Komety a vlasatice

6. listopadu 2011 v 18:28 |  Supernovy,Komety,Hvězdy a jiná vesmírná tělesa
Kometa, zastarale vlasatice, je malý astronomický objekt podobný planetce složený především z ledu a prachu a obíhající většinou po velice výstředné (excentrické) eliptické trajektorii kolem Slunce. Komety jsou známé pro své nápadné ohony. Většina komet se po většinu času zdržuje za oběžnou dráhou Pluta, odkud občas nějaká přilétne do vnitřních částí sluneční soustavy. Velmi často jsou popisované jako "špinavé sněhové koule" a z velké části je tvoří zmrzlý oxid uhličitý, metan a voda smíchaná s prachem a různými nerostnými látkami.
V závislosti na gravitační interakci komety s planetami se dráha komet může změnit na hyperbolickou (a definitivně opustit sluneční soustavu) nebo na méně výstřednou. Například Jupiter je známý tím, že mění dráhy komet a zachycuje je na krátkých oběžných dráhách. Proto existují i komety, které se ke Slunci vrací pravidelně a často. Mezi ně patří například Halleyova, Hale-Bopp nebo Kohoutkova kometa. Často v tomto smyslu znamená jednou za několik let až staletí.
Kometa se skládá z těchto částí:
  • Jádro - pevná část komety o velikosti v řádu kilometrů až desítek kilometrů.
  • Koma - kulová obálka kolem jádra, složena především z plynů.
  • Ohon - plyn a prachové částice směřující od Slunce (někdy je též označovaný jako chvost nebo ocas).
Složení: Jádro se skládá především z vodního ledu, tuhého oxidu uhličitého, oxidu uhelnatého, dalších zmrzlých plynů a prachu. Koma obsahuje různé nedisociované i disociované molekuly, radikály a ionty, např. OH-, NH2-, CO, CO2, NH3, CH4, CN, (CN)2 aj. Říká se, že kometární materiál si můžete udělat i doma: vezměte trochu vody, smíchejte s tonerem z tiskárny a ještě přidejte trochu organických látek z vlastních slin. Tuto směs promíchejte s pevným oxidem uhličitým (suchým ledem) a nechte zmrznout.
Všeobecně se předpokládá, že komety vznikají v Oortově mračnu ve velké vzdálenosti od Slunce, spojováním zbytků po kondenzaci sluneční mlhoviny. Okraje takovýchto mlhovin jsou dostatečně chladné na to, aby zde mohla existovat voda v pevném a nikoli plynném skupenství. Planetky vznikají jiným procesem, ale velmi staré komety, které ztratily všechnu svoji těkavou hmotu, se jim mohou podobat.http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f8/Halebopp031197.jpgKometa Hale-Bopp s bílým prachovým a modrým plynovým ohonem (březen 1997)

Fyzikální vlastnosti

Předpokládá se, že komety - přesněji kometární jádra - vznikají ve vzdáleném oblaku známém jako Oortův oblak (pojmenovaném podle holandského astronoma Jana Hendrika Oorta, který jako první vyslovil hypotézu o jeho existenci) ve vzdálenosti kolem 50 000 astronomických jednotek od Slunce. V této vzdálenosti je gravitační působení Slunce již velmi slabé a proto na komety významně působí i jiná vesmírná tělesa - především okolní hvězdy. Pokud se některá z nich přiblíží ke Slunci, pak vymrští množství komet z jejich vzdálených oběžných drah. Některé z nich se potom dostanou na extrémně protáhlou eliptickou oběžnou dráhu, která má perihel (nejbližší bod oběžné dráhy) dostatečně blízko u Slunce.
Když se kometa přiblíží k vnitřní části sluneční soustavy, zahřívání jejího jádra Sluncem způsobí, že se jeho vnější ledové vrstvy začnou vypařovat. Takto uvolněné proudy prachu a plynu vytvoří extrémně řídkou atmosféru okolo komety, nazývanou koma, a síla, kterou na komu působí sluneční vítr, způsobí vytvoření ohromného ohonu mířícího směrem od Slunce. Prach a plyn vytvářejí samostatné ohony, které míří do mírně odlišných směrů, přičemž prach zůstává vzadu za oběžnou dráhou komety (často takto vzniká zakřivený ohon) a ohon z ionizovaného plynu vždy míří přímo od Slunce, protože plyn je silněji ovlivňován slunečním větrem než prach a sleduje čáry magnetického pole a ne trajektorii oběžné dráhy. Ačkoli pevné těleso komety, takzvané jádro, má průměr menší než 50 km, koma může být větší než Slunce a ohony mohou dosáhnout délky 150 milionů km i více.
Komu i ohon osvětluje Slunce, proto mohou být pozorovatelné ze Země, když kometa prolétá vnitřní částí sluneční soustavy, prach odráží sluneční světlo přímo a plyny září v důsledku ionizace. Většina komet je bez pomoci dalekohledu příliš slabě viditelná, ale několik jich je dostatečně jasných na to, aby byly viditelné pouhým okem. Před vynálezem dalekohledu se komety zdánlivě z ničeho nic zjevovaly na obloze a postupně mizely z dohledu. Byly považovány za zlé znamení smrti králů a šlechticů, případně blížících se katastrof. Ze starověkých pramenů, například čínských kostí pro předpovídání budoucnosti, je známé, že jejich výskyty byly pozorované lidmi po celá tisíciletí. Jedním z nejznámějších starých záznamů je zobrazení Halleyovy komety na Bayeuxském gobelínu, který zaznamenává normanský tábor při dobytí Anglie roku 1066.Snímek komety Tempel 1 pořízený sondou Deep Impacthttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f9/Tempel1_DeepImpact.jpg

Optické vlastnosti

Překvapením je, že kometární jádra patří mezi nejčernější známé objekty, o kterých víme, že existují ve sluneční soustavě. Sonda Giotto zjistila, že jádro Halleyovy komety odráží přibližně 4 % světla, které na něj dopadá. Sonda Deep Space 1 podobně zjistila, že povrch komety Borrelly odráží jen mezi 2,4 % a 3,0 % dopadajícího světla. Pro porovnání, asfalt odráží 7 % dopadajícího světla. Všeobecně se zastává názor, že touto tmavou povrchovou látkou jsou složité organické sloučeniny. Teplo ze Slunce vypuzuje prchavé složky, přičemž zanechává těžké organické sloučeniny s dlouhým řetězcem, které jsou obvykle velmi tmavé, podobně jako například dehet nebo ropa. Velmi tmavý povrch komet jim dovoluje absorbovat teplo potřebné na jejich odplyňování.
V roce 1996 se překvapivě zjistilo, že komety vyzařují i rentgenové záření. Záření je pravděpodobně generované interakcí komet se slunečním větrem: když vysokoenergetické ionty vletí do atmosféry komety, srážejí se s kometárními atomy a molekulami. Při takovéto srážce ionty zachytí jeden nebo více elektronů, což vede k emisi rentgenového nebo ultrafialového fotonu.http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/ff/Cometorbit.sk.pngKomety mají značně protáhlé oběžné dráhy. Všimněte si dvou samostatných ohonů. Foto hězdárna Ondřejov.

Oběhové vlastnosti

Komety jsou klasifikovány podle svých oběžných dob (period). Krátkoperiodické komety mají oběžné doby kratší než 200 let, zatímco dlouhoperiodické komety mají oběžné doby delší, ale stále zůstávají gravitačně závislé na Slunci. Jednonávratové komety mají parabolické či hyperbolické oběžné dráhy, které je vynesou navždy mimo sluneční soustavu po jediném průletu okolo Slunce. Opačným extrémem je krátkoperiodická Enckeova kometa, která má oběžnou dráhu, která jí nedovolí se vzdálit od Slunce dál než k oběžné dráze planety Jupiter. Za místo vzniku krátkoperiodických komet se obecně považuje Kuiperův pás. Dlouhoperiodické komety zřejmě vznikají v Oortově oblaku. Bylo navrženo množství různých modelů vysvětlujících, proč jsou komety odkloněny do velmi excentrických drah. Patří mezi ně přiblížení k jiným hvězdám na cestě Slunce naší Galaxií, působení hypotetického průvodce Slunce Nemesis a nebo působení zatím neznámých transneptunických těles, například hypotetické Planety X. Nejpřijímanější je hypotéza, že k těmto poruchám drah dochází náhodně vzájemným ovlivňováním se těles v Oortově mračnu.
Kvůli svým malým hmotnostem a excentrickým oběžným drahám, které je přivádějí do blízkosti velkých planet, jsou oběžné dráhy často rušené (perturbované). Lze si všimnout, že dráhy krátkoperiodických komet mívají často vzdálenosti afelu souměřitelné s velkými poloosami oběžných drah obřích planet. Tyto skupiny pak obvykle nazýváme rodinami příslušné planety. Jupiterova rodina komet má přitom nejvíce členů. Je tedy zřejmé, že oběžné dráhy komet přicházejících z Oortova mračna často ovlivňuje gravitace obřích planet, když se k nim komety přiblíží. Jupiter je největším zdrojem těchto poruch, protože je zdaleka nejhmotnější planetou ve sluneční soustavě.
Kvůli perturbacím dráhy se ztratilo mnoho periodických komet objevených v minulých desetiletích a stoletích. Jejich oběžné dráhy nebyly nikdy dostatečně přesně známé, abychom věděli, kdy a kde čekat jejich budoucí přiblížení. Někdy se díky tomu po zpětném vypočítání dráhy nově objevené komety zjistí, že se vlastně jedná o ztracenou kometu. Tento osud sdílí například Tempel-Swift-LINEAR, která byla objevená v roce 1869, ale po roce 1908 byla v důsledku poruchy způsobené Jupiterem ztracena. Náhodou byla znovu objevena až v pozorovacím programu LINEAR v roce 2001.http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/03/Ob%C4%9B%C5%BEn%C3%A1_dr%C3%A1ha_Kohoutkovy_komety_v_letech_1973-1974.pngOběžné dráhy Kohoutkovy komety a Země znázorňující velkou excentrickou oběžnou dráhu a rychlejší pohyb v blízkosti Slunce.

Oběžné dráhy

Pokud se objeví nová kometa, známe z krátkého pozorování jen malý úsek oběžné dráhy, proto se nejprve počítá její parabolická aproximace. Teprve po delším pozorování lze rozhodnout, zda je dráha eliptická nebo hyperbolická. Z přibližně 600 komet, které známe je:
  • 40% komet na eliptických drahách, z toho:
    • 16% krátkoperiodických (perioda je menší než 200 let)
    • 24% dlouhoperiodických (perioda je větší než 200 let),
  • 49% na parabolických drahách
  • 11% na hyperbolických drahách
Velké procento parabolických drah uvedené v předchozím výčtu je zkreslující, neboť se jedná i o komety, u nichž doba pozorování byla příliš krátká na to, aby se rozhodlo, zda se pohybují po hyperbole nebo po velmi protáhlé elipse. Z komet, které byly pozorovány alespoň 240 dní, jen 3% má parabolické dráhy.
V minulosti byly komety považovány za znamení zmaru, někdy byly dokonce znázorňovány jako útok nebeských bytostí proti obyvatelům Země. Někteří autoři interpretují zmínky o "padajících hvězdách" v Gilgamešovi, Janově Apokalypse a Knize Enoch jako zmínky o kometách, případně o bolidech.
Aristotelés předložil ve svém díle Meteorologica[2] pohled na komety, který nakonec na dvě tisíciletí ovládl západní myšlení. Odmítl názory několika dřívějších filozofů, že komety jsou planety nebo alespoň jevy planetám podobné s odůvodněním, že planety se pohybují jen okolo zvířetníku, kdežto komety se objevují v kterékoliv části oblohy. Aristotelés popsal komety jako jevy z vrchní atmosféry, kde příležitostně vybuchují horké a suché plyny. Aristotelés považoval tento mechanismus za zodpovědný nejen za komety, ale i za meteory, polární záře a dokonce i za Mléčnou dráhu.
Později několik klasických filozofů jeho názor na komety napadlo. Seneca ve svých Přírodovědeckých otázkách uvedl, že komety se pohybují po obloze pravidelně a nejsou rušené větrem, což odpovídá chování typickému spíše pro nebeská tělesa než pro atmosférické jevy. Připustil, že planety se mimo zvířetník neobjevují, neviděl však žádný důvod, proč by se planetám příbuzné objekty nemohly objevovat v kterékoliv části oblohy. I přes tuto vážnou výtku se ujal Aristotelovský názor a udržel se až do 16. století, kdy se dokázalo, že komety musí existovat mimo atmosféru Země.
Roku 1577 byla několik měsíců viditelná jasná kometa. Dánský astronom Tycho Brahe využil měření polohy komety, která provedl on sám a několik dalších pozorovatelů na různých místech na Zemi, a zjistil, že kometa nemá žádnou měřitelnou paralaxu. V rámci přesností těchto měření to znamenalo, že kometa musí být alespoň čtyřikrát dále od Země než Měsíc.http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ab/Great_Comet_of_1577.gifPrůlet velké komety kolem Země z roku 1577 Dobové foto

Studium oběžných drah komet

I když již bylo dokázáno, že komety patří na oblohu, o otázce, jak se pohybují po obloze, se debatovalo většinu následujícího staletí. Dokonce i po tom, co Johannes Kepler zjistil roku 1609, že se planety pohybují okolo Slunce po eliptických oběžných drahách, zdráhal se uvěřit, že jeho vlastní Keplerovy zákony, kterými se pohyb planet řídí, ovlivňují i pohyb ostatních objektů. Domníval se, že komety se pohybují mezi planetami po přímých drahách. Galileo Galilei, ačkoli byl oddaným stoupencem Mikuláše Koperníka, odmítl Tychonovo paralaktické pozorování a držel se aristotelovské představy pohybu po přímkách přes vrchní atmosféru.
První návrh, že Keplerovy zákony planetárních pohybů by měly platit i pro komety, předložil William Lower roku 1610. V následujících desetiletích další astronomové včetně Pierra Petita, Giovanniho Borelliho, Adriena Auzouta, Roberta Hooka a Giovanni Domenico Cassiniho předkládali argumenty ve prospěch tvrzení, že se komety okolo Slunce pohybují po eliptických nebo parabolických drahách, zatímco jiní, jako například Christiaan Huygens a Johannes Hevelius, podporovali hypotézu o přímém pohybu komet.
Záležitost vyřešila jasná kometa, kterou objevil Gottfried Kirch 14. listopadu 1680. Astronomové v celé Evropě sledovali její pohyb po obloze po několik měsíců. Ve svých Principiích z roku 1687 Isaac Newton dokázal, že objekt pohybující se podle jeho zákona o poklesu gravitační síly se čtvercem vzdálenosti musí letět po jedné z kuželoseček, a demonstroval, jak ztotožnit dráhu komety po obloze s parabolickou oběžnou dráhou, přičemž použil kometu z roku 1680 jako příklad.
V roce 1705 Edmond Halley aplikoval Newtonovu metodu na 24 pozorování komet mezi lety 1337 a 1698. Zjistil, že tři z nich - komety z let 1531, 1607 a 1682 - mají velmi podobné dráhové elementy a byl dále schopný zdůvodnit malé rozdíly v jejich oběžných drahách na základě gravitačního ovlivnění Jupiterem a Saturnem. Nabyl přesvědčení, že tyto tři úkazy byly výskyty téže komety a předpověděl, že se objeví znovu někdy roku 1758 nebo 1759. (Ještě před Halleyem Robert Hooke ztotožnil kometu z roku 1664 s další z roku 1618 a Giovanni Domenico Cassini vyslovil podezření o totožnosti komet z let 1577, 1665 a 1680. Oba se však mýlili.
Halleyova předpověď data návratu byla brzo upřesněná týmem tří francouzských matematiků. Alexis Clairaut, Joseph Lalande a Nicole-Reine Lepaute předpověděli datum průchodu komety perihelem v roce 1759 s přesností na jeden měsíc. Když se kometa objevila podle předpovědi, stala se známou jako Halleyova kometa (oficiální označení má 1P/Halley). Naposledy do vnitřních částí sluneční soustavy zavítala v roce 1986. Její další návrat se očekává v roce 2061.
Mezi kometami s natolik krátkými periodami, že byly podle historických záznamů několikrát pozorovány, je Halleyova kometa unikátní tím, že je stále dostatečně jasná na to, aby ji bylo možné pozorovat pouhým okem. Od potvrzení periodicity Halleyovy komety bylo pomocí dalekohledů objeveno mnoho dalších periodických komet. Druhá kometa, u které byla objevena periodická oběžná dráha, byla Enckeova kometa (oficiálně označená 2P/Encke). Mezi lety 18191821 německý matematik a fyzik Johann Franz Encke vypočítal oběžné dráhy série kometárních výskytů pozorovaných v letech 1786, 1795, 1805 a 1818 a vyvodil z nich, že jde o tutéž kometu a úspěšně předpověděl její návrat v roce 1822. Do roku 1900 bylo pozorováno 17 komet s opakovaným průchodem perihelem, které byly uznány za periodické. Do ledna 2005 byl tento status přiznán 164 kometám, ačkoli některé z nich mezitím zanikly nebo se ztratily.
 

1 člověk ohodnotil tento článek.

Komentáře

1 vestec vestec | Web | 13. ledna 2012 v 2:06 | Reagovat

Dobry clanek, hezky blog, podivas se na muj webik?

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama