Vesmírný ohňostroj nad Čeljabinskem

Nad Uralem došlo letos 15. února k netradičnímu nebeskému úkazu, jaký nemá v moderní době z hlediska počtu pozorovatelů obdoby (i když šlo o průlet co do velikosti nepříliš velkého tělesa, ke kterému nad povrchem Země dochází několikrát do roka). Nebe s patřičným rachotem proťaly žhavé létavice – zbytek meteoroidu, který v atmosféře explodoval a jehož průlet atmosférou vyvolal tlakovou vlnu. Ta nadělala značnou škodu a ruský Čeljabinsk se stal rázem centrem pozornosti celého světa. Samozřejmě se ihned vyrojila spousta spikleneckých teorií, cože se vlastně stalo. A co tedy? Na Zemi spadl největší zaznamenaný objekt od roku 1908, kdy přilétl tzv. Tunguzský meteorit.

Jestli je někdo odborníkem na dráhu padajících těles, pak jsou to naši čeští astronomové. Již v padesátých letech minulého století v Astronomickém ústavu tehdejší ČSAV založili bolidovou síť (dr. Zdeněk Ceplecha), jejíž zásluhou byl v roce 1959 poprvé v historii fotografován pád meteoritu, následně spočítána jeho dráha ve Sluneční soustavě i v atmosféře Země a zpětně určeno dokonce i místo dopadu. Podle výpočtů vědci tehdy našli Příbramské meteority – první „meteority s rodokmenem“ na světě.

Na tradici z 50. let navázali čeští astronomové letos v únoru

Pracovníci Oddělení meziplanetární hmoty Astronomického ústavu AV ČR v Ondřejově jako první a zatím jediní na světě vypočítali a publikovali již týden po letošní události dráhu tělesa v atmosféře Země i jeho dráhu ve Sluneční soustavě, po které přiletělo. Tato práce byla zveřejněna v telegramu Mezinárodní astronomické unie. K tomuto výpočtu použili sedm videozáznamů pádu, které byly přístupné na internetu a byly vhodné pro přesné zpracování. Především museli určit zeměpisné souřadnice místa, odkud byl záběr pořízen a také úhly, pod kterými byl bolid z daného místa zaznamenán.

Půl tuny z vesmíru

Ondřejovští odborníci dr. Pavel Spurný (vedoucí oddělení meziplanetární hmoty), dr. Jiří Borovička a dr. Lukáš Shrbený určili, že pozorovaná dráha v atmosféře byla dlouhá 254 km. Těleso bylo poprvé zaznamenáno ve výšce necelých 92 km nad zemským povrchem, kdy už mělo povrch zahřátý natolik, že se intenzivně odpařoval a horký plyn okolo něj viditelně zářil i na světlé ranní obloze. Při rychlosti 17,5 km za sekundu po dráze skloněné 17 stupňů k zemskému povrchu zářilo těleso stále jasněji. O 11 sekund později, kdy se dostalo do výšky 32 km nad zemí, se začalo mohutně rozpadat na menší části. Tím se výrazně zvětšila plocha vystavená zemské atmosféře, takže vzrostlo odpařování a jas bolidu na blízkých místech krátkodobě předčil jasnost Slunce. V následujících sekundách se těleso dál rozpadalo, až se část jeho původní hmoty rozprášila a vytvořila dlouhou prachovou stopu, která byla díky nasvícení Sluncem viditelná desítky minut, než se postupně rozptýlila. Jedno velké těleso se však nerozdrobilo a na videích bylo vidět po další tři sekundy. Dále zůstalo několik středně velkých úlomků, které pohasly dříve a tisíce drobných úlomků, které již sledovány být nemohly. Z průběhu toho, jak se největší těleso před pohasnutím zbrzdilo na rychlost 4 km/s, odhadli vědci jeho hmotnost na 200–500 kg (přesná hodnota závisí na některých neznámých parametrech, např. na tvaru tělesa), což odpovídá velikosti kolem 0,5 metru v průměru.

Cesta skončila na dně jezera

Těleso, v tom okamžiku již neviditelné, pokračovalo po zakřivené balistické dráze, aby poté volným pádem dosáhlo země. Dopadlo na zamrzlé jezero Čebarkul, při rychlosti kolem 150 m/s prorazilo led a skončilo kdesi na dně jezera. Kolem osmimetrové díry v ledu byly nalezeny malé odštěpky, které se odlomily z tělesa při dopadu na led. Díky ohromné pátrací akci se již našly kusy meteoritů a hledání pokračuje. Jeden až dva větší meteority o hmotnosti nad 10 kg by měly ležet poblíž vesnice Travniki, malé meteority o hmotnostech maximálně desítky gramů budou rozprostřeny v několik kilometrů širokém a až 30 km dlouhém pásu, který začíná mezi městy Korkino a Jemanželinsk a pokračuje směrem na západ.

Data dostupná vědcům z Astronomického ústavu neumožňují určit vstupní hmotnost tělesa. Podle vyjádření NASA mělo těleso před vstupem do atmosféry hmotnost 10 000 tun a průměr 17 metrů, avšak tento odhad může být v budoucnu ještě korigován. Těleso bylo nicméně poměrně křehké a z větší části se rozpadlo dosti vysoko v atmosféře. Tlaková vlna, kterou vyvolal nadzvukový průlet kombinovaný s rozpady tělesa, byla tak silná, že v Čeljabinsku a okolí rozbíjela okna a poničila některé budovy. Pokud by těleso bylo pevnější, proniklo by do větší hloubky a způsobilo by tak větší škody. Kdyby byl sklon dráhy v atmosféře větší, účinky tlakové vlny by se koncentrovaly na menší území.

Dráha planetky ve Sluneční soustavě nebyla ničím výjimečná. Jako mnoho podobných těles vedla po eliptické dráze s přísluním poblíž dráhy Venuše a odsluním v pásu planetek mezi Marsem a Jupiterem.

Od uvedeného příbramského úspěchu z roku 1959 si Češi v tomto oboru drží naprosto výsadní postavení ve světovém měřítku a podobný úspěch zopakovali ještě několikrát. Podle svých výpočtů nalezli např. meteorit Neuschwanstein (2002) jako dvojče meteoritu Příbram, meteority Morávka (2000 – první denní bolid s rodokmenem), Benešov (1991, nález 2011 – první meteorit s rodokmenem nalezený 20 let po pádu a navíc složený minimálně ze tří druhů materiálu) a dosud jediné meteority z jižní polokoule Bunburra Rockhole (2007) a Mason Gully (2010).

Jak to, že nebylo těleso objeveno předem?

Čeljabinský meteoroid se ve dnech před dopadem promítal na oblohu do blízkosti Slunce (úhlová vzdálenost menší než 20 stupňů), tudíž byl pozemskými přístroji nepozorovatelný a nemohl být před dopadem objeven.

Možnosti současné techniky vyhledávat nebezpečné planetky a zachytit příští těleso velikosti čeljabinského meteoroidu před jeho dopadem ukážeme na následujících výpočtech. Planetku o průměru 10 metrů, která by již mohla způsobit podobné efekty jako čeljabinský případ, mohou současná sledování zachytit na vzdálenost zhruba 5 milionů kilometrů od Země. Čeljabinský meteoroid se k nám ve dnech před dopadem přibližoval rychlostí 13 km za sekundu, před dopadem byl urychlen gravitací Země na 17,5 km za sekundu. Vzdálenost 5 milionů kilometrů tedy překonal za 4 dny. Na jeho zachycení by tedy měli současná sledování oblohy pouze čtyři dny. Za tu dobu – od 11. do 14. února včetně, pokrývaly stávající sledování oblohy pouze 4 % plochy (přesněji, plného prostorového úhlu) oblohy, což je i průměrná pravděpodobnost zachycení příštího „Čeljabinského meteoroidu“ ještě před jeho dopadem pomocí současné techniky

Vyhlídky do budoucnosti

Američané připravují projekt Large Synoptic Survey Telescope (LSST), který každé tři dny pokryje 60 % oblohy do hloubky přibližně 25. hvězdné velikosti, tedy přibližně o 4 magnitudy hlouběji, než typicky dosahují současná pozorování. V přepočtu to znamená zhruba šestinásobné zvětšení účinného dosahu od Země. Asteroidy velikosti čeljabinského meteoroidu bude LSST moci zachytit do vzdálenosti přibližně 30 milionů kilometrů. Při dané rychlosti přibližování k Zemi by pak přístroj mohl takový meteoroid zaznamenat až 25 dní před případným dopadem. LSST má být v provozu od roku 2020, za sedm let se tedy již asi se šedesátiprocentní pravděpodobností dozvíme o příštím „čeljabinském meteoroidu“ s předstihem více než tři týdny. I tak nám ještě pořád zůstane 40 % oblohy v okolí Slunce, popř. pod obzorem nepokryto, což znamená zhruba čtyřicetiprocentní pravděpodobnost, že může přiletět meteoroid bez varování. Abychom tuto širokou „díru“ pokryli, musel by být do kosmu vyslán velký teleskop – nejspíše do tzv. Lagrangeova bodu L1 soustavy Země-Slunce.

Zatím bez známého nebezpečí

Riziko srážky známých planetek pohybujících se v blízkosti naší planety se Zemí je v dohledné době několika desítek let zanedbatelné. Nejtěsnější průlet kolem Země je předpovídán planetce Apophis, která proletí 13. dubna 2029 ve vzdálenosti přibližně 30 tisíc km od našeho povrchu, což je přibližně stejná vzdálenost, jaká dělila Zemi a planetku 2012 DA14 letošního 15. února. Protože je Apophis větší planetka, bude na obloze její těsný průlet vidět i pouhým okem.

Podle tiskové zprávy ASÚ AV ČR

O úspěchu českých astronomů v určování přesné dráhy meteoritů jsme již psali v Třípólu v roce 2001 v článku www.www.www.3pol.cz/cz/rubriky/astronomie/88-astronomicka-udalost-stoleti.

---

Planetka: Těleso obíhající kolem Slunce, které nepatří mezi planety, trpasličí planety a není klasifikováno jako kometa, resp. těleso s průměrem větším než meteoroid a současně menším než 1000 km, což je přibližná hranice pro kategorii těles označovaných jako tzv. trpasličí planety (náleží mezi ně např. Ceres či Pluto).

Asteroid: Toto slovo, podobně jako výraz „planetka“, označuje „hvězdě se podobající“ či „hvězdný“ objekt. Astronomové dlouhou dobu viděli asteroidy jen jako světlé body putující mezi hvězdami. V češtině se obvykle používá český výraz planetka, který je s ohledem na povahu těchto objektů – které s hvězdami nemají nic společného – výstižnější.

Meteoroid: Malé těleso meziplanetární hmoty – menší než planetka a větší než atom – pohybující se v meziplanetárním prostoru.

Meteorit: Pozůstatek meteoroidu, který dopadl na zemský povrch.

Meteor: Světelný jev provázející průlet meteoroidu atmosférou Země.

Bolidy: Jasné meteory, které svým jasem na pozemské obloze překonají planetu Venuši.