Gamma č. 006 (Rotace vesmíru)

Redakční úvodníček:

Tak máme za sebou zahřívací kolo, v pátek skončilo zasílání ukázkových výtisků těm, kteří ještě nepožádali o registraci, a teď už jsme mezi sebou jen samí pravověrní příznivci astronomie a kosmonautiky - jak aspoň doufám :-) . Je tedy čas povědět si něco o tom, co bude dál.

Především se musím přiznat, že se mi od počátku celá záležitost poněkud vymkla z rukou; díky vašemu nečekanému zájmu se původně zamýšlený několikařádkový občasník rychle vyvinul v pravidelný deník. To neznamená, že to tak nutně bude vždycky; v nejbližší budoucnosti bych ale aspoň trochu pravidelný rytmus rád udržel. Případné jednodenní výpadky nebudu zvlášť avízovat, souvislost řady vydání poznáte podle číslování výtisků. Ačkoliv se budu snažit vyjadřovat sice populárně, ale nikoliv na úkor přesnosti, budu spoléhat na vaši toleranci, pokud mi výjimečně trochu ujede letopočet nebo popletu jméno. Mám toho hodně a ne vždycky budu mít čas ověřit si v chytrých knihách všechny údaje.


Aby si každý přišel na své, chtěl bych postupně vytvořit několik souběžných seriálů na různá témata, které se budou mezi sebou více méně pravidelně střídat, prokládány odpověďmi na vaše otázky.


Někteří čtenáři už vyjádřili podiv nad tím, jak to všechno stíhám. Občas to ani mě není moc jasné :-) ale hlavní zásluhu na tom má druhý nejdůležitější člen redakčního tým Míša ?Mick? Slába, můj druh v parašutistické zbrani a bývalý bankovní kolega, který společně se mnou dojíždí do Prahy a díky jehož neukojitelné řidičské vášni a bezpečnému stylu můžu cestou s důvěrou ťukat do klávesnice; mezi půl šestou a půl sedmou večer obvykle sepisuju základní texty a ráno před osmou se cestou v opačném směru zalamuje čerstvé vydání a dolaďují formulace. Vznik Gammy je proto poněkud rozmazaný v ranně-večerním časoprostoru na trase mezi Prahou a Ústím nad Labem (?sakra, Miko, nemůžeš jet chvíli rovně, tady se nedá pracovat; no jo, straškovská šikana, perla E55, už aby nám konečně dostavěli tu dálnici...?) a ráno se pak Gamma z pankráckého serveru rozprskne po celém světě od Austrálie po Luisianu.


Při odpovědích na vaše otázky mi často pomáhají další členové týmu - moje maminka, ještě nedávno učitelka matematiky a fyziky a dodnes nadšená astronomka, a dále švagr Martin, takto gymnaziální professor emeritus - matematiky a fyziky, samozřejmě (ostatně sestra Jana, aby se to nepletlo, je bývalou učitekou téhož). A nesmíme zapomenout na firmu Compaq, jejíž laskavostí je čím do té Prahy jezdit i na čem to všechno psát.


A jelikož moji čtenáři jsou zvídavá čeládka, dnes je opět čas na otázku, tentokrát jen jednu, protože odpověď je trochu delší.

Dopisy čtenářů

Honza:

Abych se rovněž přidal ke skupině zvědavců, přidám i já jeden dotaz. Vycházím z předpokladu, že základem vesmíru je hmota, prostor a čas. Ke konkrétnímu dotazu: Jeví se jako skutečnost, že planety, hvězdy i celý vesmír rotují proč? Rotují jedním směrem ( nevylučuji to ) proč?

O hmotě, prostoru a času si povíme v samostatném vydání, a co se rotace týče, nejlepším vysvětlením je teorie francouzského matematika Laplace, který v osmnáctém století vysvětlil vznik sluneční soustavy (a ve volném čase ještě stihl vymyslet například Laplaceovu transformaci, která od té doby pronásleduje všechny studenty technických škol). Jeho teorie byla už tehdy v nejdůležitějších bodech správná a ve své zmodernizované podobě je považována za platnou dodnes.

Představme si velký oblak plynu a drobných prachových částic, jeden z miliónů podobných oblaků, z jakých se asi před řekněme pěti miliardami let skládala naše Galaxie (co to přesně je galaxie, jak vznikla a jak vypadá, si řekneme někdy příště). Mrak se nečinně vznáší v prostoru, dokud se někde ?poblíž? (jsme ve vesmíru, tak tohle slovo berte HODNĚ s rezervou) něco nestane: například vybuchne supernova a svou rázovou vlnou mrak z jedné strany zhustí, anebo se třeba jen někde blízko mraku rozsvítí hvězda, která tlakem svého záření začne mrak začne pomalu stlačovat. Může to být rychlé nebo to trvá statisíce let; rozhodující je, že nakonec jistá část mraku dosáhne takové hustoty, že začne působit na celý objem od té chvíle už nezanedbatelnou gravitací (všechna hmotná tělesa, jak víme, se vzájemně přitahují). Všechny částečky v mraku se začnou zvolna a pak čím dál rychleji pohybovat směrem k jeho těžišti. Přitom se neustále srážejí a vychylují z kursu; jak se mrak zhušťuje, vznikají v něm další místní jádra, která přitahují hmotu zase k sobě, a výsledkem je velký chaos, kdy se částečky pohybují nejrůznějšími směry. Rotační moment mraku proto nikdy není přesně nulový, a když se po miliónech let mrak smrští z průměru řádově deseti světelných let na nějakých deset světelných hodin, poměrně rychle rotuje kolem v podstatě náhodně vzniklé osy. V důsledku rotace se přitom mrak sploští do velmi tenkého prachového disku. Vznik rotace si lze představit tak, že při svém zrychlujícím se letu do středu mraku některé částečky proletí kolem těžiště ?zleva?, jiné ?zprava?, a jelikož jich nikdy není přesně stejně (jinak by místo sluneční soustavy vznikla osamělá nerotující hvězda), částice s protiběžnou rotací se navzájem posrážejí a napadají do těžiště a z těch, které v jednom směru přebývají, se vytvoří rotující sluneční soustava (o přesném průběhu jejího dalšího vývoje opět někdy později).

Výsledkem tohoto procesu je vznik rodiny planet, které obíhají všechny stejným směrem přibližně v takzvané rovině ekliptiky s odchylkou nejvýš několik stupňů. Většina planet se také otáčí kolem své osy shodně se směrem oběhu; v tomhle ohledu už se ale ve sluneční soustavě vyskytují dva nezvedenci, kteří vybočují z řady.

Zatímco u všech planet sklon osy rotace vůči ekliptice nepřesahuje 30°, osa Uranu má sklon 87°, takže během uranovského ?jara? se planeta sune kolem Slunce s osou trčící kupředu jako kopí, v létě se po své dráze rozpustile kutálí jako obří míč (a nad severním pólem stojí Slunce po čtvrt uranovského roku v zenitu téměř nehnutě), na podzim má planeta osu opět rovnoběžnou se směrem oběhu a v zimě se po dráze smýká jako míč klouzající po ledě s protisměrnou rotací. Zdá se, že se Uran kdysi dávno tečně srazil s jiným tělesem, které mu dalo pořádnou faleš; vzhledem k jeho rozměrům to ovšem musela být katastrofa skutečně kosmických rozměrů.

Ještě kurióznější je případ Venuše, která se točí na opačnou stranu než by měla, a ke všemu tak pomalu, že venušanský den (243 pozemských dnů) trvá déle než tamní rok (224 dní). Důvod takového chování dodnes nikdo uspokojivě nevysvětlil.

Naprosto nejvýstřednějšími výtečníky ve sluneční soustavě jsou pak oba Marsovy měsíčky Phobos a Deimos (žádný z nich velikostí nepřesahuje 20 km), které obíhají mateřskou planetu po retrográdních drahách (tj. opačně, než Mars rotuje). Jelikož taková soustava nemohla vzniknout normálním společným vývojem, má se za jisté, že oba měsíčky jsou bývalé asteroidy, které původně obíhaly po vlastních drahách kolem Slunce, než je Mars kdysi zachytil a přivlastnil si je.

Dodejme, že rotace sluneční soustavy nemá žádnou souvislost s rotací galaxie (tj. Mléčné dráhy), která rotuje podle zcela jiné osy. O rotaci celého vesmíru se pak dá těžko mluvit, aspoň pokud mně je známo; tam hraje daleko důležitější roli jeho rozpínání ? ale o tom také někdy příště.