkoumání výskytu vody a průzkum polárních čepiček pomocí spektrometru. Na oběžnou dráhu Země byla vynesena pomocí nosné rakety Delta IIDelta II – nosná raketa využívaná NASA. Raketa byla původně navrhnuta po katastrofě raketoplánu Challenger společností McDonnell Douglas, která později fúzovala se společností Boeing. Od roku 2006 byla vyráběna společností United Launch Alliance. Tato raketa měla mnoho variant s výškou 38 až 39 metrů, průměrem 2,44 metru a hmotností 150 až 230 tun. Od svého zavedení roku 1989 provedla raketa Delta II celkem 156 startů. K poslednímu startu došlo 15. září 2018 a v současné době se již nepoužívá. Během své aktivní kariéry vynesla více než 60 významných vědeckých družic a sond.. Sonda nashromáždila za celou dobu více než 130 000 snímků povrchu a nadále vysílá informace na Zemi. Měření Odyssey umožnila vědcům vytvořit mapy minerálních látek a chemických prvků a konec konců i identifikovat oblasti, kde je pohřben vodní led. Odyssey hledala vhodné místo pro přistání sondy Phoenix se stejnojmenným roveremRover – automatické vozítko schopné vlastního pohybu určené k výzkumu těles slunenčí soustavy. Rovery využívá především NASA k výzkumu Marsu. (uskutečnilo se v roce 2008) a poskytuje také klíčovou komunikační podporu probíhajícímu průzkumu Marsu: prostřednictvím své antény předává údaje z roverů Opportunity a Spirit, které byly umístěny na Marsu  v roce 2004 v rámci mise Mars Exploration RoverMars Exploration – mise NASA k Marsu s dvěma sondami, které byly vypuštěny ve dnech 10. 6. 2003 a 7. 7. 2003. Obě sondy obsahují orbitální modul a přistávací modul s výzkumným vozítkem (roverem). Modul Spirit úspěšně přistál na povrchu Marsu dne 3. 1. 2004, modul Opportunity přistál na opačné straně Marsu 24. 1. 2004. (MER). V tuto chvíli provádí vozítka Spirit a Opportunity jediný přímý průzkum povrchu Marsu. Jedná se o identická mobilní robotická vozítka. Cílem mise je mimo jiné provádět výzkum hornin a půd, a to zejména v souvislosti s možností dřívější existence vody na povrchu, kalibrace a ověřování povrchového průzkumu, hledání geologických stop po okolních přírodních událostech. Během své více než pětileté mise vozítka pořídila tisíce snímků a vědeckých měření doposud nevídaného rozsahu a kvality, přestože jejich plánovaná životnost byla jen 90 dnů! S určitými omezeními pracují roboti dodnes. Nástupcem velmi úspěšných roverů Opportunity a Spirit při povrchovém průzkumu bude mise Mars Science Laboratory (MSL). Jedná se o mobilní vědeckou laboratoř, která bude přibližně pětkrát těžší než Spirit nebo Opportunity. Bude vybavena přístroji, které jsou modernější než u kterékoli jiné mise k Marsu v minulosti, součástí vybavení budou i nástroje umožňující podrobnou analýzu geologických vzorků přímo na místě. MSL bude pátrat po možnosti mikrobiálního života v minulosti či přítomnosti Marsu. Start nosné rakety Atlas V541Atlas V – nosná raketa NASA vyvíjena společností Boeing, od roku 2006 vyráběná společností United Launch Alliance. Celková výška Atlasu s druhým stupněm Centaur III je 60 m. Vzletová hmotnost je 333 000 kg. Připojením až pěti pomocných raketových motorů na tuhé palivo GEM 63 hmotnost vzroste až na 590 000 kg. První stupeň rakety Atlas V je poháněn jedním motorem RD-180 s tahem 3,8 MN a druhý stupeň – Centaur III je poháněn jedním motorem RL10C-1 o tahu 102 kN nebo dvěma motory RL10A-4-2 o celkovém tahu 198 kN. a zahájení letu mise MSL k Marsu je plánováno na prosinec 2011.

Porovnání velikostí roverůRover – automatické vozítko schopné vlastního pohybu určené k výzkumu těles slunenčí soustavy. Rovery využívá především NASA k výzkumu Marsu. Sojourner, Mars Exploration Rover,
přistávacího modulu Phoenix a Mars Science Laboratory.

Na konec si ještě připomeňme dvojici aktivních sond na oběžné dráze. První je Mars Reconnaissance OrbiterMRO – Mars Reconnaissance Orbiter (Průzkumná oběžnice Marsu), sonda NASA, která získává detailní informace o vybraných místech na Marsu, zejména s ohledem na přítomnost vody v minulosti i v současnosti. Sonda startovala v srpnu 2005 a na oběžnou dráhu byla navedena v březnu 2006. Rozlišení je pouhých několik decimetrů. Od ledna 2009 slouží také jako retranslační stanice., která odstartovala 12. srpna 2005, k planetě se dostala v březnu 2006, ale vědecká mise začala až v listopadu po navedení na nižší oběžnou dráhu. Hlavním cílem výzkumů je snímkování povrchu s vysokým rozlišením, což umožní detailní naplánování dalších expedic automatických sond. V období od ledna 2009 do prosince 2010 je sonda využívána jako retranslační družice pro zajišťování spojení s jinými sondami a automatickými laboratořemi na povrchu Marsu.

HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) – polychromatická kamera
pracující ve viditelné oblasti spektra s vysokým rozlišením (30÷60 cm/pixel). MRO.

Druhá je Mars ExpressMars Express – sonda k Marsu vypuštěná Evropskou kosmickou agenturou 2. června 2003. Sonda obsahovala orbitální a přistávací modul (Beagle 2). Přistání se nezdařilo, orbitální mise úspěšně probíhá. Sondu vynesla do vesmíru nosná raketa Sojuz-FG/Fregat z evropského kosmodromu Bajkonur. Celková hmotnost sondy včetně modulu Beagle 2 byla 666 kg. (MEX). Jedná se o vůbec první planetární sondu Evropské kosmické agenturyESA – European Space Agency, Evropská kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 18 evropských zemí na poli kosmického výzkumu. Centrální sídlo je v Paříži, pobočky jsou v mnoha členských zemích. ESA byla založena v roce 1964 jako přímý následovník organizací ESRO a ELDO. Nejznámější nosnou raketou využívanou ESA je Ariane. Česká republika vstoupila do ESA v listopadu 2008.. Sonda Mars Express měla získat nové informace o vesmírném sousedovi naší planety jak z orbitální dráhy, tak i přímým měřením na povrchu, kam vysadila přistávací modul Beagle 2. Beagle 2 byl samostatný přistávací modul nesený sondou Mars Express určený k exobiologickým experimentům na povrchu Marsu. Bohužel ale kvůli technické závadě se měkké přistání nezdařilo, modul se z povrchu Marsu nikdy neozval. Nicméně sonda Mars Express byla důležitou součástí flotily sond vyslané k Marsu v prvním desetiletí 21. století. Jedním z nejdůležitějších úkolů bylo zmapování podpovrchových zásob vody. V prosinci 2009 sonda pořídila unikátní záběr – vůbec poprvé se ocitly oba měsíce Marsu Phobos a Deimos společně na jednom fotografickém snímku. Snímky byly pořízeny pomocí kanálu SRC (Super Resolution Channel) kamery HRSC (High Resolution Stereo Camera). Kromě překvapujícího záběru tak tento snímek pomůže týmu HRSC ověřit a zpřesnit stávající modely oběžných drah obou měsíců.

 Phobos a Deimos poprvé společně na jednom snímku

Animace týdne: Mars Science Laboratory

Mars Science Laboratory. NASA pracuje na novém programu označovaném zkratkou MSL (Mars Science Laboratory), který má nahradit předchozí vozítka, roboty Spirit a Opportunity. Laboratoř by měla být veliká přes pět metrů a její hmotnost bude 410 kg. NASA pro MSL počítá s 2,3 miliardami dolarů. Vzhledem k výši nákladů si NASA nemůže neúspěch dovolit. V animaci si prohlédněte manévry prováděné při umístění stanice na povrch Marsu, aktivaci jednotlivých přístrojů, manévrovací schopnosti a vlastní práci laboratoře – odpaření horniny laserem, vrtání hornin, spektrální a chemickou analýzu, atd. (xvid/mp3,  28 MB)

Literatura