Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 14 – vyšlo 1. dubna, ročník 18 (2020) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

14/2020

Země není planeta

Rudolf Mentzl

Mezi dny 14. a 26. srpna 2006 došlo ve Sluneční soustavě ke katastrofě. Zmizela naše nejvzdálenější planeta. Dlužno podotknout, že to byla katastrofa pouze administrativní. PlutoPluto – spolu s Charonem tvoří trpasličí dvojplanetu v Kuiperově pásu, která patří do rodiny plutoidů. Do roku 2006 byl Pluto řazen konvenčně mezi planety. V blízkosti jsou čtyři menší měsíce Nix, Hydra, Kerberos a Styx. Pluto oběhne Slunce jednou za 248 pozemských let po protáhlé, eliptické dráze. Kolem vlastní osy se otáčí v opačném smyslu, než obíhá. Jeho povrch, kde je nejvíce zastoupen dusíkový a metanový led, dobře odráží světlo. Dráha Pluta je mimořádně excentrická, v některých obdobích je blíže ke Slunci než Neptun (1979–1999). Sklon dráhy k rovině ekliptiky je 17,1°. Sklon rotační osy od kolmice na rovinu dráhy je 122,5°. Pluto se, podobně jako Uran, odvaluje v rovině dráhy. nezmizelo fyzicky, pouze se v excelovských tabulkách přesunulo z kolonky 'planety' do kolonky 'trpasličí planety'. Sotva jsme se s touto ránou vyrovnali, hrozí katastrofa další. Zdá se, že ani naši 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. nemůžeme mezi planety počítat.

Takhle bude zanedlouho vypadat planetární soustava. Zdroj: Wikipedie.

Pluto – spolu s Charonem tvoří trpasličí dvojplanetu v Kuiperově pásu, která patří do rodiny plutoidů. Do roku 2006 byl Pluto řazen konvenčně mezi planety. V blízkosti jsou čtyři menší měsíce Nix, Hydra, Kerberos a Styx. Pluto oběhne Slunce jednou za 248 pozemských let po protáhlé, eliptické dráze. Kolem vlastní osy se otáčí v opačném smyslu, než obíhá. Jeho povrch, kde je nejvíce zastoupen dusíkový a metanový led, dobře odráží světlo. Dráha Pluta je mimořádně excentrická, v některých obdobích je blíže ke Slunci než Neptun (1979–1999). Sklon dráhy k rovině ekliptiky je 17,1°. Sklon rotační osy od kolmice na rovinu dráhy je 122,5°. Pluto se, podobně jako Uran, odvaluje v rovině dráhy. Země – 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. Neptun – poslední z obřích planet. Podobně jako ostatní obří planety má prstence, rozsáhlou soustavu měsíců a pásovitou strukturu atmosféry s obřími víry – skvrnami. Neptun je téměř stejně velký jako Uran. Průměrná hvězdná velikost je 7,8m, a proto nemůže být pozorován okem. Atmosféra má pásovitou strukturu, rotace je diferenciální s průměrnou periodou 19 hodin. Vlastní rotační perioda planety je 16 hodin, atmosféra tedy vzhledem k povrchu rotuje retrográdně. V atmosféře se nachází obří anticyklóny, například Malá a Velká temná skvrna. Atmosféra má zelenomodrou barvu, v horních vrstvách převládá vodík a helium. Modrozelené zabarvení je způsobeno stopami metanu. Rychlosti větru naměřené sondou Voyager 2 přesahují 2 000 km/h. Magnetické pole má dipólový charakter, osa je skloněna 47° vzhledem k rotační ose a posunutá od středu o 0,55 poloměru.

Definice planety

Střízlivě nahlíženo, vyloučení Pluta z rodiny planet je krok logický a opodstatněný. Planeta, aby byla svého pojmenování hodna, musí splňovat tři přísná kritéria Mezinárodní astronomické unie:

Pluto již není považováno za planetu, protože propadlo sítem třetí podmínky. Na její oběžné dráze se nachází více těles, dokonce zhruba stejně velkých. Jeho oběžnou dráhu nelze považovat za čistou. Mluvčí odborné skupiny z univerzity Josepha Webera, April Erste, předkládá návrh na novou revizi členů Sluneční soustavy. Zdá se, že Země neprojde dokonce žádnou z podmínek.

Dráha

Podmínka, že planetaPlaneta – 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. musí obíhat po vlastní oběžné dráze je, doslova bráno, prázdná. Každé těleso ve Sluneční soustavě se pohybuje po své oběžné dráze. V tomto případě se myslí, že se musí jednat o dráhu keplerovskouKeplerovy zákony – tři zákony, které objevil v 17. století Johanes Kepler. Popisují pohyb planet v okolí Slunce: I. Planety se pohybují po elipsách, v jejichž ohnisku je Slunce. II. Plošná rychlost planet je konstantní (měřeno spojnicí planety a Slunce). III. Poměr druhých mocnin oběžných dob a třetích mocnin velkých poloos je pro všechny planety stejný., musí tedy obíhat po elipse. Nebýt této podmínky, museli bychom za planety považovat například některé měsíce velkých planet. Mají kulový tvar, svou dráhu si vyčistily, 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. sice také obíhají, pohříchu však nikoli po elipse, nýbrž po jakési vlnovce způsobené oběhem kolem mateřské planety.

Země se ve Sluneční soustavě pyšní několika výsadními postaveními. Mimo jiné také svým velkým měsícem. Náš MěsícMěsíc – přirozený satelit Země, rotuje tzv. vázanou rotací (doba oběhu a rotace je shodná). Díky tomu stále vidíme přibližně jen přivrácenou polokouli Měsíce. Měsíc je prvním cizím tělesem, na kterém stanul člověk (Neil Armstrong, 1969, Apollo 11). Voda na Měsíci byla objevena v stinných částech kráterů a pod povrchem (Lunar Prospektor, 1998). Povrch Měsíce je pokryt regolitem (drobná drť s vysokým obsahem skla). Malé pevné jádro je obklopené plastickou vrstvou (v hloubce 1 000 km pod povrchem). Velké množství kráterů má rozměry od milimetrů po stovky kilometrů. Několik z nich je pojmenováno i po českých osobnostech (například kráter Anděl). má pouze tři a půlkrát menší průměr než Země. Z méně antropocentrického pohledu, než je nám dán citovou vazbou, bychom tedy měli mluvit spíš o dvouplanetě, nebo o systému Země – Měsíc. V tomto smyslu podobně nabubřele vyznívá i fráze, že Měsíc obíhá kolem Země. Ve skutečnosti obě tělesa obíhají kolem společného těžiště, od kterého je střed Země vzdálen průměrně 4 745 km. V přepočtu na průměrnou vzdálenost od Slunce to představuje koeficient relativní deformace ideální dráhy asi 3,2×10⁻⁵. Porovnáme-li tuto hodnotu s parametry drah některých měsíců velkých planet, získáme překvapující údaje.

Například NeptunůvNeptun – poslední z obřích planet. Podobně jako ostatní obří planety má prstence, rozsáhlou soustavu měsíců a pásovitou strukturu atmosféry s obřími víry – skvrnami. Neptun je téměř stejně velký jako Uran. Průměrná hvězdná velikost je 7,8^m, a proto nemůže být pozorován okem. Atmosféra má pásovitou strukturu, rotace je diferenciální s průměrnou periodou 19 hodin. Vlastní rotační perioda planety je 16 hodin, atmosféra tedy vzhledem k povrchu rotuje retrográdně. V atmosféře se nachází obří anticyklóny, například Malá a Velká temná skvrna. Atmosféra má zelenomodrou barvu, v horních vrstvách převládá vodík a helium. Modrozelené zabarvení je způsobeno stopami metanu. Rychlosti větru naměřené sondou Voyager 2 přesahují 2 000 km/h. Magnetické pole má dipólový charakter, osa je skloněna 47° vzhledem k rotační ose a posunutá od středu o 0,55 poloměru. měsíc Proteus obíhá centrální planetu ve vzdálenosti asi třetinové oproti vzdálenosti našeho Měsíce od Země. Přitom je však od Slunce vzdálen třicetkrát dále. Koeficient relativní deformace je tedy nezanedbatelně menší, pouhých 2,6×10⁻⁵. Proteova dráha je defacto mnohem hladší, mnohem více se podobá keplerovské elipse než dráha naší Země. Přesto je právem považován za měsíc. Bylo by k němu však neférové, kdyby Země měla mít statut nadřazený.

Neptunův měsíc Proteus. Zdroj: NASA/Voyager 2, 1989, PIA00062.

Hydrostatická rovnováha

Po pojmu hydrostatická rovnováha sáhli planetologové poněkud nešťastně. Duch zákona byl jasný – dostat do pravidel podmínku kulového tvaru. Tento termín však nemohl být použit, vzhledem ke zploštění především velkých planet. Byla tu potřeba vztáhnout se k něčemu, co se neohlíží na geometrický tvar tělesa a přesto si ho vynucuje. Zdálo se, že stav hydrostatické rovnováhy tuto potřebu naplňuje. V tomto stavu se však Země nenachází. Tekuté jádro plné vertikálních proudů roztaveného magmatuMagma – přírodní tavenina vznikající v hlubokých částech kůry nebo pláště planet. Jedná se o směs roztavených minerálů, pevných krystalů a rozpuštěných sopečných plynů. Může mít různé chemické složení a teplotu v závislosti na zdroji, ze kterého vzniklo. Označení magma se používá tehdy, pokud je tavenina pod povrchem, jakmile dosáhne povrchu, využívá se termín láva. sice v rovnováze je, jenomže se jedná o rovnováhu hydrodynamickou. Ani tento požadavek Země tedy nesplňuje.

Tvrzení, že je Země v hydrostatické rovnováze, lze považovat za ukvapené.
Zdroj: Wikipedie.

Gravitační účinky

Poslední podmínku, vyčištění dráhy od malých těles, Země splňovala ještě v historicky nedávné době. Tělesa, která nějakým způsobem dráhu Země křížila, k ní dříve či později zaujala kolizní kurs. Pak na Zem buď dopadla, nebo byla efektem gravitačního prakuGravitační manévr – gravitační asistence, gravitační prak, gravitační brzda: změna vektoru rychlosti tělesa ve vesmíru při blízkém průletu kolem výrazně hmotnějšího tělesa. Nejčastěji je tento manévr využíván ke zrychlení, zbrzdění nebo odklonění kosmických sond pohybujících se po heliocentrických drahách pomocí průletu lokálním gravitačním polem planet nebo měsíců. vymetena mimo dráhu. Princip velice jednoduchý, který se uplatní u každého tělesa s dostatečně silnou gravitací. V důsledku toho dnes dochází ke kolizím jen velice zřídka, jinými slovy dráha je vyčištěna.

V poslední době však tato schopnost nabrala opačný trend. Díky antropogenní činnosti Země naopak začíná svou oběžnou dráhu znečišťovat. Oficiálně dnes registrujeme na oběžných drahách tisíce velkých úlomků vysloužilých družic a raketových stupňů, a další desetitisíce menších ještě na zaregistrování čekají. Extrémní názory za znečištění považují i funkční družice, které se dnes díky masivnímu zlevňování kosmických technologií na oběžné dráhy jen hrnou. Protože ani optimistické scénáře nepočítají s tím, že by se tento trend v blízké budoucnosti změnil, nelze než přijmout myšlenku, že ani ve třetím bodě Země jako planeta nevyhovuje.

Okolí Země je silně znečistěné umělými družicemi.
Zdroj: NASA Orbital Debris Program Office.

Kudy z toho ven?

Právníci nově vznikajícího společensko-vědního oboru astrojuristiky se nemohou shodnout na validitě posledního bodu. Někteří se optimisticky snaží rozporovat i druhý bod. Všichni se však shodují na tom, že první bod je nenapadnutelný, a tak bude Země s nejvyšší pravděpodobností z planetárního systému vyloučena. Věc má však i druhou, světlou stránku. Z ekologického hlediska nahlíženo, je to jednoznačný triumf. Nemůže dojít k tomu, že si zničíme vlastní planetu.

Dráhu Země deformuje Měsíc do tvaru vlnovky. Šedá tečkovaná čára představuje oběžnou dráhu těžiště soustavy Země – Měsíc. Zeleně je vykreslována zvlněná orbita Země. Aby byla dráha dobře vidět, zvětšete si animaci na maximum.

Odkazy