Vesmír, nᚠdomov

* Gamma č. 064 (Vesmír, náš domov (X.) - Měsíc (III.))

Vydáno dne 15. 02. 2006 (3140 přečtení)

Vesmír, náš domov (X.) - Měsíc (III.) - měsíční povrch

Nejnápadnějším rysem měsíčního povrchu je obrovské množství kráterů, z nichž ty větší jsou výkonnými dalekohledy vidět i ze Země. Odhaduje se, že kráterů s průměrem větším než 1 km je na přivrácené straně přes 300 000 a na odvrácené víc než milión. Šestnáct celistvých kráterů (z nichž jen pět je na přivrácené straně) má průměr větší než 200 kilometrů (největší je Clavius o průměru 245 km).



Odvrácená strana Měsíce(klikni) Střelba přes zrcátko(klikni)



Jedním z nejdiskutovanějších problémů moderní astronomie byla otázka, jsou-li měsíční krátery původu vulkanického (sopečného) nebo impaktního (tj. vytvořené dopady meteoritů a planetek). Odpověď naznačily už snímky prvních měsíčních sond a konečný verdikt vynesla analýza vzorků dovezených kosmonauty z výprav Apollo. Naprostá většina měsíčních kráterů je impaktního původu; vulkanické krátery se na Měsíci také vyskytují, ale je jich velmi málo.


V laické veřejnosti ještě občas přetrvává představa měsíčních kráterů, jak byly zobrazovány ve starých sci-fi rodokapsech a v kreslených vtipech z konce šedesátých let, totiž jako kuželovité útvary podobné sopkám. Tento obraz původně naznačovaly i snímky pozemských dalekohledů, na kterých krátery za měsíčního rána a večera (při bočním osvětlení Sluncem) vrhají dlouhé stíny a jejich vnitřek vyplněný uhlově černou tmou připomíná pohled do bezedné studny. To vše je ale jen optický klam, způsobený absencí rozptylu světla ve vakuu (na Zemi žádný stín nevypadá tak černě, protože na neosvětlené předměty dopadá přinejmenším světlo rozptýlené z oblohy a na částečkách prachu v atmosféře). Ve skutečnosti jsou měsíční krátery mělké mísy s vnitřkem zatlačeným pod okolní povrch. Už sám tento fakt naznačuje, že síla, která je vytvořila, mířila směrem dolů a způsobila odstranění, nikoliv nahromadění materiálu; z toho plyne, že tato síla přišla zvenčí, z okolního vesmíru, nikoliv z nitra Měsíce. Dno největších kráterů leží až několik set metrů pod úrovní okolního terénu; naopak výška stěn ani u stakilometrových kráterů nepřesahuje 1-3 kilometry. Pozorovatel stojící ve středu velkého měsíčního kráteru by si vůbec nevšiml, že se nachází v kráteru ? protože v důsledku silného zakřivení měsíčního povrchu a tím blízkosti horizontu (Měsíc je šestkrát menší než Země) by pro něj byly stěny kráteru skryty pod obzorem.


Velké krátery mívají uprostřed ?centrální pahorek? nebo i skupinu pahorků; názorný příklad vidíme na přiloženém snímku velkého kráteru z odvrácené strany. (Omlouvám se majitelům pomalejších modemů za poslání tak velkého obrázku ? budu se snažit nedělat to moc často ? ale tenhle záběr je tak velkolepý, že jsem nedokázal odolat, abych se o něj s vámi nepodělil.) Podrobnosti o tomto kráteru se mi zatím nepodařilo zjstit, ale vzhledem k viditelnému zakřivení horizontu bude mít v průměru dost přes sto kilometrů; skupina ?báboviček? v jeho středu je docela slušné pohoří, které by stálo nejméně za celodenní výstup, a stěna kráteru je určitě vyšší než Krkonoše.


Na tomto snímku můžeme dobře ilustrovat základní pravidla pro určování relativního stáří geologických struktur - princip superpozice (objekt přeložený přes jiný je mladší než ten spodní) a intersekce (struktura, která protíná jinou, je opět mladší než ta přerušená).


Velký kráter na snímku patří spíš mezi ty mladší, protože jeho dno ještě není pokryto velkým množstvím malých kráterů (všechny musí být nutně mladší než on, protože by nepřečkaly dopad meteoritu, jenž vyhloubil velký kráter) a jeho stěna je v podstatě nepřerušená; přesto však už má něco za sebou. Okrajový val je už v řadě míst značně neostrý (na pohled se zdá, že vlevo dole a vpravo už val téměř zmizel, zatímco nahoře a dole je ještě velmi ostrý; oba tyto dojmy jsou však opticky hodně zesíleny extrémně kontrastním osvětlením, typickým pro měsíční poměry) a po celém jeho obvodu (nejvýrazněji v levé části) vidíme stopy velmi rozsáhlých sesuvů (co na dálku vypadá jako trocha spadlého písku, musela být ve skutečnosti živelní pohroma úctyhodných rozměrů, doprovázená pořádným zemětřesením). Suťová pole jsou poměrně hustě pokryta krátery (které musely vzniknout také až po sesuvu), nicméně zdá se, že v oblasti sesuvu je hustota malých kráterů viditelně menší, než na zachovalém dnu. Z toho lze vyvodit, že k sesuvu došlo už před dlouhou dobou (za kterou byly na zasypané ploše vyhloubeny nové krátery), ale přesto až za nějaký čas po vzniku velkého kráteru (což vysvětlí rozdíl v hustotě malých kráterů na zasypaných a volných plochách). V podstatě jedinou možnou příčinou sesuvu (ke kterému zjevně došlo po celém obvodu kráteru najednou nebo během krátkého období, soudě podle jednotného vzhledu suťových polí) byl větší otřes půdy ? způsobený buď vnitřními vlivy, nebo pravděpodobněji (protože vlastní geologická aktivita Měsíce je velmi malá) nedalekým dopadem velkého meteoritu.


Povrch centrálního pohoří se zdá být téměř nenarušen krátery: v ostrém kontrastu k okolní ploše dna je skoro hladký. Z toho plyne, že povrch tohoto pohoří je velmi mladý: buď bylo pohoří vyzdviženo velmi dlouho po vzniku kráteru (případně vzniklo magmatickým výlevem), nebo byly jeho svahy relativně nedávno postiženy sesuvy půdy. Vzhledem k tomu, že z jiných zjištění je známo, že centrální pahorky vznikaly jako bezprostřední následek dopadu primárního meteoritu (přesný mechanismus vzniku kráteru si popíšeme příště), zdá se, že pravděpodobnějším vysvětlením hladkosti centrálního pohoří jsou sesuvy ? kteroužto hypotézu podporuje i vzhled svahů pohoří, jejichž značný sklon jistě sesuvy usnadnil.


Princip superpozice a intersekce můžeme dále uplatnit například na dva menší krátery ležící na okrajích velkého (který si pojmenujeme třeba Alfa). Ten vpravo dole (Beta), s velmi ostrými okraji (a hloubkou dna opět klamně zdůrazněnou černým stínem) je evidentně o mnoho mladší než Alfa, protože je vyhlouben v jejím okrajovém valu a v takto neporušené podobě by vznik sousedící velké Alfy v žádném případě nemohl přečkat. (Ještě menší kráter sousedící s Betou zprava je zjevně starší než Beta, protože jeho okraj je viditelně rozdroben malými krátery, zatímco zejména pravý horní lem Bety je prakticky neporušen.) U levého dolního okraje Alfy pak vidíme další malý, tentokrát velmi starý kráter, jehož pravý okraj byl úplně zničen při vzniku Alfy a jehož dno je pokryto troskami, které během této události dopadaly všude kolem.


Velmi pěkně patrná suťová pole, která při sesuvech zahladila stopy po malých kráterech, můžeme vidět i na pahorcích v pravém dolním rohu snímku, jasně osvětlených zprava. Při interpretaci takových záběrů však musíme být opatrní a mít na paměti obecné pravidlo, že kolmo dopadající světlo vymazává většinu detailů, zatímco boční světlo, vrhající početné stíny, naopak podrobnosti zvýrazňuje. Zprava osvětlené svahy na tomto záběru tudíž většinou ve skutečnosti nejsou tak hladké, jak se ze snímku zdá. (Proto také nejplastičtější pozemské snímky Měsíce s působivými detaily se pořizují za první nebo třetí čtvrtě, zatímco záběry Měsíce v úplňku bývají ploché a obvykle celkem nezajímavé.)

Tolik tedy jako velmi letmá a asi poněkud amatérská ukázka, co se dá vyčíst z měsíčního povrchu.

Další nádherné snímky měsíčních krajin najdete například na

http://www.seds.org/billa/tnp/luna.html



Dopisy čtenářů

Jana Kl. A když už jsi tak hezky rozepsaný, tak bys mi mohl vysvětlit, jak je to s tou puškou a střílením přes zrcátko? Je jedno z jakého úhlu se do toho zrcátka koukám? J., co jí to nedá spát.

Hm, někdy se nestačím divit, co mají moji čtenáři za praktické problémy; koho potřebuješ zastřelit? :-) Dobrá, z optického hlediska je to takhle: chceš-li střílet z pušky dozadu pomocí zrcátka, musí být zrcátko umístěné v ose hlavně za hledím a svírat s hlavní nenulový úhel v rozmezí (0..90) stupňů (krajní hodnoty vyjímaje). Optimální úhel by asi byl někde od 80 do 45 stupňů; v oblasti úhlů blížících se k nule by už bylo míření velmi nepřesné. Toto nastavení je tedy v jistých mezích libovolné. Příklad geometrického uspořádání je nakreslen na přiloženém obrázku (zrcatko.jpg)

Střelec musí mít oko v úrovni hledí a dívat se do zrcátka tak, aby linie jeho pohledu (beta) svírala s osou zrcátka stejný úhel jako osa hlavně (alfa), neboli úhel dopadu musí se rovnat úhlu odrazu. Jakmile tedy zvolíme úhel natočení zrcátka, úhel pohledu do něj je pak pevně dán. Při správném zamíření potom střelec uvidí v zrcátku hledí pušky, mušku na konci hlavně i terč v jedné linii.

Při každém míření samozřejmě dochází k nepřesnostem při srovnání zmíněných tří objektů do jedné linie s okem; když se do optické cesty vloží ještě zrcátko, je to další zdroj nepřesnosti, a tyto chyby se podle zákona schválnosti obvykle sčítají. Popsaná metoda je tedy spíš fyzikální kuriozita než doporučeníhodný způsob přesné střelby.



Hádanka se stínem na Měsíci

Dnes začnu odpovědí na hádanku, kterou jsem vám dal v čísle 054:

Jakým směrem se po zemském povrchu pohybuje stín Měsíce při zatmění Slunce: na východ nebo na západ, a proč zrovna tam?

Tajga:

I kdybych nemel tuseni proc, stin se pohybuje od zapadu na vychod - bylo to pekne videt pri poslednim zatmeni Slunce. Mesic se pohybuje kolem Zeme mnohem pomaleji (cca 28 dni) nez je rychlost rotace Zeme (24h), tj. pro soustavu Slunce-Mesic-Zeme pri zatmeni Slunce je pohyb Mesice kolem Zeme zanedbatelny. Pro pozorovatele Slunce vyjde na vychode-stin Mesice se promita na zapade (nerika se tomu nahodou axonometrie?). Behem dne se Slunce pohybuje po obloze od vychodu na zapad, tj. stin Mesice se musi pobybovat opacne tj.od zapadu na vychod.

Broněk:

Já si myslím, že ten stín musí jít od západu na východ, protože když se točí stejně jako země tak začne stínit nejdřív na západě a nějakou podivnou trajektorií skončí na dálnym východě. Doufám, že je to dobře a získám nějaký bezvýznamný body.

Přiznám se rovnou, že z téhle otázky se vyklubal chyták, který jsem si nechtě uchystal sám na sebe. Správná odpověď měla původně znít, že stín se pohybuje od východu k západu, protože Měsíc sice obíhá kolem Země od západu na východ, jenže Země se pod ním otáčí také na východ, a vyšší úhlovou rychlostí (díky tomu se Měsíc zdánlivě pohybuje po obloze podobně jako Slunce, tj. od východu k západu; kdyby se Země neotáčela kolem své osy, zapadal by Měsíc na východě). Výsledkem shodně orientované, ale různě rychlé rotace Země a oběhu Měsíce (Země se otočí za den, zatímco oběh Měsíce trvá ... no, měsíc) měl tedy být podle mé představy pohyb stínu od východu k západu, protože rozhodujícím faktorem se zdála být (úhlově) daleko rychlejší rotace Země. Tajgova odpověď mi ovšem přivolala vzpomínku na publikovaný diagram průběhu zatmění a hned mi došlo, že jsem si zase něco popletl. Ve skutečnosti je to tedy následovně:

Rozhodujícím faktorem pro určení směru pohybu stínu Měsíce po zemském povrchu při zatmění Slunce (hrozná věta, já vím; jenže když ono to jinak říct nejde) je porovnání obvodových rychlostí oběhu Měsíce a rotace zemského povrchu ve vztahu ke spojnici Země-Slunce. Zemský povrch rotuje na rovníku mírně nadzvukovou rychlostí cca 460 m/s (obvod cca 40000 km lomeno 24x3600 sec.). Měsíc ovšem obíhá kolem Země (stejným směrem) obvodovou rychlostí zhruba 1 km/s, tj. víc než dvakrát rychleji (přestože úhlová rychlost jeho oběhu je velmi malá); proto je pro pohyb jeho stínu po zemském povrchu rozhodující vyšší obvodová rychlost Měsíce, nikoliv rotace Země, a stín se tedy pohybuje od západu k východu.

Podíváme-li se teď na zaslané odpovědi, obě sice uváděly správný výsledek, ale ani jedno ze zdůvodnění by asi na Hvězdopravecké universitě nebylo uznáno za dostatečné. Tajga na základě chybné premisy (stejné, jako byla zpočátku ta moje) dospěl nesprávným logickým pochodem ke správnému závěru: problém je v tom, že Slunce se po obloze pohybuje jen zdánlivě a z tohoto zdánlivého pohybu nelze odvozovat skutečný pohyb stínu. Pokud by pohyb Měsíce byl při zatmění opravdu zanedbatelný, stín by stál na místě a Země by se pod ním otáčela; ve skutečnosti však, jak už víme, příčinou pohybu stínu Měsíce je relativně rychlý průchod Měsíce mezi Sluncem a Zemí. Co se axonometrie týče, to je trochu jiná záležitost; tímto výrazem se označuje metoda promítání třírozměrné scény do roviny svírající jiné než pravé úhly s třemi standardními průmětnami (xy, xz a yz), čímž při zobrazování například kvádrů (které se normálně promítají jako obdélníky, protože hrany ležící za sebou vzájemně splývají) dochází k rozlišení všech hran a tím k iluzi prostorového vjemu. V našem případě by ?šikmý? axonometrický nákres asi nebyl názornější než standardní ?pohled shora? s průmětem do roviny ekliptiky.

K odpovědi mého chrabrého vzdušného spolubojovníka Broňka dodám jen to, že ?jako Země? se točí a krouží ve sluneční soustavě úplně všechno (s výjimkou marsovských měsíčků, uranovské soustavy a pár desítek komunikačních+špionážních družic na polárních drahách) a odvozovat z tohoto faktu směr pohybu stínu s odvoláním na ?podivnou trajektorii? je pak poněkud odvážné :-) takže za tohle ty body, Broňku, budou opravdu ?nepříliš významné? :-)

Rozhodně ale děkuji oběma odvážlivcům za cenné odpovědi. Jejich vlastní hypotézy stejně jako můj původní zmatečný nápad nám mohou být ilustrací, že na obloze nic není jednoduché - o čemž se už někdy před deseti staletími přesvědčili čínští dvorní astronomové, kteří byli přísně potrestáni za to, že se místo důkladných výpočtů věnovali světským radovánkám, špatně spočítali pohyb nebeských těles, a když pak bez výstrahy přišlo zatmění Slunce, v ?Říši středu? na pár okamžiků zavládl chaos, protože v nastalém zděšení ?prostý lid bil v bubny a úředníci zmateně pobíhali?. (Dneska jsou kolikrát zmatení taky, a ani při tom nemusí být zatmění Slunce; to je ten pokrok.)



Související články:
Apollo 11 (08.09.2019)
Gamma č. 195 (Vesmír, náš domov (IXX.) - Exoplanety (16.01.2011)
Gamma č. 163 (Vesmír, náš domov (IXX.) - planetka Apophis) (26.03.2006)
Gamma č. 156 (Vesmír, náš domov (XXVIII.) - přistání na Titanu) (25.03.2006)
Gamma č. 150 (Vesmír, náš domov (XXVII.) - Mars (VIII.)) (18.03.2006)
Gamma č. 138 (Vesmír, náš domov (XXVI.) - Mars (VII.)) (16.03.2006)
Gamma č. 136 (Vesmír, náš domov (XXV.) - Mars (VI.)) (16.03.2006)
Gamma č. 135 (Vesmír, náš domov (XXIV.) - Mars (V.)) (15.03.2006)
Gamma č. 134 (Vesmír, náš domov (XXIII.) - Mars (IV.)) (15.03.2006)
Gamma č. 133 (Vesmír, náš domov (XXII.) - Mars (III.)) (15.03.2006)
Gamma č. 132 (Vesmír, náš domov (XXI.) - Mars (II.)) (15.03.2006)
Gamma č. 131 (Vesmír, náš domov (XX.) - Mars (I.)) (14.03.2006)
Gamma č. 128 (Vesmír, náš domov (XIX.) - Heliopauza) (12.03.2006)
Gamma č. 103 (Vesmír, náš domov (XVIII.) - Venuše (II.)) (05.03.2006)
Gamma č. 096 (Vesmír, náš domov (XVII.) - Venuše (I.)) (28.02.2006)
Gamma č. 091 (Vesmír, náš domov (XVI.) - Merkur (III.)) (24.02.2006)
Gamma č. 085 (Vesmír, náš domov (XV.) - Merkur (II.)) (22.02.2006)
Gamma č. 083 (Vesmír, náš domov (XIV.) - Merkur (I.)) (21.02.2006)
Gamma č. 078 (Vesmír, náš domov (XIII.) - Měsíc (VI.)) (21.02.2006)
Gamma č. 075 (Vesmír, náš domov (XII.) - Měsíc (V.)) (17.02.2006)
Gamma č. 072 (Vesmír, náš domov (XI.) - Měsíc (IV.)) (16.02.2006)
Gamma č. 057 (Vesmír, náš domov (IX.) - Měsíc (II.)) (14.02.2006)
Gamma č. 054 (Vesmír, náš domov (VIII.) - Měsíc (I.)) (09.02.2006)
Gamma č. 053 (Vesmír, náš domov (VII.) - Země (VII.)) (09.02.2006)
Gamma č. 053a (Povídka o Zemi) (09.02.2006)
Gamma č. 044 (Vesmír, náš domov (VI.) - Země (VI.)) (08.02.2006)
Gamma č. 027 (Vesmír, náš domov (V.) - Země (V.)) (31.01.2006)
Gamma č. 026 (Vesmír, náš domov (IV.) - Země (IV.)) (31.01.2006)
Gamma č. 024 (Vesmír, náš domov (III.) - Země (III.)) (28.01.2006)
Gamma č. 018 (Vesmír, náš domov (II.) - Země (II.)) (26.01.2006)
Gamma č. 013 (Vesmír, náš domov (I.) - Země (I.)) (25.01.2006)


Celý článek | Autor: Jarda Pecka | Počet komentářů: 0 | Přidat komentář | Informaèní e-mailVytisknout článek


©2001 Zbyněk Slába, grafické prvky - Renáta Řehová
Stránky byly vytvořeny s využžitím redakčního systému: PhpRS