1. Učební texty pro popularizátory vědy

1

Studijní opora k výukovému modulu v oblasti přírodních věd „K4/MPV11 Země – planeta lidí, bude tomu tak i v budoucnu?“ byla vytvořena v rámci projektu „Poznej tajemství vědy“. Projekt s reg. č. CZ.1.07/2.3.00/45.0019 je financován z operačního programu vzdělávání pro konkurenceschopnost a státního rozpočtu České republiky. Výukový modul představuje nástroj pro vzdělávání cílové skupiny (zájemci o vědu) ve specifickém tématu v rámci přírodních a technických věd. Tento modul popularizační formou seznámí potenciální zájemce o vědecko-výzkumnou práci s vědeckým přístupem (schopností odhalovat skryté příčiny dějů, rozpoznávat falešnou analogii). Dále motivační formou ukáže práci domácích i zahraničních výzkumníků v terénu i v laboratořích. Výukový modul je tvořený unikátním textem, obsahujícím:

1. Učební texty pro popularizátory vědy 2. Pracovní aktivity pro studenty a žáky, min. 5 aktivit pro SŠ, 3 aktivity pro ZŠ 2. st., 1 aktivita pro ZŠ 1. st.): a. popis vědeckých/badatelských aktivit (v laboratoři či terénu), b. pracovní listy, c. návody na experimenty a měření, d. dvě strany odborného anglického textu. 3. Metodická příručka

Materiál vytvořil expertní tým společnosti: Vysoká škola podnikání, a. s., Ostrava, Michálkovická 1810/181, 710 00 Ostrava - Slezská Ostrava IČ: 25861271, Tel.: +420 595 228 111, Web: http://vsp.cz/, E-mail: [email protected] Vysoká škola podnikání, a.s. poskytuje vysokoškolské vzdělávání v akreditovaných studijních oborech programu Ekonomika a management pro bakalářské a magisterské studium už od roku 2000. Primární strategií při naplňování tohoto poslání je poskytovat vzdělávání, služby a výzkum k podpoře a rozvoji podnikavosti a podnikání prostřednictvím definovaných podnikatelských rolí, hodnotové orientace a klíčových kompetencí. Posláním školy je připravovat odborníky, kteří rozumí podnikání jako celku. Cílem VŠP je vychovávat podnikatele a manažery, kteří mohou být uplatnitelní a úspěšní v různých profesích a oborech. Studium je proto velmi přizpůsobeno praxi a požadavkům zaměstnavatelů.

Garant:

prof. Ing. Vítězslav Zamarský, CSc.

Autoři:

prof. Ing. Vítězslav Zamarský, CSc., prof. Ing. Petr Martinec, CSc.

© Vysoká škola podnikání, a. s., 2015

2

OBSAH ČÁST A Seznámení popularizátora vědy s tématem ..................................................................7 1.

Úvod .............................................................................................................................8

2.

Jak funguje Vesmír? ...................................................................................................10

3.

Hvězdy .......................................................................................................................19 3.1.

Vznik sluneční soustavy .............................................................................................23 Země – naše rodná planeta .........................................................................................27

4. 4.1.

Stavba zemského tělesa ..............................................................................................28

4.2.

Vývoj planety země ....................................................................................................32

4.3.

Celostní (holistické) pojetí věd o Zemi ......................................................................35

4.4.

Anomální přírodní jevy a ochrana proti nim ..............................................................39

5.

Fenomén život ............................................................................................................47

6.

Sluneční soustava. Charakteristika centrální hvězdy a jednotlivých planet...............53

7.

Zdroje vody a možnosti existence života ve Sluneční soustavě.................................60

8.

Planetky ve Sluneční soustavě. Proč má smysl je zkoumat .......................................66 8.1.

Komety .......................................................................................................................67

8.2.

Měsíce ........................................................................................................................69 Pás možného života ve sluneční soustavě ..................................................................71

9.

10. Jak jsou úvahy o kolonizaci okolního vesmíru člověkem v budoucnu reálné, nebo jde o pouhou představu? ....................................................................................................................80 11.

Závěr...........................................................................................................................87

Seznam zdrojů a použitá literatura ........................................................................................88 ČÁST B Pracovní aktivity pro studenty a žáky Tematické oblasti k řešení .............................90 Výukové poznámky k plnění jednotlivých úloh v pracovních listech ..................................91 Pracovní aktivity pro 1. stupeň základních škol .......................................................................93 Pracovní list: Znáš svůj region? ............................................................................................93 A: Obec, ve které žijeme .......................................................................................................93 B: Jak dobře znáš svou obec (město/region).........................................................................93 Pracovní aktivity pro 2. stupeň základních škol .......................................................................96 Pozorování základních objektů na Měsíci ............................................................................96 Pracovní aktivity pro střední školy ...........................................................................................98 Jak vznikají krátery na povrchu Měsíce a planet a jejich měsíců – EXPERIMENTY .........98 Kráterové struktury na Zemi - příklad kráteru Ries a Steinheim u Nördlingenu – návrh exkurze 99 Návštěva a pozorování na Hvězdárně a planetáriu Johana Palizy v Ostravě-Porubě. Návrh exkurze. 102 Pracovní listy s odborným textem v anglickém a českém jazyce ...........................................103 3

Earth – the planet of people. ...............................................................................................103 Země – planeta lidí..............................................................................................................107 ČÁST C metodická příručka ...................................................................................................109

4

Seznam symbolů a zkratek

ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU

KLÍČOVÁ SLOVA

RYCHLÝ NÁHLED V MODULU

CÍL

ÚKOLY K PROCVIČENÍ KONTROLNÍ OTÁZKA

ŘEŠENÍ

SHRNUTÍ KAPITOLY

5

CÍL VÝUKOVÉHO MODULU Popularizátoři vědy se seznámí s následujícími okruhy: Země je jedinou planetou, osídlenou člověkem. Smyslem a cílem výukového modulu je objasnit základní přírodní zákonitosti, které v průběhu dlouhodobé evoluce přetvářely a utvářely naši rodnou planetu a vytvářely tak podmínky pro vznik a rozvoj živé hmoty, jejímž výsledným produktem je současný moderní člověk. Poznání zákonitostí anorganické a organické přírody v celostním pohledu dává šanci nastolit takový vzorec chování člověka vůči přírodě, který umožní její další existenci jako složitého ekosystému, jehož součástí je člověk a pro člověka pak jeho další udržitelná rozvoj.

Znalosti

Naše současné chápání vzniku a vývoje Vesmíru a jeho makro i mikro struktur, vývoj planety Země a Sluneční soustavy nabízejí sumu znalostí, jejíchž porozumění umožní splnit vytýčený cíl. Přes poznání tajemství vědy poznáváme tajemství přírody.

Popularizátoři vědy při aktivním seznámení s výukovým modulem budou schopni seznámit zájemce o vědu se základními principy evoluce Vesmíru, Sluneční soustavy a planety Země s kauzálními i pravděpodobnostními stavy a jejich produkty, které vedou k anomálním jevům a připravit se na ochranu proti nim.

ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU Čas potřebný ke studiu je 25 hodin.

6

Dovednosti

ČÁST A Seznámení popularizátora vědy s tématem CÍL Po úspěšném a aktivním absolvování získáte Získáte představu o tom, že kdyby Země byla umístěna na jiném místě v prostoru naší galaxie – Mléčné dráhy – nebyli bychom zde. Získáte rovněž základní představu o obyvatelné zóně Slunečního systému.

Znalosti

Získané znalosti použijete pro pochopení dalších kapitol výukového modulu.

Dovednosti

KLÍČOVÁ SLOVA Sluneční soustava, Mléčná dráha, galaxie, ekosféra, Vesmír. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU Čas potřebný ke studiu je 0,5 hodiny.

7

1. ÚVOD Země, naše rodná planeta je krásná. Tak jak ji viděli astronauté na své cestě na měsíc, barevnou (obr. č. 1) – modrá barva tvoří oceány, zelenou tropické lesy, hnědou souše a bílou mraky v atmosféře, ji pozorujeme pouze z vesmírného prostoru. Bývá také nazývána planetou zázračnou. Obrázek 1 Země z Vesmíru (NASA)

To proto, že je jedinou planetou slunečního systému, na které existuje rozvinutý život s obrovskou rozmanitostí forem, tvarů, barev, velikostí a způsobu chování. Každý se o tom můžeme přesvědčit, budeme-li mít oči otevřené a toužíme-li přírodní krásy poznávat. Příležitost k tomu máme každý den a bez ohledu na to, na kterém místě na Zemi se nacházíme. A je celkem pochopitelné, že si ani neuvědomujeme, že máme vlastně obrovské štěstí, že naše existence na Zemi je závislá na postavení Země ve Vesmíru (obr. č. 2). Obrázek 2 Postavení Země ve Vesmíru

8

Rozvinutý život na Zemi je podmíněn vhodnými rozměry zemského tělesa a jeho polohou ve Sluneční soustavě. Nacházíme se v tzv. obyvatelné zóně Sluneční soustavy (obr. č. 3). Obrázek 3 Obyvatelná zóna Sluneční soustavy

Při výběru planety, která je vhodná pro život je si nejprve nutno ujasnit požadavky na životní prostředí a poté určit planety, které by mohly být z fyzikálních a astronomických parametrů pro život vhodné. Je proto nutno určit teplotní hranice pro živočichy, rostlinstvo o lidský organismus a rovněž tak i příhodné složení atmosféry pro život, jak ho známe ze Země. Kolem každé hvězdy (v našem případě Slunce) existuje pásmo (prostor – ekosféra), kde se může vyskytovat voda v kapalném stavu. Existuje-li v této zóně těleso – planeta dostatečné hmotnosti a s dostatečnou gravitací (přitažlivostí), aby si udrželo vodu a plynnou atmosféru, pak na něm mohou být podmínky vhodné pro život. Země takové podmínky splňuje. Země obíhá Slunce téměř po kruhové dráze, má dostatečnou hmotnost a gravitaci. Atmosféra vytváří ochranný obal před dopady meteoritů a svým složením zajišťuje příznivé teplotní poměry na Zemi. Železoniklové jádro a rychlá rotace vytvářejí silné magnetické pole, které spolu s atmosférou brání pronikání škodlivého záření ze Slunce, dalších hvězd a galaxií, tedy z Vesmíru. Všechny příznivé znaky naší Země z hlediska života, které jsme popsali, zdaleka nejsou zárukou naší existence a platí pro naší Sluneční soustavu. Ale kdyby Země byla umístěna jinde v naší galaxii, tj. v Mléčné dráze, nebyli bychom zde. A je na místě otázka PROČ? Odpověď na ní se zrodila v posledním desetiletí vědeckého výzkumu, zaměřeného na otázku jak funguje Vesmír, jehož je Země součástí.

9

2. JAK FUNGUJE VESMÍR? CÍL Po úspěšném a aktivním absolvování získáte Získáte znalosti o skutečnostech, které jsou vědecky ověřené a na nichž je budoucí model vzniku, vývoje a funkce Vesmíru. Poznáte úlohu galaxií a jejich sdružování do větších strukturálních celků. Seznámíte se s alternativními odpověďmi na otázku: Proč svět existuje, jak vznikl a proč je NĚCO spíše než NIC? Seznámíte se se současnou představou o vzniku a vývoji Vesmíru a o tom, že se Vesmír rozpíná a chladne a jaký bude jeho konečný osud.

Znalosti

Získané znalosti přispějí k tvorbě prognózy o tom, jaký bude osud naší galaxie, naší Země a konečně jaká čeká nás – lidí – vzdálená budoucnost.

Dovednosti

KLÍČOVÁ SLOVA Galaxie, gravitace, temná hmota, temná energie, Velký třesk, kvantové fluktuace, singularita, teorie sjednocení. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU Čas potřebný ke studiu je 2,5 hodiny.

10

Odpověď na otázku: Jak funguje Vesmír?, není snadná, neboť vyžaduje poměrně hluboké znalosti vývoje astrofyziky a kosmologie a navíc nemůžeme mít jistotu, že naše představy jsou správné. Ale na druhé straně věda zde své modely staví na některých faktech, které se předpokládaly a tyto předpoklady se pomocí experimentů a měření zcela potvrdily. Takže na problém JAK FUNGUJE Vesmír, jsme přišli na následující skutečnosti: 

Vzrostl význam galaxií, které obsahují miliardy hvězd různého tvaru a velikosti, jak to ukazuje obr. č. 4. V galaxii existují „sluneční soustavy“, podobné té naší a ve kterých bychom mohli předpokládat existenci života. Zatím však víme, že život je pouze v jedné galaxii, tj. v Mléčné dráze, a to v naší Sluneční soustavě.

Obrázek 4 Galerie moderních snímků galaxií všech Hubbleových typů v různých vlnových délkách

Zdroj: (Barrow, 2011)







I v galaxiích je prostor pro život vyhrazený a nemůže existovat kdekoliv. Nemůže být na vnějších ramenech, neboť je tam málo hvězd, ale ani v centru, kde je vysoká radioaktivita a nachází se zde černé díry. Galaxie se rychle pohybují (400 000 km/hod) a postupně mění svůj tvar a vzájemně se požírají (vesmírný kanibalismus). Z obr. č. 2 je vidět, že máme štěstí, že jsme prostorově v Mléčné dráze (naší galaxii) na tom správném místě. Ale i naši Mléčnou dráhu čeká zanedlouho (asi za 1 miliardu let) střet s nejbližší galaxií (Andromedou). Předpokládá se, že z tohoto střetu vznikne galaxie nová (Milkdromeda). Modelově vše nasvědčuje tomu, že tento střet může být pro naší Sluneční soustavu a naši Zemi v ní „posledním soudem“. My to už ale neuvidíme. Za posledních 10 let jsme získali o Vesmíru následující prostorovou představu: Jednotlivé galaxie se zdržují do větších skupin – kup galaxií. Ty se seskupují do ještě 11





větších celků – nadkup galaxií. Nadkupy galaxií jsou vzájemně propojovány a vytváří jakousi vesmírnou pavučinu, která je rovněž v pohybu. Propojování je vytvářeno vláknitým uspořádáním galaxií, které jakoby vytvářely „velké zdi“. Vláknitá struktura galaxií, tedy našeho Vesmíru, ve velkém měřítku drží prostřednictvím jakéhosi „lepidla“, o kterém se předpokládá, že je tvořeno temnou hmotou, které je podle odhadu ve Vesmíru 6x více než hmoty známé. Nevíme jaká temná hmota je, z čeho je složena, ani kdy vznikla. Víme o ní pouze z jejího účinku, tj. z gravitačního působení. Zdá se, že je složena ze zcela jiné látky než je ta, kterou známe a na základě které se pokoušíme vytvářet modely vzniku Vesmíru. Úplně opačné působení, to je nikoliv přitahování, ale odpuzování ve Vesmíru způsobuje další silný fenomén, který rovněž nemůžeme ovlivnit, a tím je temná energie. Opět jí evidujeme z jejího účinku – z chování nadkup galaxií, ale nic více o ní nevíme. To nám bohužel neumožňuje předpovídat osud vesmíru, neboť nevíme, která z těchto dvou protichůdných sil zvítězí. Galaxie jsou tedy jádrem struktury Vesmíru. Obsahují stovky miliard hvězd. Nevíme přesně, jak vznikly a kdy vznikly. Nejspíše 1 mld. let po Velkém třesku, když už bylo vyvinuto mnoho hvězd.

Původ v nazírání na Vesmír umožnilo pozorování vynikajícím Hubbleovým teleskopem z mimozemského stanoviště. Zjistili jsme, že hvězdy vznikaly cca za 200 miliónů let po Velkém třesku a že neexistuje jen jedna galaxie, tj. ta naše, ale že jich existuje obrovská množství, jak to např. ukazuje obr. č. 5. Obrázek 5 Hubbleovo velmi hluboké pole

Jde pravděpodobně o nejznámější a nejslavnější astronomický snímek. Fotografie zachycuje jen velmi malou část oblohy, ale s obrovskými detaily. Vidíme zde proto desítky tisíc extrémně vzdálených a tedy mladých galaxií, z nichž některé vznikly jen 800 miliónů let po

12

Velkém třesku. Nyní se podařilo doplnit data v ultrafialovém záření a astronomové tak mohou lépe studovat oblasti, kde se formují (tvoří) nové hvězdy. Pohled na noční oblohu člověka fascinoval od nepaměti. Naši předkové v úkazech na obloze viděli svůj osud, zlé předtuchy i předpovědi šťastných událostí. Mnohá nebeská tělesa symbolizovala božské bytosti (Slunce, měsíc, Venuše, Polárka apod.), podle kterých se řídil život lidí ve slavných říších (Aztékové, Inkové, Babyloňané, Řekové, Římané apod.). Noční obloha a její proměny byly rovněž předmětem obdivu a zájmu pro mnoho umělců. Nádherným příkladem uměleckého vnímání nebeských těles je obraz Hvězdná noc od Vincenta van Gogha, 1889, na obr. č. 6. Pozoruhodné je zde zachycení „struktury“ malovaným objektů. Obraz je vystaven v Muzeu moderního umění v New Yourku. Obrázek 6 Hvězdná noc, Vincent van Gogh

Přes to vše co jsme už poznali a výše v krátkosti popsali, zůstává nezodpovězena základní otázka: Proč svět existuje? A jak vznikl? S odpověďmi na tyto elementární otázky se trápili naši předkové po celou dobu, co tato otázka vznikla. Téma bylo vždy rozporné, emotivní a mnozí zaplatili za svůj názor svými životy. A mnohá válečná tažení známe z historie. Přes všechno, čeho člověk názorově (měřením, důkazy, modelováním) dosáhl, otázka proč je NĚCO spíše nežli NIC dělí i dnes lidi na tři skupiny: „Optimisté“ mají za to, že pro existenci světa musí být nějaký důvod a že ho možná i objevíme. „Pesimisté“ míní, že existence světa může mít svůj důvod, ale nikdy ho spolehlivě nezjistíme. Např. proto, že z reality (to je, že z našeho světa) pozorujeme jen příliš malou část na to, abychom dokázali vnímat i důvod existence reality, anebo proto, že se každý takový důvod musí vymykat mezím lidského intelektu, zaměřeného od přírody na zájmy přežití, nikoliv na luštění vnitřní povahy Vesmíru. Konečně „odpírači“ trvají na tom, že existence světa nemůže mít žádný důvod a že proto i sama tato otázka nedává smysl. Dříve než si ukážeme ve velmi zjednodušené formě současně převládající názor na vznik a vývoj Vesmíru a vznik života na naší planetě, je zapotřebí osvojit si některé pojmy, které nám znějí cize a neumíme si je podrobněji představit. Není to potvrzení naší neschopnosti a 13

malosti. Jde o to, že naše schopnosti posuzovat věci a předpovídat jevy a procesy závisí na našich smyslových orgánech, které nám ony pozorované jevy z naší, většinou bezprostřední blízkosti zprostředkovávají. Získáváme tak zkušenosti z prostředí, které důvěrně známe. Situace, které nutno řešit v otázkách vzniku a vývoje Vesmíru však se nám známého prostředí netýkají, týkají se naopak prostředí naprosto výjimečných, a to jak v oblasti obrovských rozměrů a energií, anebo opačně světa atomárních a subatomárních částic a sil, ve kterých platí princip neurčitosti, tedy nepředvídatelnosti. A proto se pracuje pouze s matematickými modely, které pak chceme porovnat se skutečností. Velkou úlohu v těchto úvahách hraje kvantová teorie. Zajímavější než to co zakazuje, aby se nestalo je to, co kvantová teorie dovoluje. Dovoluje částicím subatomárního světa spontánně, byť jen nakrátko „vyskakovat do bytí“. Tento scénář „stvoření z ničeho přiměl kvantové kosmology k zamyšlení nad jednou fascinující variantou: že totiž celý Vesmír ve shodě se zákony kvantové mechaniky vyskočil do bytí z ničeho. Důvod proč je NĚCO spíše, než NIC pak podle těchto zákonů tkví v tom, že NICOTA je nestabilní. Vesmír vznikl tedy dle těchto úvah kvantovou fluktuací vakua (obr. č. 7). Obrázek 7 Spontánní kvantový vznik Vesmíru z kvantové fluktuace vakua

Zdroj: (in Schejbal, 2008)

Ke svému vzniku by vesmír nemusel vyžadovat vůbec žádnou energii. Prostor kvantového vakua není totiž skutečně prázdný: má složitou matematickou strukturu, ohýbá a kroutí se jako guma, je prosycen energetickými poli a kypí aktivitou virtuálních částic. Kvantové vakuum je tedy považováno za fyzikální objekt a může být chápáno jako jakýsi malý předchůdný vesmír. V tomto pojetí Vesmíru si musíme definovat nicotu jako uzavřený časoprostor s nulovým rádiem. Je zachytitelná vědeckými pojmy, matematicky oproštěná od látky, od umístění, od trvání.

14

Obrázek 8 Současná představa o vzniku a vývoji Vesmíru

Kvantová kosmologie ale nemůže být pro vědu posledním slovem, co se týče vzniku Vesmíru. Problém je v tom, že se nikomu dosud nepodařilo objasnit, jak do kvantového rámce zapadá gravitace, což je přesně ta přírodní síla, která určuje celkovou architekturu Vesmíru. V kosmickém měřítku stačí k objasnění gravitačních účinků Einsteinova obecná teorie relativity. Když se ale veškerá hmota zmenší na velikost atomu, jak tomu bylo těsně po velkém třesku, geometrie obecné relativity se vlivem kvantové neurčitosti rozláme a vůbec nejde říci, jak se zde gravitace bude chovat. Chceme-li porozumět zrození kosmu (vesmíru), potřebujeme tedy kvantovou teorii gravitace, která sjednotí obecnou relativitu s kvantovou mechanikou. To musíme znát i proto, abychom odpověděli na otázku: Má čas začátek? A jde o to, zda náš mozek to všechno pochopí. Jak je z předchozího textu patrno, ve věci vzniku Vesmíru není zdaleka jasno, ale přesto musíme připustit, že současný moderní obraz vzniku a historie Vesmíru (kosmu) je oproti představám z minulosti (a těch bylo!) mnohem realističtější a opírá se o výsledky laboratorních testování (chování hmoty v urychlovačích částic), pozorování vyspělé družicové techniky apod. O našem Vesmíru víme, že po počáteční velké expanzi (Velkém třesku) se Vesmír rozpíná a chladne. O jeho osudu však nemáme požadované informace a existuje mnoho variant, z nichž uvádíme jako příklad Teorii velkého odrazu (obr. č. 9). Na obr. č. 8 je uveden moderní obraz historie Vesmíru od předpokládaného Velkého třesku (počátku) přes kratičké období inflačního rozpínání, období převládání zářivého plazmatu a poté období tvorby temné hmoty, v němž se tvoří hvězdy a galaxie. My dnes žijeme podle tohoto modelu v dosavadní poslední éře, která začala asi před 4,5 miliardami let, kdy se rozpínání Vesmíru začalo zrychlovat díky záhadné formě temné energie, která tvoří skoro 70% Vesmíru. Na obrázku je uvedeno i stáří Vesmíru – 13,7 mld. let. Připomeňme si zde i dobu předpokládaného vzniku života na Zemi – 3,8 mld. let. 15

Obrázek 9 Teorie Velkého odrazu, ukazuje jednu z možností osudu Vesmíru

Na obr. č. 10 jsou zobrazeny rozměry a hmotnosti hlavních struktur, které jsme ve Vesmíru poznali. Zarámována část je „prostorem života“, jak ho dobře známe. Zde žijeme a získáváme zkušenosti. Horní část směřující doprava je obrazem „makrosvěta“, ve kterém, jak bylo již poznamenáno, platí zákonitosti Einsteinovy obecné teorie relativity. Pod zarámovanou částí je oblast „ultramikrosvěta“, ve které platí zákony kvantové mechaniky. Námi pozorovaný Vesmír je však jen jeden, funguje a tak se hledá koncepce (teorie) sjednocení těchto dvou protikladných prostředí. Fyzikové, kosmologové, astronomové, matematici a řada předních odborníků různých oborů hledají usilovně „teorii sjednocení“. Dosud však nalezena nebyla. Hovoříme o těchto věcech proto, že cestou k úspěchu na tomto poli je poznávání principu fungování celého Vesmíru. Jeho pochopení totiž ovlivní i předpověď jaký bude osud naší galaxie, naší Země a konečně jaká bude naše – lidská budoucnost. Obrázek 10 Spektrum rozměrů a hmotností hlavních struktur, o nichž je známo, že ve Vesmíru existují

16

Při hledání příčin vzniku a vývoje Vesmíru směřujeme vlastně proti běhu času. Důležitou etapou je pak doba, ve které vznikly hvězdy a jejich seskupování do galaxií a dalších větších prostorových útvarů. Pochopit vznik hvězd je pro nás – lidi – závažné, protože centrální objekt naší sluneční soustavy – Slunce – je hvězdou a na jeho osudu bude záviset i osud všech planet, včetně planety Země, a tedy i osud lidské civilizace.

17

SHRNUTÍ Při hledání příčin vzniku a vývoje Vesmíru směřujeme proti běhu času. Věda stále podrobněji sleduje spektrum rozměrů a hmotností hlavních struktur, které ve Vesmíru existují. Jde o objekty jak „makrosvěta“, které se řídí zákonitostmi Einsteinovy obecné teorie relativity, tak i oblasti „ultramikrosvěta“, ve kterém platí zákony kvantové mechaniky. Hledá se tedy koncepce (teorie) sjednocení obou těchto protikladových prostředí, která je klíčem k pochopení funkce Vesmíru. KONTROLNÍ OTÁZKA 1. Popište stručně standardní model vzniku a vývoje Vesmíru. 2. Co je úkolem experimentů realizovaných v CERNu? 3. Jmenujte našeho předního astrofyzika, který se zasloužil o popularizaci oboru. ŘEŠENÍ Výzkum vzniku a vývoje Vesmíru je v současné době velmi populárním tématem i u laické veřejnosti, byť se jedná o tématiku vysoce odbornou. Je i dnes, obdobně jako v minulosti dáván do spojitosti s otázkami víry nebo s přetrvávajícími filosofickými postuláty typu „jaký je smysl lidského života“ apod. Má však navíc možnost nabídnout i nové perspektivy: najít podstatu vzniku hmoty a energie znamená pro budoucnost člověka disponovat s netušenými zdroji energie a materiálů, které člověk v minulosti nikdy neměl k dispozici. ÚKOLY K PROCVIČENÍ Pokuste se vysvětlit pojem „antropický princip“ a jeho dopad na vzorec chování člověka vůči přírodě.

18

3. HVĚZDY CÍL Po úspěšném a aktivním absolvování získáte Získáte znalosti o subjektech, které nazýváme hvězdy. Pochopit zrod, vývoj a osud hvězd, který je pro nás – lidi – závažný, neboť centrální objekt naší Sluneční soustavy, naše Slunce, je hvězdou a na jeho osudu bude záviset i osud všech planet naší soustavy, tedy i naší rodné planety.

Znalosti

Získané znalosti přispějí k pochopení vzniku Slunce jako hvězdy 3. generace. Uvědomíme si, že všechny prvky na zemi kromě vodíku a helia pochází z prachu hvězd, vytvořených před vznikem Sluneční soustavy.

Dovednosti

KLÍČOVÁ SLOVA Termonukleární reakce, supernova, neutronová hvězda, hlavní posloupnost hvězd, H-R diagram, černý obr, solární nebula, protoslunce, protoplanety, sluneční vítr, planetisimály. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU Čas potřebný ke studiu kapitoly č. 3 jsou 3 hodiny.

19

Pohled na noční oblohu zajímal naše předchůdce od nepaměti, o čemž existuje mnoho svědectví. Lidem se hvězdy po staletí zdály věčné a neměnné. Avšak hvězdy vyzařují velké množství světla a tím musí nutně odrážet energii, která toto vyzařování zapříčiňuje. Musíme proto připustit, že hvězdy nejsou „stálice“ a musí se vyvíjet. Dnes už také víme, že se hvězdy vůči sobě pohybují velkými rychlostmi. My tyto pohyby přímo nevidíme vzhledem k obrovským vzdálenostem. To, že hvězdy vyzařováním světelné energie tuto energii postupně ztrácejí, znamená, že jednou se zásoby energie ve hvězdě zcela vyčerpávají a hvězda svůj život ukončí. Hvězdy vznikaly a neustále vznikají, takže dospěly do nejrůznějších stadií svého postoje. Tato skutečnost nám dává šanci vytvořit si představu o mechanismu hvězdné evoluce (vývoje): Má se za to, že po 10 milionech až 1 mld. let po Velkém třesku se ve Vesmíru začala hmota nakupovat do hvězd, hvězdokup, solárních systémů a galaxií. Hvězdy vznikají koncentrací plynů a prachu v mlhovinách, tzn. v mracích „mezihvězdné“ látky. Názorně to ukazuje obr. č. 11. Vidíme na něm Orlí mlhovinu s hustými sloupy plynného vodíku a prachu, v nichž se tvoří hvězdy. Obrázek 11 Orlí mlhovina

Tyto obrovské mlhoviny, tvořené převážně vodíkem byly na počátku velice řídké a měly složitou stavbu a panovaly v nich vířivé pohyby. Místní hustší místa se začala postupně vlastní gravitací smršťovat. Tím v nich stoupala hustota a teplota. Při určité teplotě došlo k zážehu termonukleární reakce a tím ke vzniku hvězdy. Vznikaly tak postupně v čase hvězdy první, druhé a třetí generace. Naše slunce vznikalo zřejmě jako hvězda 3. generace z materiálu po výbuchu hvězd 2. generace. Všechny prvky na Zemi kromě vodíku a helia pochází z prachu hvězd, vytvořených dávno před vznikem Sluneční soustavy. Na tomto místě nutno připomenout často se opakující 20

myšlenku či slogan, zda jsme přišli z Vesmíru či zda je naše minulost ve hvězdách. A můžeme již dnes s jistotou odpovědět, že jako organismy jsme z Vesmíru nepřišli, náš vývoj je spjat se zemí – naší rodnou planetou. Ale co se týče převážné většiny prvků, ze kterých jsme složeni (kromě H, He aj.), tam je naše minulost „ve hvězdách“. Při termonukleárních reakcích vznikají ve hvězdách postupně těžší a těžší prvky, např. O, N, Mg, Si, Ca, Cr a nakonec i železo (Fe). Aby ale došlo ke vzniku těchto prvků, musí mít hvězda dostatečnou hmotnost. Všechny jaderné reakce, které uvolňují energii, však jednou ustanou a život hvězdy skončí. Osud hvězdy či forma co z ní zbude, je velmi různorodá a závisí na mnoha okolnostech, zejména pak na hmotnosti hvězdy. Osudem hvězdy může být bílý trpaslík, černý trpaslík, supernova, neutronová hvězda, černá díra, kvarková hvězda, pulzar apod. Pro chemický vývoj Vesmíru má zásadní význam výbuch supernovy (obr. 12). Tímto výbuchem jsou do okolního prostoru vyvrženy vedle vodíku a helia i prvky těžší, které se tak stanou součástí dalšího vývoje. Během samotného výbuchu supernovy je uvolňováno obrovské množství energie a vzniká taková velká koncentrace těžkých částic, že zde mohou vznikat i prvky těžší než železo. V horní části obr. č. 12 vidíme snímek Velkého Magallanova oblaku se supernovou SN1987 před (nalevo) a po (napravo) explozi, pozorované roku 1987. Spodní část obrázku ukazuje prstenec látky odfouknuté z umírající hvězdy 20000 let před explozí SN1987A pozorovaný Hubbleovým dalekohledem v prosinci r. 2003. Prstenec má průměr asi 1 světelný rok a jasné skvrny jsou způsobeny rázovými vlnami narážejícími na látku obklopující mrtvou hvězdu. Obrázek 12 Prstenec látky odfouknuté z umírající hvězdy 20000 let před explozí SN1987A

Hvězdy podle hmotnosti, teploty a dalších znaků můžeme různě uspořádat. Diagram na obr. č 13, ukazuje jejich absolutní velikost v závislosti na spektrální třídě. Většina hvězd leží v úhlopříčném pásu nazvaného hlavní posloupnost. Tento pás se táhne napříč diagramem od nejteplejších a nejmenších hvězd k nejchladnějším hvězdám obrovských rozměrů. Mimo tuto hlavní posloupnost leží trpasličí hvězdy i obří hvězdy (obři a veleobři).

21

Obrázek 13 Hertzsprungův-Russellův diagram

Zdroj: (Soper, 2003)

Astrofyzika nám dnes dává odpověď na jednu ze základních filosofických otázek, to znamená, kde můžeme nalézt podstatu veškerého jsoucna – tzn. základní nejjednodušší a nerozložitelnou prahmotu, ze které vznikaly postupně všechny nám známé věci. Tato otázka trápila i v minulosti mnohé významné osobnosti. Poznávací proces světa je procesem dlouhým, na kterém se podílelo mnoho vědních oborů, zejména fyzika, matematika, chemie, biologie, astronomie, nověji astrofyzika, kosmologie, ale také a to dlouhodobě filozofie. Inspirací k pochopení současného světa můžeme nalézt zejména v období mezi léty 800 – 300 před našim letopočtem. Tato doba se stala klíčovou etapou pro duchovní rozvoj lidstva. Ve čtyřech vzdálených koutech světa se rodily velké světové tradice, které lidstvu dodnes poskytují duchovní potravu: konfuciánství a taoismus v Číně, hinduismus a budhismus v Indii, monoteismus v Izraeli a filosofický racionalismus v Řecku. Byla to doba Buddhy, Sokrata, Konfucia, Jeremiáše, staroindických mystiků, doba Mencia a Euripida. Během této doby razili tito duchovní a filosofičtí géniové cestu zcela nové lidské zkušenosti. Ukazují nám dodnes, jak by lidská bytost měla vypadat a jak by se měla chovat. Na mnohé z těchto poselství někdy zapomínáme k naší škodě. V závěru této rozvíjené problematiky stojí za to připomenout si slova Roberta P. Kirshnera (2005). „Formy života založeného na uhlíku, například my, mají svou kolébku ve hvězdném prachu, jehož složení je určeno nejemnějšími detaily divokých jaderných srážek v nitrech hvězd. Občas lidé vzhlížejí ke hvězdám a hledají tam svůj původ – a v doslovném smyslu jsme odtamtud opravdu přišli, nikoliv ovšem v létajících talířích. Vzešli jsme, atom po atomu, z plynu a prachu, který před 5 mld. let zformoval sluneční soustavu. Uhlíková jádra, z nichž je šroubovice naší DNA, byla syntetizována ve žhavé výhni červených obrů, hvězd, které tu byly před vznikem Slunce“.

22

Nyní, vybaveni základními fakty o vzniku vesmíru si stručně vysvětlíme, jak došlo ke vzniku Sluneční soustavy, abychom mohli lépe pochopit stavbu a složení naší planety Země.

3.1.

Vznik sluneční soustavy

Vznik sluneční soustavy měl, podobně jako tomu bylo u hvězd, galaxií či dalších objektů ve Vesmíru svou vlastní „názorovou cestu“ a hledání řešení. První fyzikální modely vývoje Sluneční soustavy vznikaly až ve druhé polovině 18. století. O vzniku Slunce a planet této soustavy včetně Země byla vyslovena řada hypotéz, které můžeme rozdělit do dvou skupin. První skupinu tvoří teorie evoluční (vývojové), druhou skupinu teorie katastrofické. Obecně lze konstatovat, že převažují teorie evoluční. V poslední době se vytvořilo určité standardní pojetí, které je zobrazeno na obr. 14 a které lze vyjádřit následovně: Obrázek 14 Proces vzniku Sluneční soustavy

Zdroj: (Schejbal, 2008)

A) U hrany jedné větve spirální mlhoviny, nazývané „Galaxie nebo Mléčná dráha“ se ve vzdálenosti asi 3,6 tis. světelných let od středu nacházela pramlhovina, tvořená plyny a prachovými částicemi. Tento mrak byl něčím narušen, zřejmě výbuchem blízké supernovy. Vlny způsobené touto explozí mrak stlačovaly, což vedlo za spolupůsobení gravitace ke vzniku solární nebuly. B) Solární nebula – rostoucí diskovitý útvar byl ve své střední části hustší a teplejší, při okrajích pak chladnější. Nebula se otáčením postupně smršťovala a zplošťovala, při čemž přes 98% hmoty se soustředil v centru a vytvořil Protoslunce, zbytek tvořil plochý rotující disk. C) Při rotaci disku vznikaly turbulence (víry), které vedly ke kondenzaci hmoty do malých turbulárních vírů. Ty se pak postupně díky přitažlivostní nestejností shlukovaly v prostoru planetárních jader do metrových až kilometrových planetisimál a postupně tak vytvořily zárodky planet – protoplanety. D) Planetisimály dále „nabíraly“ hmotu z prostoru plynoprachového mraku, narůstaly spojováním vzájemnými nárazy, až dosáhly rozměrů planet. Utváření planetisimál neprobíhalo ale plynule, neboť si při něm konkurovaly dva procesy. K zisku hmoty vzájemným spojováním stály v protikladu její ztráty způsobené rozptylem při srážkách. Větší planetisimály byly schopny přitáhnout více materiálu jak z pramlhoviny, tak 23

materiálu vyvrženého z malých planetisimál. Na konci tohoto procesu (obr. č. 15) byla volná hmota natolik spotřebována, že se vzniklé protoplanety už nemohly výrazněji zvětšovat. Proces shlukování probíhal i v Protoslunci. Růst tlaku a teploty vedl k počátku termonukleární reakce (fúze H+H=He), která byla a je zdrojem energie pro celou soustavu. Výsledkem celého procesu bylo vytvoření Sluneční soustavy, která se skládá z centrální hvězdy – Slunce, vnitřních planet (Merkur, Venuše, Země, Mars), vnějších planet (Jupiter, Saturn, Uran, Neptun), měsíců, tisíců asteroidů, meteoritů, komet a meziplanetární hmoty. Rozložení hmoty ve Sluneční soustavě ukazuje na obrovskou převahu Slunce, které zaujímá 99,85% veškeré hmoty soustavy. Každá planeta se vyvíjela odlišným způsobem podle své velikosti, složení a vzdálenosti od Slunce. Hlavními stavebními kameny vnitřních planet se staly těžké prvky, zatímco v případě vnějších velkých planet to byly prvky lehké, především vodík a helium. Obrázek 15 Proces vzniku planetisimál a protoplanet

Zdroj: (Schejbal, 2008)

Když jsme sledovali osudy hvězd, musí nás zajímat osud naší hvězdy – Slunce, neboť s ním bude spjat i osud naší planety a tedy i nás lidí samotných. Ze sledovaného pohledu je Slunce běžná středně velká hvězda, složená z 71,6% vodíku, 27% helia a 1,4% ostatních prvků. V centru Slunce probíhá mohutná termonukleární reakce, při které se vodík přeměňuje na helium. Teplota v centru Slunce dosahuje 15 milionů °C a na povrchu 6000°C. Aktivita Slunce se projevuje skvrnami, tj. oblastmi s teplotami o 2000°C nižšími než okolí a obrovskými výtrysky plynu (erupce). Slunce vyvrhuje do prostoru množství elektricky nabitých částic, kterým se říká sluneční vítr. Ten působí na zemské magnetické pole. Jeho krásnými projevy jsou polární záře. Stručný sluneční „životopis“ by měl být doplněn o budoucí vývoj Slunce. Ten je velmi schematicky zobrazen na obr. č. 16. Za asi 5 mld. let dojde po vyhoření vodíku v jádře ke kolapsu a v důsledku toho nastane vzrůst teploty a kinetické energie. Ve střední čísti Slunce začne probíhat rychlejší termojaderná fúze, vnější část začne expandovat a po ochlazení zčervená. Vznikne tak červený obr, který postupně bude ztrácet většinu hmoty. Jádro se začne měnit na uhlík. Po vyhoření dojde ke smrštění a vznikne bílý trpaslík. 24

Obrázek 16 Budoucí vývoj Slunce

Zdroj: (Schejbal, 2008)

Popsaný osud Slunce nebude jen jeho vlastním osudem, ale rozhodným způsobem ovlivní i situaci na jeho planetách, včetně planety Země, na které přestanou existovat podmínky pro život. A před lidstvem bude zapotřebí odpovědět na otázku: Co dál? Je řešením kolonizace na jinou planetu (jiné soustavy)? Je zřejmé, že lidstvo bude muset takovou situaci vyřešit podstatně dříve, než očekávaná situace nastane. Zatím je tato situace předmětem úvah a sci-fi představ.

25

SHRNUTÍ Kapitola podává stručný přehled o současných znalostech o vzniku a vývoji hvězd, o významu termonukleárních reakcí ve hvězdách probíhajících. Je osvětou osud hvězd a podmínky, které k němu vedou. Zvlášť je upozorněno na výbuch supernovy, který má vliv na chemický vývoj Vesmíru. Jsou osvětleny hypotézy o vzniku Sluneční soustavy a současné standardní pojetí těchto procesů. Sluneční „životopis“, je doplněn o závěrečnou fázi Sluneční existence, která bude generovat podmínky, neslučitelné se životem na Zemi. KONTROLNÍ OTÁZKA 1. 2. 3. 4.

Je pravdou, že jsme jako lidé přišli, či pocházíme z Vesmíru? Podle čeho poznáte, že Slunce je objektem dynamickým? Vysvětlete vznik polární záře. Co je to „zatmění Slunce“?

ŘEŠENÍ Poznání mechanismu funkce Slunce se stává nutností pro lidskou existenci, neboť jeho cyklické projevy mají přímý vliv na podmínky života na Zemi. Proto je výzkum jevů na Slunci intenzivně zkoumán jak přímým pozorováním na Zemi, tak z vysoce sofistikovaných přístrojů, umístěných na družicích či sondách, vyslaných ke Slunci. A nezapomeňme: termojaderná fúze na Slunci je našim budoucím zdrojem energie. ÚKOLY K PROCVIČENÍ Pokuste se objasnit, co se skrývá pod pojmy „sluneční skvrny“ a „erupce“ na Slunci.

26

4. ZEMĚ – NAŠE RODNÁ PLANETA CÍL Po úspěšném a aktivním absolvování získáte Cílem kapitoly je pochopit podstatu přírodních procesů, které na naši rodné planetě probíhají a využívat je ve prospěch člověka, ale v souladu s cyklickými projevy těchto procesů, aby nedocházelo k negativním nezvratným změnám složitých ekosystémů.

Znalosti

Získané znalosti umožní pochopit princip metabolismu zemské kůry a v návaznosti na to osvojit si optimální metodiku vyhledávání nerostných surovinových zdrojů, poznat a umět se chránit před anomálními jevy a nastolit relevantní vzorec chování pro člověka, aby mohly být splněny podmínky pro jeho udržitelný rozvoj.

Dovednosti

KLÍČOVÁ SLOVA Zemské geosféry, jádro, kůra, plášť, atmosféra, litosférické desky, hydrosféra, astenosféra, biosféra, ekosféra, eon, perioda, epocha, environmentální systém, regenerace průmyslové krajiny, anomální přírodní jevy. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU Čas potřebný ke studiu je 4 hodiny.

27

4.1.

Stavba zemského tělesa

V průběhu historie se hmota Země postupně měnila. Vývoj naší planety dospěl k utváření vícevrstvé stavby (slupkovitá stavba podobná cibuli), při čemž jednotlivé „vrstvy“ (tzv. geosféry) se odlišují svými fyzikálně – chemickými vlastnostmi. Rozhraní mezi jednotlivými vrstvami, na kterých se prudce mění vlastnosti materiálů Země lze dobře sledovat pomocí průběhu uměle vytvořených zemětřesných (seismických) vln. Průběh těchto vln zemským tělesem je zřejmý na obr. č. 17. Z něho jasně vyplývá, že uprostřed zemského tělesa je přítomno zemské jádro. Zahrnuje asi 17% objemu zemského tělesa. Dnes už víme jistě, že jádro se skládá ze dvou odlišných částí. Vnější jádro je tekuté, vnitřní jádro je pevné. Hlavním stavebním prvkem jádra je železo. Příměs dalších prvků tvoří 5 – 20%. Jde o prvky lehčí než železo a předpokládá se, že mezi ně patří síra, křemík, uhlíky, vodík nebo kyslík. Jde ale o modelové představy a analogie z jiných pozorování (ze stavby a složení meteoritů, z hutnických procesů apod.), neboť člověk nemá možnost přímého pozorování a ověřování složení zemského jádra odebíráním a analýzou jeho vzorků. Obrázek 17 Průběh seismických vln zemským tělesem

Zdroj: (Schejbal, 2008)

Zemský plášť zasahuje od spodní části kůry do hloubky asi 2900km a tvoří až 82% objemu zemského tělesa. Předpokládá se, že zemský plášť je tvořen z hornin, které obsahují vysoký podíl železa, křemíku a hořčíku ve vazbě s kyslíkem. Zemský plášť vystupuje většinou v pevném skupenství. Ve své svrchní části obsahuje ale i částečně natavenou vrstvu, která se nazývá astenosféra (obr. č. 18). Tato vrstva je zdrojem sopečného magmatu, tzn. žhavotekuté hmoty, které sopky vyvrhují do svého okolí.

28

Obrázek 18 Vnitřní stavba zemského tělesa

Zdroj: (Gore, 2003)

Nejsvrchnější „slupku“ zemského tělesa tvoří zemská kůra. Zabírá asi 0,6% objemu Země, ale je pro člověka velmi důležitá, neboť je alespoň z části přístupná přímému pozorování a je zdrojem většiny surovinových a energetických zdrojů, které člověk potřebuje a vytváří podmínky, ve kterých se rozvíjel zatím jediný projev života, který jsme dosud poznali. V posledních desetiletích minulého století jsme se přesvědčili, že zemská kůra není útvarem stejnorodým, ale že se rozpadá na řadu oceánských a kontinentálních (litosférických) desek (bloků). Průměrná tloušťka oceánské kůry je pouze 5 – 9 km. Naproti tomu kontinentální kůra má průměrnou mocnost (tloušťku) 30 – 40 km a pod některými úseky hlavních a mladých horských pásem (např. Himaláje) dosahuje až 80 km. Složení spodní kůry je oproti svrchní poněkud odlišné, ale víme to pouze z nepřímých porovnání. Nejhlubší vrt, kterým si člověk mohl odebrat a analyzovat zemský materiál, dosáhl cca hloubky 12,5 km. Povrch pevnin naší planety zakrývá většinou zvětralinový plášť, to znamená materiál, složený z hornin různého složení i způsobu vzniku, který je proměňován vznikem atmosférických sil a který se působením vody, vzduchu a organismů v nejsvrchnější části mění v půdu a vytváří tak pedosféru, jedno z nejcennějších prostředí pro život organismů a pro zajištění zdroje potravy pro člověka. Část zemského obsahu (litosféry, hydrosféry a atmosféry), kde panují záporné teploty a kde je možní přítomnost ledu, se nazývá kryosféra. Pro život na zemském povrchu je nezbytně nutná atmosféra. Ta současná, tzn. plynný obal Země, sahá až do několika tisíc km a plynule přechází do kosmického prostoru. Skládá se z mnoha plynů, z nichž jsou nejvíce zastoupeny dusík (78%) a kyslík (21%). Ostatní plyny tvoří zbývající 1%. Tyto údaje se vztahují k nejspodnější části atmosférického obalu, k tzv. troposféře. Zemská atmosféra je rozčleněna do vrstev na základě vertikálních změn teplotních poměrů, chemického složení a funkce. Teplotní vrstvy ukazuje obr. č. 19.

29

Obrázek 19 Teplotní vrstvy atmosféry

Jednou z nejvýznamnějších „sfér“ zemského tělesa je hydrosféra. Rozmezí teplot a tlaků na zemském povrchu umožňuje, že se voda na Zemi vyskytuje ve všech třech skupenstvích, tzn. v pevném (led, sníh), kapalném i plynném (vodní pára). Voda má pro život, jak ho dosud známe, rozhodující význam. S nárůstem lidské populace má voda i strategický význam, stává se strategickou surovinou. Převážný podíl vody na Zemi je v tekutém skupenství, zejména v oceánech, mořích a jezerech, které pokrývají asi 70% zemského povrchu. Původ a vývoj hydrosféry je těsně spjat s vývojem ostatních částí zemského tělesa, neboť mezi nimi probíhala a neustále probíhá výměna vody. Oběhový hydrologický cyklus je schematicky naznačen na obr. č. 20. Obrázek 20 Schéma hydrologického cyklu

30

Z tohoto obrázku je patrno, že oběh vody na Zemi ovlivňuje mj. klimatické podmínky na Zemi, přispívá ke vzniku pouští, deštných pralesů a výrazně ovlivňuje i zemědělskou produkci. Z jednotlivých složek hydrosféry mají rozhodující význam moře a oceány. Voda v nich se neustále pohybuje, a to jak ve vodorovném, tak i ve svislém směru. Vedle přílivu a odlivu jsou hlavními příčinami tohoto pohybu mořské proudy. Jsou důsledkem rozdílů v hustotě a teplotě mořské vody, které jsou vyvolávány slunečním zářením, větry, tlakovými rozdíly ve vodě a rotací Země. Hluboké studené a povrchové teplé proudy vytvářejí jeden vzájemně propojený systém, který se nazývá dopravníkový pás (obr. č. 21). Obrázek 21 Velký oceánský dopravní pás

Zdroj: (Schejbal, 2008)

Mořské proudy mají obrovský význam pro biosféru, umožňují život mořských živočichů. Výstup podpovrchové vody bohaté na živiny podporuje růst planktonu. Salinita (slanost) mořské vody závisí na množství přítoků sladké vody z řek, na srážkách a výparu. Průměrná salinita dosahuje 3,5%. Biosféra je ta část Země, která je obývaná organismy. Slučuje v sobě jak oblast rozšíření organismů, tak i živou hmotu samotnou. Jde o jedinečný fenomén, který nebyl mimo Zemi dosud nalezen. Už z tohoto důvodu by měl být chráněn námi – lidmi – kteří jsou vývojově nejlépe vybavení ze všech živých organismů a jsou schopni myšlení. Nutno si znovu uvědomit, že člověk jako biologický druh je součástí přírody a bez ní by nebyl schopen své existence. Biosféra bývá někdy členěna do dvou pododdílů, a to na ekosféru, představující část planety s pravidelným a zákonitým výskytem života, a na noosféru resp. technosféru, která je vyhrazena pro tu část planety, která je obývána lidmi a je lidmi pozměňována.

31

4.2.

Vývoj planety země

Je nutno už v úvodu této části sdělit, že za dobu cca 4,9 miliardy let, kterou vývoj trval, prošla Země mnoha odlišnými, mnohdy katastrofickými etapami, které ji přeměňovaly mnohdy tak, že stopy procesů tohoto přetváření už dnes nejsme schopni pozorovat. Vývoj Země se dělí do řady časových úseků. Největší časové úseky jsou 4 a nazývají se eony (tab. 1). Tabulka 1 Základní členění historie Země.

Není smyslem těchto textů podrobněji popsat každou časově vývojovou etapu Země. Nutno ale připomenout, že geologie, tj. vědní obor, který se zabývá stavbou, složením a vývojem Země, našeho obrovského množství důkazů, že Země nejen byla, ale že i v současnosti je planetou živou, ve které vývoj neustrnul. Jen si musíme uvědomit, že rychlost procesů v neživé přírodě je oproti těm v přírodě živé, velmi pomalý. A tak se mnohdy divíme, že když se střetáváme s některými jevem a nevidíme, pouhým okem jeho příčiny, že jde o jev „zázračný“ a katastrofický. Pravdou rovněž je, že mnohé jevy a procesy na Zemi se cyklicky opakují, mají i podobný charakter, jen podmínky, ve kterých působí, se časem mění. Proto i výsledek takových jevů bude vždy odlišný. Mezi zásadní objevy minulého století bylo zjištění, že zemská kůra není „jednolitý“ celek, ale že se dělí do řady kontinentálních a oceánských litosférických desek (bloků). Tyto desky se vzájemně posouvají. Tento pohyb se nazývá kontinentální drift. Nejde o žádnou fikci či teorii, pro zbytek těchto obrovských hmot (rychlost je v centimetrech za rok) bylo sneseno mnoho 32

důkazů (podobnost tvaru kontinentů, složení hornin, zastoupení paleontologických nálezů apod.). Hlavní slovo ve prospěch pobývá kontinentů nyní i v minulosti bylo podobné studium tvaru mořského dna, stáří jeho hornin a přesných měření vzdálenosti pomocí globálních pozičních systémů (GPS). Pochopení těchto jevů a procesů na mořském dně dalo vzniku nové sjednocující teorii vývoje naší planety. Povrch Země se dělí na 15 velkých a řadu malých kontinentálních a oceánských desek, jak to ukazuje obr. 22. Tyto desky se v průběhu geologické historie vyvíjejí. Nezaujímají stabilní polohu, ale vzájemně se pohybují rozdílnou rychlostí. Bylo dokázáno, že poloha litosférických desek a tedy i kontinentů se v průběhu geologické historie výrazně měnila, jak to ukazuje obr. 23. Změny, které z tohoto obrázku můžeme snadno vidět, nejsou konečné, ale budou pokračovat i nadále. Předpokládá se, že za cca 200 milionů let se tak vytvoří nový super kontinent „Pangea ultima“, který bude mít ve svém středu malou oceánskou pánev jako pozůstatek Atlantického oceánu. Poznání principu mechanismu rozšiřování mořského dna, vzniku nové mladé oceánské kůry a zániku oceánské kůry pod kontinenty, přispělo k upřesnění pochopení tak závažných jevů, jakými jsou např. zemětřesení a sopečná činnost. Obrázek 22 Rozložení litosférických desek

33

Obrázek 23 Pohyb kontinentů v geologické historii Země

Začlenění planety Země do vývojového scénáře Vesmíru, časový „průjezd“ jednotlivými hlavními vývojovými etapami Země ve spojitosti s rozvojem života na Zemi včetně scénáře zániku Sluneční soustavy je zobrazen na obr. 24. Měli bychom si povšimnout mimo jiné údaje o délce života, chápaného v měřítku tohoto obrázku. Jde o pouhých 0,23 oběživy, tzn. jen „záblesk“ v historii Vesmíru, Země i času. A je na nás, na lidech, abychom utlumili svoji pýchu a přistupovali k přírodě s pokorou, neboť ona nám i našim potomkům nabízí krásu, obživu a příležitosti. Je jenom na nás, abychom je využívali. Věda objevování tajemství přírody na takové cesty ukazuje …

34

1.1eden 0:00hodin 1.1eden 0:14 hodin 5. - 13. leden 20 - 23. leden 27. březen 1. září 4. září 14 - 19. září 19. září 29. září 11. - 15. prosinec 16. prosinec 16 - 19. prosinec 20 - 24. prosinec 24. prosinec 25. prosinec 29. prosinec 31. prosinec 20 hodin + 6 minut + 70 vteřin + 4,6 vteřiny 0.23 vteřiny 12. 1eden 16. duben 10. července

4.3.

Vesmírný kalendář velký třesk, vznik prvků H, He... odpojení záření od hmoty vznikají první hvězdy a černé díry hvězdy produkuji prvky C. N, O... nejstarší známé galaxie, výrony záření gama a kvazary „velká žranice", kvazarové maximum vznik Slunce a Země nejstarší minerály na Zemi: zirkon (Západní Austrálie) první horninová krusta (Kanada) a sedimentační hornina (Grónsko) první náznaky života (chemofosilie) nejstarší fosilní pozůstatky, obtisky bakterií (stromatolity) Země jako sněhová koule cizorodé, znovu vymřelé organismy (fauna Ediacara) velký třesk evoluce (kambrická exploze; všechny živočišné druhy) les, ryby, plazi nejhorší hromadné vymírání (70 - 95% všech druhů) vznik savců vyhynuti dinosaurů první předek člověka; australopithecus moderní člověk; homo sapiens vymření neandertálců Ježíš Kristus náš život (100 let) Země je příliš horká pro život Mléčnou dráhu pohltí Velká galaxie v Andromedě Slunce se nadme a promění v černého obra

Celostní (holistické) pojetí věd o Zemi

Vědecké disciplíny, které se zabývají studiem Země a nebeských těles se začaly tvořit už ve velmi dávných dobách. Důvodu pro to byly zřejmé ryze praktické. Stavby osad a sídlišť, budování zavlažovacích systémů, pěstování plodin v průběhu roku, ale i válečné operace a další činnosti vyžadovaly umět určovat vzdálenosti, výškové rozdíly, předpovídat počasí, psát a počítat atd. To vedlo přirozeně k vývoji matematiky, astronomie a meteorologie. Víme, že např. počátky astrologie sahají k samotným počátkům lidské civilizace. Mnoho důkazů naleze člověk na různě rozmístěných lokalitách na Zemi, kde se setkal se zbytky staveb starých 3 i více tisíce let před n. l. Nejstarší poznamenaná písemná astronomická pozorování prováděli Egypťané, Babyloňané a Číňané. Velkého pokroku v poznání světa dosáhli Řekové a po nich další kultury. Bádání o přírodě bylo ve středověku změněno náboženskými vlivy. Ve 13. století platil principiálně názor, že zdrojem veškeré vědy je bible. Velký vývoj bádání nastal v 35

období renesance. V tu dobu se obnovilo zkoumání přírody i kosmu. Ideálním badatelem i umělcem své doby se stal Leonarda da Vinci. Od 18. Století můžeme sledovat neustále se zrychlující rozvoj věd a v současnosti dosáhl dosud nevídaných rozměrů. Počet vědních disciplín, které se zabývají Zemí, Sluneční soustavou a Vesmírem se stále zvětšuje a je doplňován zcela novými vědními obory, které jsou na pomezí mezi obory známými. A ukazuje se, že mnohdy právě tyto „mezní“ obory významně napomáhají získávání nových, mnohdy překvapivých informací. Je logické, že s pokrokem vědy v poznání přírody je již nahromaděná obrovská spousta dat a poznatků, což vede k nutnosti jejich třídění a zejména k pochopení vzájemných vazeb mezi nimi. Je proto hlavním úkolem vědy současnosti praktikovat tzv. celostní (holistický) pohled na přírodu, který umožní získat věrohodnější a cennější informace než ty, které by se skládaly z jednotlivých dílčích pohledů na zkoumaný objekt. Že se jedná o problém složitý, je pravdou. Ukázkou celostního pohledu na problém je současná interpretace environmentálního systému Země (obr. 25). Na tomto obrázku je vidět složitost celého tohoto systému. Životní prostředí člověka na planetu Zemi, je ovlivňováno procesy v atmosféře, litosféře (tj. v pevném svrchním obale Země) a v hydrosféře. Uvnitř trojúhelníku na obrázku je umístěno, (to znamená, že existuje (5 cyklů, tzn. 5 složitých procesů, které mají opakovací (cyklický) průběh. A úplně uprostřed těchto naznačených cyklů je pátý cyklus – cyklus vývoje lidstva. Znamená to, že všechny 4 zde zobrazené cykly mají vliv na cyklus 5, to je na život a životní prostředí člověka na straně jedné, ale také, že člověk svým chováním k přírodě jí aktivně ovlivňuje a mění, a to jak v dobrém, tak i špatném slova smyslu. Z obrázku, ale i ze současného stanoviska vědy vyplývá, že tak jako organický (živý) svět nelze pochopit bez jednoty (spojení) s neživou přírodou, tak nelze dobře pochopit neživou přírodu bez poznání přírody živé (organické). Znamená to, že analýza všech vzájemných a vzájemně propojených pochodů v tomto systému umožní odhalení a pochopení probíhajících procesů z hlediska jejich významnosti. Znamená to ale uskutečnit studium procesů a vzájemných akcí mezi atmosférou, hydrosférou, kryosférou, biosférou a litosférou od globálních po lokální rozměry napříč časem. Ve vztahu k obr. 25 je třeba dodat, že klíčovou úlohu v environmentální systému Země hraje geologické prostředí a jeho složky, které spolu s biosférou vytváří vyvážený systém se zpětnými vazbami. V to to systému panuje rovnováha velkých geochemických koloběhů, která je považována za jednu ze základních podmínek nepřerušovaného života na Zemi. Velmi dobře pochopíme význam obr. 25 na příkladu historie, vzniku krajiny a vlivu člověka na ni. O vzniku krajiny můžeme v určitém smyslu hovořit poté, co na kterémkoliv vesmírném tělese vznikne jako pevný povrch. Běžně používáme slovní spojení „krajina na Marsu, měsíční krajina“ apod. Taková krajina existuje na Zemi už miliardy let. V tomto případě je však pojem krajina pojmem pro reliéf, tj. utváření zemského povrchu, neboť nic dalšího takovou krajinu netvoří. Zásadní změnou ve vývoji Země je vznik živých organismů. Od té doby má smysl hovořit o ekosystému. Živé organismy vznikly ovšem ve vodním prostředí a proto první ekosystémy jsou mořské. Nejdříve se začínala proto utvářet mořská krajina. S tímto pojmem se často nesetkáváme. Ale to je jenom proto, že člověk jako tvor suchozemský si podmořský svět osvojuje jen pomalu. 36

Obrázek 24 Schéma environmentálního systému Země

Zdroj: (Schejbal, 2008)

Poté co první živý organismus začal být schopen života na souši, vznikaly první suchozemské ekosystémy a v tuto chvíli již můžeme hovořit o krajině v nám známém (klasickém) pojetí. Stále je to však krajina bez své jedné významné složky, tvořené civilizačními prvky. Taková krajina, jak jsme už poznali, se vyvíjí stovky miliónů let. Živé organismy zažívají období velkého rozmachu a ta jsou zase střídána s obdobím vymírání (viz. obr. č. 24). Dnes už víme, že život na Zemi byl ve své historii několikrát blízko svému úplnému zániku díky klimatickým změnám a účinkem dalších přírodních činitelů. Ve vývoji suchozemské krajiny Země je významovým faktorem objevení lidské populace. Zpočátku se člověk začíná odlišovat od ostatních živočichů jen zvolna a dlouho nevytváří v krajině téměř žádné civilizační prvky. Jako krajinotvorný činitel se člověk projevuje mnohem méně než někteří živočichové, např. bobři, termiti, kteří svým způsobem života vytváří v krajině lokálně nové struktury. K významnějším změnám dochází osvojením ohně a výrobou stále dokonalejších nástrojů. Novodobý člověk (Homo Sapiens – člověk moudrý) svojí loveckou činností začíná již významně zasahovat do ekosystémů. Decimuje (ničí) některé živočichy (mamuty, srstnaté masožravce, tury apod.). Spolu s člověkem však působí i četné klimatické změny (doby ledové, meziledové) a je obtížné zjistit, kdo měl větší vliv na vyhubení některých těchto druhů. Dnes se má za to, že to byly zřejmě poměrně „rychlé“ se měnící klimatické podmínky. Okamžik, kdy se člověk významně podílel na vyhynutí prvního živočišného druhu, je nepochybně významným mezníkem působení člověka na přírodu. A co je evidentní, je skutečnost, že takové působení člověka trvá dodnes. I když lov byl nepochybně prvním negativním vlivem člověka na krajinu a ekosystémy, přesahujícím lokální – místní úroveň, ještě zásadnější změna teprve následovala. Navazuje opět na změny klimatické a na konec ledových dob na severní polokouli. Vznikají zde podmínky, aby se z člověka lovce a sběrače stal chovatel a pěstitel. Člověk proto v souvislých lesních porostech hledá vhodná místa pro pastvu. Pokud je nenacházejí, začíná si je vytvářet sám a kácí lesní porosty podle vlastní potřeby.

37

Zásadnější v tomto směru byly a jsou dopady rostlinné výroby. Zatímco pastva ještě mohla být určitou podobností pastvy divokých stád, pokud nevyvolávala odlesňování většího rozsahu, pro rostlinnou produkci byla potřebná orba, která už nemá přirozenou analogii. A navíc k této orbě docházelo především v půdě získané odstraňováním lesa. Zatímco přirozený les byl systémem stabilním, pole je prvkem umělým, v jehož ekosystému není mnoho „přírodního“. Některé rostliny si tak vysloužili označení plevele, živočichové za škůdce. Zemědělskou činností spojenou s odlesněním zasáhl člověk do vývoje krajiny nejvíce. I když zemědělství vyznívá jako hlavní velkoplošný devastátor krajiny navzdory laické představě přisuzující tuto roli průmyslu, nepůsobilo zemědělství nikdy osamoceně. Cílem odlišování bylo s postupem času nejen, získání půdy, ale i dřeva. Toho bylo zapotřebí nejen pro získání tepla a přípravy stravy, ale i pro rozvíjející se řemeslnou výrobu a následnou průmyslovou činnost jako charakteristický znak lidské civilizace. Bez dřeva nešlo vyrobit sklo a keramiku, získat a zpracovat kovy. Ani kamenné stavby se neobešly bez dřevěného lešení. To vše postupně přetváří krajinu, i když ne tak zásadně jako odlesňování. Jedním ze znaků rozvíjející se lidské civilizace je také rozvoj využívání nerostného bohatství, zejména těžba rud a zpracování kovů a těžba uhlí. Česká krajina zhruba na konci 18. století je činností člověka již zásadně přeměněna. Odlesnění dosáhlo již historicky nejvyššího stupně. Velkoplošná devastace lesních ekosystémů znamená i zásadní změny ve složení fauny. Vyhubeny byly velké šelmy, celý ekosystém ztrácí svoji samoregulující schopnost a je dále odkázán na člověka. Nově vysazované lesy mají s těmi původními lesy společný jen název. Mění se i mikroklima i celý vodní režim. Do této krajiny vstupuje postupně a stále s větší razancí průmyslová revoluce. Města rozšiřují své staleté tradiční hranice, budují se průmyslové areály a obytné komplexy pro obyvatelstvo, budují se železniční a obecně dopravní sítě. U nás nastupuje stále rozsáhlejší těžba uhlí. Oblasti ve, kterých intenzivní průmysl zahrnoval ve významné míře i průmysl těžební, představují oblasti, ve kterých přeměna krajiny dosáhla nejvyšší úrovně. Zde zmizel téměř veškerý původní vegetační pokryv a většina fauny, mizí i převážná část půdního pokryvu. Zemědělství v takovém regionu se stává okrajovým. Mění se reliéf krajiny, k čemuž vedle hornické činnosti (poklesy terénu) přispívají i rozsáhlé dopravní stavby, průmyslové a obytné komplexy. Zcela je změněn vodní režim, je ovlivněno i chemické složení vod i půd. Lokálně se mění mikroklima i složení ovzduší. Lesy tak začaly mizet na rozdíl od dosavadního mizení v důsledku záměrného kácení, mizet i v důsledku změny (znečištění) chemického složení ovzduší a půdy. Typickým příkladem regionu, kde zejména 200 let trvající činnost těžby uhlí a rozvoj těžkého průmyslu zcela pozměnil charakter původní krajiny, může být oblast ostravsko-karvinské aglomerace. Jde zde tedy (ale i jako jinde v ČR) o krajinu kulturní, člověkem zásadně přeměněnou. To však neznamená, že bychom se krajině přeměněné a péči o ní neměli již věnovat. Právě naopak. Protože jde o krajinu kulturní, je její další fungování na člověku závislé. Byť ve většině případů nemůžeme současnou krajinu vrátit do původního stavu, byly vyvinuty mnohé techniky a technologie za účelem regenerace průmyslové krajiny, které se liší podle způsobu a 38

intenzity znečištění a umožňuje navracet postiženou oblast do podmínek, ve kterých si příroda sama, byť dlouhodobě, svou regenerační schopnost, vytváří přirozené nové ekosystémy. Na takové „obnově“ krajiny se spojují specialisté mnoha vědních oborů s cílem spolu vytvořit uspokojivé životní prostředí nejen pro člověka samotného, který celá tento proces přeměny původní krajiny nastartoval, ale pro celá nově vytvářený ekosystém, jehož přirozenou součástí je člověk. Z výše uvedeného stručného textu a z obr. č. 25 je naprosto jasné, že příroda má vliv na život člověka, ale jak jsme se přesvědčili, je tomu i naopak. Proto je nutno na tomto místě zcela odmítnout názory několika „odborníků“ či skupin myšlenkově jednostranně zaměřených, že člověk a jeho „homosféra“ je zcela na přírodě nezávislým subjektem a je tedy ve své pýše „vládcem“ přírody, kterou může „usměrňovat“ zcela podle své chuti a potřeb. Mnoho podobných projektů (přeložení velkých řek, změny toků vody do jezer apod.) bylo, naštěstí, odsouzeno k zániku ještě dříve než se nastartovaly. Proto někdejší slogan „Poručíme větru, dešti“ je nejen nesmyslný, ale i nebezpečný. Zde – v chování člověka vůči okolní přírodě – platí dvojnásob odmítat laciná a demagogická hesla a věnovat se, včetně finančních nákladů, jež to vyžaduje takovým aktivitám člověka, které respektují poznané přírodní zákony. Že to jednoduché není, to již většinové víme. Ale pouhé vědění nestačí. Od poznaného se nutně posunout k provedenému. Vždyť lidská populace trvale roste, současně dosahuje už přes 7 mld. Měli bychom na to myslet, chceme-li uplatnit zásady vyhlášeného trvale udržitelného rozvoje.

4.4.

Anomální přírodní jevy a ochrana proti nim

Lidstvo se v průběhu své historie setkávalo, setkává a bude i nadále setkávat s různými extrémními jevy, které často způsobuje velké škody, a mohou přerůst v katastrofy velkých rozměrů. V současné době se nám může zdát, že takových událostí přibývá, že jsme v minulých desetiletích o nich ani neslyšeli. Není tomu tak. Příčinou našeho vnímání je skutečnost, že svět je globálně informačně propojen a my prostřednictvím informačních médií můžeme tyto jevy a jejich následky sledovat „online“. Principiálně můžeme tyto jevy rozdělit do dvou skupin, a to na extrémní jevy původu přírodního a původu antropogenního, tzn. zapříčiněného lidskou činností. O rizikách, vyplývajících z možných katastrof, které mohou postihnout lidskou civilizaci, se vedou odborné diskuse. Všeobecně se uvádí následující hypotetický příklad: 1) Velmi silné zemětřesení přesahující 9. stupeň Richterovy stupnice Zemětřesení představují vibrace zemské kůry, které vznikají v důsledku malého uvolnění zemské energie ve vnitru Země. Energie se uvolňuje ve formě zemětřesných (seismických) vln, šířících se v epicentra, tj. z povrchového centra zemětřesení. Místo pod epicentrem, ve kterém zemětřesení vzniklo, se nazývá ohnisko (hypocentrum). Hypocentra leží nejčastěji v hloubkách kolem 60 km, ale mohou vznikat až do hloubek kolem 700 km. Zemětřesení nejsou na Zemi rozložena rovnoměrně. Hromadí se v určitých oblastech, které většinou leží na hranicích litosférických desek (obr. č. 26).

39

Obrázek 25 Epicentra zemětřesení v období 1963 – 1998, cca 360 tis. událostí

Zdroj: (Schejbal, 2008)

Vzhledem k možný (a dobře známým) katastrofálním následkům jsou po celém světě vybudovány monitorovací stanice, které sledují zemětřesnou aktivitu a v případě možného nebezpečí vydávají varování. Přesnější předpověď doby vzniku a intenzity neumíme dosud, vzdor usilovnému výzkumu, předpovídat. Vzhledem k možným obětem na životech a značných materiálních škodách se vyvíjejí i speciální stavební techniky, které by měly vzdorovat zemské energii. 2) Sopečná činnost Je známá z mnoha písemných záznamů v historii lidstva. Význačné sopky byly primitivními a starověkými národy považovány za sídla bohů. Podle aktivity se rozlišují sopky aktivní, spící a vyhaslé. Převážná většina sopek se nachází na rozhraní litosférických desek. Charakter výbuchů sopek se mění. Obr. č. 27 ukazuje objem do ovzduší vyvržených hmot známých sopek. Již z tohoto obrázku je zřejmé, že obrovské množství vulkanického popela, které bylo vyvrženo do atmosféry (do velkých výšek) způsobilo výrazné změny v klimatu po určitou dobu v daném regionu i jeho širším okolí. Výbuchy sopek ovlivňovaly i vývoj kultur, jak to známe např. z Kréty apod. Ničivá síla sopečné aktivity vůči svému okolí spočívá především ve výronu sopečného popele, horkých „pyroklastických“ proudů, které se podél svahu sopečného tělesa válí do níže položených oblastí a ničí lidské životy i materiální statky. Známe, dnes velmi navštěvované lokality Pompeje a Herculaneum, nám to prokazují. Samozřejmě nelze zapomenout na výlevy lávy, jak byly zaznamenány mnohokrát v minulosti. Ze současnosti pouze připomeňme, že výbuchy sopečného popelu na kontinentu výrazně zasahuje leteckou dopravu. Sopečné exploze jsou mnohdy doprovázeny seismickými záchvěvy. Geologická služba sleduje sopečnou aktivitu na celém světě s cílem stanovit prognózu (předpověď) sopečné exploze a stanovení jejího charakteru. Přes některé jednotlivé úspěchy v poslední době není dosud předpověď nástupu sopečné aktivity úspěšná.

40

Obrázek 26 Obrázek ukazuje srovnání velikosti sopečné exploze známých sopek s časovým údajem výbuchu.

Pozoruhodný je případ sopky Taupo (186 před n. l.), který vyvrhl do ovzduší 60 – 100 km3 materiálu.

3) Tsunami Tsunami je původně japonský název pro dlouhou mořskou vlnu, která vzniká při podmořských zemětřeseních, při vulkanických erupcích nebo obrovským podmořskými sesuvy půdy. Na volné moři je téměř nepozorovatelné, neboť jejich výška je obvykle menší než 1 metr. Šíří se rychlosti tryskových letadel. Při nárazu s příbřežní oblasti se vlny zvedají do výšek několika desítek metrů a zaplavují pobřeží. Z historie (starší i nedávné) známe mnoho případů tsunami, včetně katastrofických následků ve formě materiálových škod a lidských obětí. Na obr. č. 28 je pohled na mapu Tichého oceánu, ilustrující rychlost šíření mořských vln – tsunami. Je to příklad z podmořského zemětřesení u pobřeží Chile v r. 1960. Z mapy je vidět, že trvalo pouhých 22 hodin, než tsunami dosáhly pobřeží Japonska. Křivky ukazují pozice tsunami v třicetimetrových intervalech, kroužky ta místa na ostrovech v Tichém oceánu, kde tsunami způsobily hmotné škody a ztráty na lidských životech. Průběh vln není takový, jaký bychom předpokládali. Netvoří soustředné kružnice. Na jejich průběh působí ostrovy (jejich pozice, tvar a reliéf) a tvar mořského dna. Předpovídat tsunami neumíme, ale víme, že jejich vznik je spjat s oblastí potenciální tektonické nestability. Ochrana proti tomuto jevu spočívá v existenci výstražného systému, který za pomocí družic monitoruje vznik a šíření tohoto jevu a všem možným ohroženým subjektům mohou být tyto údaje k dispozici. Zkušenosti z poslední doby ukazují na to, že lidé v ohrožených oblastech (nejen na atolech v oceánu, ale i na ohroženém pobřeží), nejsou vždy dostatečně poučeni o možných následcích i včasné ochraně proti tomuto přírodnímu fenoménu.

41

Obrázek 27 Rychlost postupu tsunami (Chile, 1960)

4) Obří oceánské vlny Potopení mnoha obrovských lodí mají na svědomí obří vlny (30 i více metrů), které se objevují poměrně často. V posledních desítkách let bylo takto potopeno více než 200 supertankerů a kontejnerových lodí. Vlny tohoto typu (vlna „zabiják“) mohou vzniknout v případě, když bouří způsobené vlnění postupuje „proti“ směru mořského proudu. Popisované obří vlny však mohou vzniknout náhodným „skládáním“ vln. Že se jedná o poměrně častý jev, to dokumentují údaje ze satelitů. Obří vlny mají obrovskou energii a vyvíjejí tlak, kterému žádné plavidlo nemůže odolat. 5) Povodeň Jsou to přirozené a nevyhnutelné procesy. Vznikají v důsledku mnoha rozdílných podmínek, obvykle následkem nadměrných dešťů nebo rychlého tání velkého množství sněhu apod. Řeky v takových případech nejsou schopny pojmout veškerou vodu dodávanou z povodí a vylévají se ze svých koryt. V přímořských oblastech mohou být potopy důsledkem cyklonů nebo tsunami. S povodněmi máme i my své zkušenosti. Ochranná opatření není nutno zde blíže komentovat. Pouze uvedeme, že možnými způsoby ochrany je vedle zachování původního charakteru vodních toků výstavba přehrad, rybníků, poldrů apod. Je ale nutno mít na paměti, že se dostáváme do období rozkolísání podnebí a proto by způsoby ochrany měly patřit mezi prioritní opatření naší společnosti. 6) Laviny a sesuvy Jsou způsobeny rychlým pohybem sněhu, ledu, zvětralin a půdy, který je způsoben gravitací. Na jejich vzniku se podílí hmotnost, voda, zemětřesení, hluk, exploze a sopečná aktivita. U sněhových lavin je znám jejich dlouhodobý výzkum, zaměřený na mechanismus, jejich vzniku a z něho vyplývající metodika kvalitních a včasných předpovědí. Příkladem může být katastrofa na hoře Huascarán v Peru v r. 1970, kdy následkem laviny a sesuvu půdy bylo doslova smeteno z povrchu zemského město Huaráz. Zahynulo přes 20 tis. lidí. V roce 1920 v Číně (Gen su) padlo za oběť sesuvu půdy 180 tis. lidí.

42

7) Horka a sucha Dlouhotrvající sucha se mohou projevit nedostatkem vody a potravy, což může vést k omezení produkce rostlinstva, vymíraní živočichů, poklesu zemědělské výroby a tím ke vzniku hladomorů. Spolu s nesprávnými lesnickými, zemědělskými a pasteveckými postupy dochází k poškození nebo i zničení produkční schopnosti krajiny. Výsledkem je opouštění rozsáhlých území či zánik civilizací (např. kultury Nazca v Peru). Moderní zemědělství může mnohé lidské komunity díky svým nových technologickým postupům přinést zdravé a čerstvé potravy, nikdy však nenahradí škody, které člověk provedl nesprávným chováním ke krajině – živitelce. 8) Ohně Jsou to přírodní katastrofy, které ničí ekosystémy, lidské obydlí i průmyslové objekty. Jejich původem je většinou sama příroda, neboť jsou vyvolány blesky. Často je příčinou lidská nedbalost nebo žhářství. Speciálním a velmi nebezpečným typem jsou ohňové bouře, ve kterých dosahuje teplota až 2000°C. Experimenty ukázaly, že ohňová bouře se může vytvořit rychle se pohybujícími viry, které mohou šířit oheň mimo území vzniku až rychlostí hurikánu. Jde tak vlastně o ohnivá tornáda. Ohňové bouře jsou převážně jevem přírodním, který vzniká v průběhu velkých lesních požárů, ale může být vyvolán uměle, např. výbuchy. 9) Cyklony Velmi nebezpečnými atmosférickými jevy jsou tropické cyklony. Jsou to tlakové níže spojené se vzdušným vírem o průměru mnoha set kilometrů, jeho střed tvoří tzv. „oko“ o průměru cca 5 – 50 km (obr. č. 29). Obrázek 28 Tropická cyklóna

Oko je oblastí sestupu vzduchu s malou oblačností a slabým větrem. V jeho bezprostředním okolí se nachází úseky s maximální rychlostí větru, přesahující až 300 km/hod. Ve vnější části cyklony jsou spirálovitě uspořádána pásma vzestupných a sestupných proudů, kterým odpovídá spirálovitě vyvinutá mohutně vyvinutá oblačnost.

43

Cyklony jsou jevy pravidelně se vyskytující a vázané na oblasti, které umožňují jejich vznik a šíření. Mají různé místní názvy, např. uragán, orkán, hurikán, tajfun, cyklon. Působí relativně menší škody (silné větry, přívalové deště, extrémní záplavy aj.) na obrovském území. Tropické cyklony je možné v současné době monitorovat velmi dobře a předpovídat jejich postup s náležitým předstihem. To umožňuje v ohrožených oblastech přejímat včas zabezpečující opatření. Ta mají význam zejména s prudkým rozvojem turistického ruchu směrovaného do „ohrožených“ destinací. 10) Tornáda Jedná se o regionální pojmenování, kterým se označují hlavně ve středozápadních státech USA velké tromby. Je to atmosférický, téměř vertikální vír, který je v porovnání s tropickou cyklonou menších rozměrů, kratší doby života (desítky sekund až desítky minut), ale většinou silnější intenzity. Tento vír vzniká pod vertikálně mohutnou bouřkovou oblačností. Tornáda vznikají v nestabilním vlhkém tropickém vzduchu, pocházející z oblasti Mexického zálivu. Tornáda se vyvíjí téměř neočekávaně a výstraha před nimi bývá možná jen v řádu několika minut. 11) Dopady asteroidů a meteoritů V současné době, s nárůstem lidské civilizace a kolováním různých „zaručeně jistých“ zpráv mediálně vděčných o „blízkém konci světa“ se tato tématika stává velmi aktuální. Jaká je tedy pravda? K dopadům asteroidů na Zem docházelo od počátku její existence. Na povrchu naší planety byla objevena řada impaktních kráterů, tj. kráterů vzniklých dopadem mimozemského tělesa. Tyto krátery tedy vznikly jako výsledek srážky velkých meteoroidů (meteoritů, komet) s naší planetou. Nejedná se zde o nic zvláštního, neboť všechny vnitřní planety Sluneční soustavy byly postiženy takovými srážkami. Ty jsou patrny zejména tam, kde není atmosféra. Člověk se o impaktních kráterech mohl přesvědčit např. po přímém vstupu na Měsíc nebo prostřednictvím mobilních automatů vysílaných na Mars. Na Zemi je známo asi 130 velkých kráterů. Některé krátery byly v průběhu historie naší planety překryty mladšími horninovými komplexy nebo byly zčásti či zcela zničeny dlouhodobě působící erozí. Nárazy mimozemských těles se Zemí sehrály v její historii bezesporu významnou úlohu. Je všeobecně známo, že např. vyhynutí dinosaurů před cca 65 milióny let je dáváno do souvislosti s dopadem velkého tělesa do Mexického zálivu. Že taková srážka může mít globální katastrofální důsledky je nesporné a je podporováno i moderními experimenty a modelováním v laboratořích s podporou vyspělé počítačové techniky. Skutečnost, že ke srážkám mimozemských těles se Zemí v budoucnu bude docházet zcela jistě a otázkou není „jestli“, ale „kdy“ a jak „velké“ těleso to bude, burcuje člověka k tomu, aby vyvíjel technologii, která by takovou srážku byla schopna předpovědět včas a umožnila u takto včas objeveného tělesa např. změnit jeho dráhu, aby Zemi minulo apod. Dnes už víme bezpečně, že pravděpodobnost dopadu velkých těles, které by mohly mít katastrofické důsledky, je extrémně nízká. Astronomové a astrofyzikové nás současně ujišťují, že 44

v řádu tisíců – statisíců let nám nehrozí žádná globální katastrofa. A tento čas je výzvou k vývoji účinné ochrany. K rozsáhlým katastrofám výše uvedeným se dále připojují i některé další, mezi které patří:       

Rozsáhlé epidemie, které se vyskytovaly v minulosti (epidemie moru, španělské chřipky). Exploze blízké supernovy může generovat bouři gama paprsků, která by mohla zničit většinu života na Zemi. Třetí či čtvrtá světová válka. Politický kolaps a masová civilní zmatek či občanská válka velkého rozsahu. Náhlý a souběžný pád ekonomik po celém světě. Globální hrozba terorismu, zejména v souvislosti se zbraněmi hromadného ničení. Masová a dlouhodobá migrace, která může vést k velkým humanitárním problémům.

45

SHRNUTÍ Text kapitoly je zaměřen na poznání vnitřní stavby a složení zemského tělesa. Kromě slupkovité stavby Země, skládají se u jednotlivých geosfér, jsou charakterizovány i sféry, tvořící vnější, na naši Zemi jedinečný – obal, tj. atmosféra, hydrosféra, biosféra a ekosféra. Je podán výklad o postupném vývoji zemského tělesa a o procesech, které přesvědčují, že Země je živou, dynamicky se rozvíjející planetou. Objev driftu litosférických desek a metabolismu zemské kůry umožnil pochopit tvorbu a distribuci ložisek nerostných surovin, které člověk ke svému životu potřebuje a rovněž slouží k pochopení anomálních přírodních jevů, kterým je vystaven a vůči kterým se může do jisté míry chránit. Holistické pojetí věd o Zemi umožní pochopit složitý environmentální systém Země a cyklické přírodní procesy, které jsou konfrontovány s antropogenní činností. KONTROLNÍ OTÁZKA 1. Jakým způsobem byla objevena vnitřní stavba Zemského tělesa, když nejhlubší vrt nedosáhl hloubky ani 13 km? 2. Jaký je Váš názor na globální změny, téma v současné době aktuální. 3. Lze se chránit před tsunami? Jak? 4. Uveďte příklady, jak člověk zasáhl do vývoje krajiny.

ŘEŠENÍ Poznáním zákonitých přírodních procesů, panujících na planetě Zemi lze nastolit relevantní vzorec chování člověka tak, aby mohla být naplněna všeobecně přijatelná téze jeho udržitelného rozvoje. Vzhledem ke stálým změnám, ke kterým v přírodě dochází, neboť se jedná o „otevřený systém“, je nutno zkoumat rizika a poznat potenciál (lidský, přírodu), tedy faktory, které pomohou naplnit výše uvedenou filosofii udržitelného rozvoje. Nelze zapomínat, že člověk JE součástí přírodních systémů. ÚKOLY K PROCVIČENÍ Pokuste se objasnit, jakým způsobem člověk zasáhl do přírody těžbou černého uhlí na Ostravsku. Sdělte nejen negativa, ale i pozitiva tohoto procesu.

46

5. FENOMÉN ŽIVOT CÍL Po úspěšném a aktivním absolvování získáte Budete schopni pochopit v současné době velmi aktuální diskusi, zda jsme my lidé na Zemi jediní a jedineční ve Vesmíru a zda je naděje na objevení dalších živými tvory obydlených planet. Budete moci rozlišit vědecké postupy od sci-fi příběhů, týkajících se „problémů mimozemšťanů“.

Znalosti

Po osvojení si znalostí z této lukrativní problematiky rozpoznáte pokrok, který v průběhu posledních desetiletí nabízí věda a moderní technika, která umožnila vyslat do kosmu poselství člověka, které je svědectvím o vyspělosti lidské civilizace.

Dovednosti

KLÍČOVÁ SLOVA Science-fiction, létající talíř, Drakeova rovnice, Daleho rovnice, NASA, Pioneer 10 a 11, sondy Voyager 1 a 2, Zlaté poselství lidstva. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU Čas potřebný ke studiu je cca 3 hodiny.

47

Jsme na Zemi jedineční a jediní? Je naděje na existenci dalších obydlených planet? Když ano, tak jaká je to naděje? Otázky, které člověka provází již velmi dlouhou dobu a pokračují dodnes. Na druhé straně „problémem mimozemšťanů“ je mediálně vděčný a je předmětem mnoha sci-fi příběhů, které vzdor vědeckým poznatkům přitahují stále určitou část lidské populace. Příkladem může být tématika „výzvědu mimozemšťanů na létajících talířích“, neboť nic nevzbuzuje myšlenku na jiné světy a mimozemšťany tak univerzálně a „jednoznačně“ jako obrázek létajícího talíře. Ať je z hlediska potom zcela exotický, je létající talíř symbolem celého žánru science-fiction a fantastických spekulací o životě v jiných světech a o možnostech pokročilých kosmických letů. Sci-fi je moderní žánr, který se rozvinul na pozadí pokroku techniky a možnosti pro pozemské cesty do dálek. Létající talíř se zrodil ve tři hodiny odpoledne 24. 6. 1947, kdy Kenneth Arnold právě letěl ve svém soukromém letadle kolem pohoří Mount Rainier domů do Boise ve státě Idaho (USA), když spatřil 9 jasných zářících kovových objektů, jež měly kruhový tvar až na jeden, který připomínal půlměsíc. Pozorované objekty se pohybovaly po obloze směrem k jihu a on několik minut pozoroval, jak manévrují nad horami, dokud zcela nezmizeli. Zastavil na nejbližší přistávací dráze, kde doplnil palivo a podrobně popsal vzhled a pohyby pozorovaných objektů. Podle jeho slov vypadali jako „skákající talíře po vodě“. O dva dny na to se jeho příhody zmocnil tisk a rozhlas po celé Americe. Arnoldův nehledaný výraz pro to, co mu připomnělo létající talíře, se ujal. Zrodil se tak kult UFO a žádné vysvětlování aerolinií, že viděl nejspíše skupinu mraků diskového tvaru nad pohořím, už džina zpět do láhve nezahnala a do dnešního dne se očekává, že mimozemšťané budou řídit létající talíře a UFO fantazie žije dál. Nutno však podotknout, že sci-fi stojí na počátku procesu, který staré náboženské symboly jiných duchovních světů nahradil konkrétními projevy vědy a techniky domněnek existujících mimozemských světů. Nejprve v ní převládala stroje a přístroje, které v sobě nesly příslib budoucího pokroku, v druhé polovině 20. století pak zvítězili abstrakce kosmologie a částicové fyziky, jako jsou cesty časem, černé díry, červí díry a jiné vesmíry. Fantastické možnosti, které nabízí studium Einsteinovy teorie relativity nebo rodících se teorií elementárních částic, dávají nový zdroj nových světů, které už ale neleží jen v říši představivosti. A jsou často fantastičtější než všechny výmysly autorů sci-fi. Létající talíř byl tak jen „špičkou ledovce“, který spojuje vědu a sci-fi: jeden prostý útvar z mnoha, která nás obracejí k úvahám o existenci rozumu „na druhém konci“ vesmíru. O existenci mimozemských civilizací (bytostí) byly přesvědčeni i zakladatelé kosmonautiky (Ciolkovskij, Goddard, Oberth) a nositelNobelovy ceny za fyziku Klaus von Klitzing. Dosavadní stav poznání ukazuje, že planety jsou v naší galaxii běžné, ale že v zjištěných případech svými charakteristikami nevyhovují vzniku života (našeho typu). Otázka, zda na některých z nich se nemohl vyvinout život, vyžaduje určit podmínky pro existenci života, kterými jsou:  Základní prvek: život zemského typu je založen na uhlíku, který může vytvářet dlouhé molekuly jako základ života a který je ve Vesmíru hojný.

48

 Roztok, který umožňuje vzájemné relace prvků a molekul; pozemský život k tomu využívá vodu; voda je ve Vesmíru přítomna.  Řídící molekula schopná replikace; zemský život využívá DNA. První pokus o dohad počtu planet v galaxii, na kterých se vyskytuje život, proběhl v r. 1961 a výsledkem byla tzv. Drakeova rovnice: N = R* Fp * Ne * Fl * Fi * Fc * L Aniž bychom rozvíjeli všechny členy této rovnice, je už na první pohled jasné, že řešení není snadné. Při skeptickém odhadu by mohlo být v naší galaxii 20 vyhovujících planet, při optimistickém odhadu 20 miliónů. V r. 1970 Stephen Dole v knize „Obyvatelné planety pro člověka“ vytvořil jinou rovnici, která nijak neusnadňuje naše představy, ale alespoň je upřesňuje: Daleho rovnice: NHP = NS x Pp x Pi x PD x PM x Pe x PB x PR x PA x PL V šedesátých letech minulého století panoval velký optimismus o výskytu planet s existencí života a byl položen základ hledání vyspělého kosmického života (projekt Hledání mezihvězdných signálů). Byly založeny projekty jejich vyhledávání pomocí radioteleskopů, známý je mezinárodní projekt CETI apod. Po letech však toto nadšení opadlo, protože jak šel čas, tak se stalo skutečností, že dosud nebyl život na jiných tělesech ve Vesmíru prokázán. Přesto výzkum možných mimozemských projevů života stále a intenzivně probíhá, a to jak pasivní, tak aktivní cestou. Pasivní formu představuje studium radiových signálů u moderně vybavených radioteleskopů rozmístěných po celém světe. U tohoto typu výzkumu stěžuje detekci obrovská vzdálenost hvězd a skutečnost, že kosmických radiových zdrojů je velké množství. Za aktivní formu lze považovat vesmírné soudy Pioneer, Voyager a další, ale i výzkum vybraných planet Sluneční soustavy a jejich měsíců, spojených s přistáními moduly bez lidské posádky a umožňující nepřímé či přímé studium povrchu a atmosféry těchto objektů. Povšimněme si blíže kosmický soud Pioneer 10 a 11, které NASA vybrala k planetám Jupiter a Saturn v letech 1972 a 1973. Tyto soudy mají v dějinách lidstva zvláštní postavení. V osmdesátých letech se staly prvními lidskými výtvory, které opustili sluneční soustavu. Od té doby směřují k nejbližším hvězdám. Pioneer 10 letí ke hvězdě Aldebaran v souhvězdí Býka a dorazí tam za 2 milióny let. Pioneer 11 míří k souhvězdí Orla. K nejbližším hvězdám souhvězdí dorazí po 4 miliónech letech mezihvězdného letu. Obě sondy musejí na této vesmírné pouti přežít řadu nebezpečí – asteroidy, balvany a prach, které je mohou zničit. Sondy Pioneer jsou zvláštní také tím, že nesou do kosmického prostoru poselství lidstva. Obě mají po stranách stejné pozlacené hliníkové plakety, které udávají datu, vypuštění a mateřskou planetu v naději, že by to jednou příjemci v jiných světech mohli přečíst. S myšlenkou připojit ke kosmické sondě Pioneer 10 poselství přišel autor knih o kosmonautice Eric Burgass. Na jeho podnět připravili průkopníci výzkumu mimozemských signálůinteligentního původu, Carl Sagan a Frank Drake, za necelé tři týdny plaketu (obr. č. 30), kterou umělecky ztvárnila Linda Salzmanová Saganová. Vědecky vzdělanému 49

mimozemšťanovi by nemělo dělat potíže ji porozumět. Jsme si vědomi toho, že obrázek oné plakety obletěl světem a je všeobecně znám, z vlastní praxe potvrzujeme, že průměrně inteligentní pozemšťan si ono poselství z obrázkové grafiky nedovede představit. Obrázek 29 Plaketa Pioneeru připravená r. 1972

Proto krátké vysvětlení: Muž a žena stojí před kosmickým plavidlem, aby tak vyjádřili měřítko. Muž zvedá ruku na pozdrav, aby ukázal palec a některá kloubová spojení. Vodorovně podél základny plakety vidíme proporční znázornění Slunce a planet Sluneční soustavy. Země je zde ukázána jako počátek dráhy, kterou sonda absolvovala kolem Jupiteru a Saturnu. Relativní vzdálenosti planet od Slunce jsou vyznačeny podél obrázků v binární reprezentaci, při čemž jako jednotka délky je zvolena desetina vzdálenosti Merkuru od Slunce. Je rovněž ukázáno postavení Slunce vhledem k 14 pulsarům a vzhledem ke středu naší galaxie. Kosmický čas a místo vypuštění plavidla můžeme z dané informace určit jako délky čar vedených k pulsarům, které jsou úměrné jejich vzdálenostem od Slunce. Značka poblíž každé čáry určuje vzdálenost pulsaru od roviny naší galaxie – tj. Mléčné dráhy. Kromě čtyř paprsků mířících k pulsarům je zde ještě vodorovná čára procházející lidskými postavami. To vyznačuje vzdálenost a směr ke středu naší galaxie v poměru ke vzdálenostem pulsarů. Klíč k určení velikosti nám poskytuje binární vyjádření čísla 8 a prvek vodík, jehož „hyperjemný“ přechod mezi dvěma energetickými stavy představuje „činkový“ obrázek nahoře vlevo. Emitované záření má vlnovou délku asi 21 cm. To je základní veličina pro astronomii, kterou jistě zná každý seriózní pozorovatel vesmíru, schopný provozovat radioastronomii. Tato vlnová délka 21 cm určující jednotku délky pro číselné údaje na plaketě. Binární vyjádření čísla 8 mezi dvěma vodorovnými ryskami označují výšku ženy a sondy na obrázku. Pokračování tohoto poselství bylo mnohem ambicióznější. Sondy Voyager 1 a Voyager 2 odstartovaly 20. srpna a 5. září 1977 a poselství na nich mělo obsahovat nejen naše umístění v prostoru a v čase, ale informace o lidstvu měla být zhuštěná pomocí prvku a obrázků tak, 50

aby podala encyklopedický význam o našem světě a v naší kultuře. Tato informace byla vyryta do 12ti palcové pozlacené měděné gramofonové desky (obr. č. 30). Obrázek 30 Obal Zlatého poselství lidstva, vyslaného se sondou Voyager

Speciální výbor NASA vedený Carlem Saganem připravil 115 analogově zakódovaných obrázků, přírodních zvuků ze Země, pozdravů a poselství v 75 lidských řečech od starobylé sumerštiny až k moderní čínštině a paňdžábštině, přátelská slova prezidenta Cartera a tajemníka OSN a devadesátiminutový výběr hudby mnoha kultur. Praktičtějším opatřením bylo doplnění desky obalem, jehlou a symbolicky vyjádřenými instrukcemi, jak jí uvést do provozu. Toto spektrum obrázků může jednoho dne předat, co jsme byli zač, světům, které nikdy nenajdeme, rozumům, které nikdy nepoznáme a tvorům, které jsou-li, nikdy nespatříme. Poselství prezidenta Jimmyho Cartera to vyjadřuje takto: „Toto je dárek z malého vzdáleného světa, přinášející naše zvuky, naše vědění, naše obrazy, naší hudbu, naše myšlenky a naše city. Snažíme se přežít naši dobu tak, abychom mohli žít ve Vás“. Je zřejmé, že toto poselství je svědectvím o vyspělosti lidské civilizace. A toto by si měla uvědomit, že by se měla ve smyslu tohoto poselství chovat.

51

SHRNUTÍ Text kapitoly se snaží objasnit mediálně vděčné téma o mimozemských civilizacích a oddělit reálné, vědecky zdůvodněné skutečnosti od mýtů a sci-fi příběhů. Jsou uváděny podmínky pro existenci života pozemského typu založeného na uhlíku a přítomnosti vody a způsoby (aktivní, pasivní) výzkumu mimozemských projevů života. Blíže jsou popsány kosmické sondy Pioneer 10 a 11 a Voyager 1 a 2, které opustily Sluneční soustavu jako první lidské výtvory a nesou poselství lidstva do kosmického prostoru. Snahou textu je pochopit, že dosud jsme vzdor sofistikovaným experimentům nenalezli stopy života na mimozemském subjektu, ale jeho hledání pokračuje. KONTROLNÍ OTÁZKA 1. Co si představujete pod pojmem UFO? 2. Čím přispěl Carl Sagan k rozvoji astrofyziky?

ŘEŠENÍ Cílený výzkum mimozemských objektů přináší nejen nové podněty, ale i nové, miniaturizované instrumentální techniky, které lze využívat v civilním i vojenském sektoru. ÚKOLY K PROCVIČENÍ Zkuste pozorovat za bezmračné noci s minimálním světelným smogem oblohu a najít pohybující se družici. Jak ji odlišíte od letadla?

52

6. SLUNEČNÍ SOUSTAVA. CHARAKTERISTIKA CENTRÁLNÍ HVĚZDY A JEDNOTLIVÝCH PLANET CÍL Po úspěšném a aktivním absolvování získáte Pochopit situaci ve Sluneční soustavě u hlediska počtu a typů těles, které se zde nachází. Jde pro člověka o velmi významné informace, neboť některá tělesa z okraje Sluneční soustavy se čas od času ztrácejí a tyto trosky se dostávají na oběžné dráhy, které je vedou do nitra Sluneční soustavy a mohou nastolit kolizní stavy i se zemí. Navíc jde o svědky nejstarších etap vývoje naší Sluneční soustavy.

Znalosti

Podrobnější poznání jednotlivých subjektů Sluneční soustavy má z hlediska budoucna ryze praktický význam: člověk vytvářel moderní technologie jak rozeznat subjekty, které by mohly způsobit kolizi se zemí a jak se takovým srážkám vyhnout; zjištěním primitivní nediferencované hmoty zkoumaných těles získáváme významné informace o procesech, které formulovaly planetu Zemi; zjišťujeme extraterestrické surovinové zdroje budoucnosti; zjišťujeme podmínky pro živit mimo Zemi i bližší údaje o vnitřních a vnějších planetách Sluneční soustavy, které ovlivňují život naší rodné planetě.

Dovednosti

KLÍČOVÁ SLOVA Mléčná dráha, plasma, protuberance, sluneční korona, Edgeworthův-Kuiperův pás, Oortův oblak, světelný rok, terestrické planety, prstenec, měsíc planet. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU Čas potřebný ke studiu je 1,5 hodiny.

53

Sluneční soustava je součásti galaxie Mléčné dráhy. Je situovaná v jednom z galaktických ramen (obr. 32) přibližně 22-25 ly od středu galaxie. Kolem středu Mléčné dráhy oběhne Slunce a jeho soustava planet za 220 miliónů let (vyvrcholení horotvorných cyklů na Zemi je cca 210 milionů let). Obrázek 31 Pozice Sluneční soustavy v galaxii Mléčné dráhy při pohledu shora. Zpracováno ze snímků Spitzerova kosmického teleskopu z let 2003-2009. (Převzato podle Kozmos 29,5,9)

Centrální hvězdou Sluneční soustavy je Slunce, které svojí povrchovou teplotou ≈ 5500 °C patří mezi běžné malé hvězdy s vodík - heliovým cyklem. Je to jediný významný a zásadní blízký zdroj zářivé energie. Gravitací udržuje a ovlivňuje ve svém okolí všechna menší tělesa Sluneční soustavy. Slunce vysílá do okolí tepelné a světelné záření a tok korpuskulárních částic (sluneční vítr) – který tvoří horká plasma - proud nabitých částic z vypařující se ze sluneční korony (obr. 33, 34) a nesoucí prostorem vlastní magnetické pole. Do okolí se šíří rychlostí až 800km/s, nabité částice a záření ovlivňuje i planetu Zemi (polární záře). Obrázek 32 Slunce v červenci 2012. Jsou dobře viditelné výtrysky plasmy – prototuberance a bodové sluneční skvrny na slunečním povrchu. (Příklad použití počítačového zpracování série snímků. Snímek byl pořízený složením ze 2 videí po 1000 obrázcích. Autorem je Vladimír Škrabák (2. místo v soutěži Astrofoto 2012). (Převzato: Kozmos 44, 3, 34 2013)

54

Obrázek 33 Sluneční korona jako „atmosféra“ Slunce. Prototuberance (červené) a zářivá korona (bílé) při úplném zatmění Slunce (počítačově zpracovaná serie snímků). Autorem zpracování snímků je prof. Druckmüller z VUT Brno. (Převzato: Kozmos 44,5:35-37 2013)

Hranice Sluneční soustavy je daleko za Edgeworth-Kuiperovým pásem a to až za Oortonovým oblakem, ve vzdálenosti asi 2 světelných let, kde se vyrovnává gravitační vliv Slunce s gravitačním vlivem vzdálených hvězd. Sluneční soustava zde hraničí s mezihvězdným prostředím. Je to okraj našeho světa. Do Sluneční soustavy patří: planety a jejich měsíce, trpasličí planetky, planetky a komety, meteority, kosmický a mezihvězdný prach a celé spektrum slunečního záření. Obrázek 34 Vnější planety Sluneční soustavy a Edgeworthův-Kuiperův pás. Červeně je vyznačena dráha planetky Eris.

55

Přehled základních parametrů Slunce, planet a jejich měsíců je uveden v tabulce 3. Tabulka 2 Přehled základních parametrů Slunce, planet a jejich měsíců ve Sluneční soustavě

Vzdálenost od Země

Průměr

Hmotnost

Trvání dne

Trvání roku

km

Země =1

Slunce

Světelné minuty 8

1,4 mil.

333000

Pozemských dnů °C nebo let 5500

Merkur

4,3

4875

0,05

88

130

0,38

Venuše

2,3

12104

0,82

225

464

0,9

Mars Jupiter

3,1 33

6780 142984

0,11 318

0,38 2,53

120536

95

687 11,88 pozemských let 29,46 pozemských let

-150 -110

Saturn 71 47, celkem přes 60 menších Pandora Epiméthe Mimas Enceladus Thetis Dione Rhea Titan Hyperion Phoebe Iapetus

Pozemské hodiny Rotace 25-34 58,6 dnů pozemských 243 dnů pozemských 24,6 9,9 h. pozemských 10,66 hodin pozemských

Střední gravitace na povrchu Vzhledem k zemi =1 15 mil-

-140

1,07

5150 370 220 1440

0,023 9.10-7 1.10-6 0,0003

-179 -190 -190 -190

0,127 0,002 0,005 0,028

Uran

152

51118

14,5

17,24 hodin 84 pozemských -214 pozemských l.

0,89

248

49532

17,1

16,11 hodin 164,9 pozemských pozemských let

-200

1,13

2707

0,0003

-235

0,08

Teplota povrchu

Měsíců 29 Neptun Měsíce 13 Triton

Osm planet, které tvoří základní tělesa sluneční soustavy, rozdělujeme do dvou skupin: 

První skupinu tvoří planety (vnitřní planety) podobné svojí stavbou Zemi a pohybující se blízko Slunce. Jsou to kamenné planety (říkáme jim terestrické (terra - země): Merkur – Venuše – Země - Mars. Tytoplanety jsou malých rozměrů, malé hmotnosti, pevného povrchu tvořeného horninami podobného chemického složení, mají atmosféru různého složení a hustoty a mimo Venuši velmi proměnlivé zastoupení vody.

56



Druhou skupinu tvoří planety vzdálenější od Slunce (vnější planety), které se již terestrickým planetám nepodobají. Jsou to planety velkých rozměrů: Jupiter – Saturn – Uran – Neptun. Tyto planety mají mnohem větší rozměry a hmotnosti než terestrické planety. Protože jsou tvořeny převážně plyny (vodík, helium, příměsi dalších plynů) a mají pevná, kamenná jádra, je jejich hustota velmi nízká. Silná gravitační pole těchto obřích planet ovlivňují i chování a geologickou stavbu jejich velkých měsíců a vytváří i podmínky pro vytvoření prstenců z prachu, drobných balvanů a bloků. Zdrojem těchto úlomků jsou rozpadlé trosky zachycených planetek nebo i původní materiál, ze kterého vznikala Sluneční soustava. Prstence jsou nejlépe prozkoumány u Saturnu (sonda Cassini), slabé prstence byly nalezeny u Jupiteru, Uranu i Neptunu.

Nejméně jsou známa tělesa na samém okraji Sluneční soustavy v oblasti EdgeworthKuiperova pásu a Oortova pásu. V oblasti Edgeworthova-Kuiperova pásu bylo zatím nalezeno asi 1300 těles s rozměry desítek metrů až 2000 km. Je zajímavé, že celková hmotnost těchto těles je jen 0,1 hmotnosti Země. Tato tělesa převážně z ledu nebo ze směsi hornin, ledu a plynů. Jsou svědky vzniku Sluneční soustavy. Tělesa se čas od času strážejí a trosky se dostávají na oběžné dráhy, která je vede do vnitra Sluneční soustavy, kde se mohou objevit jako komety s krátkou oběžnou dobou. Jsou tedy svědkové nejstarších etap vývoje naší Sluneční soustavy. Za Edgeworth-Kuiperovým pásem je tajuplný Oortonův pás – oblast na samém vnějším okraji Sluneční soustavy tvořená ledovými tělesy. Má se za to, že je tato oblast zdrojem komet s dlouhou oběžnou dobou. Takové těleso pocházejíci z Edgeworthova-Kuiperova pásu je trpasličí planetka Eris s měsícem Dysnomií (viz obr. 35) pozorována v roce 2010. Za drahou Neptunu známe dnes trpasličí planetky s měsíčky (Eris s 1 měsíčkem, Pluto s 5 měsíčky, Makemake , Haumea s 2 měsíčky) a další drobné planetky: Sedna, Orcus, Quaoar a Varuna (viz obr. 36). Jejich počet není konečný. V roce 2015 proletí kolem Pluta sonda New Horizons a z této neznámé oblasti další přinese nové objevy oortonovských těles. I v této oblasti s podivem zjišťujeme u těchto těles jejich hustotní (voda, horniny a voda) i barevnou, tvarovou rozmanitost a rychlosti rotace. O nová překvapení nebude zde nouze. Obrázek 35 Tělesa za oběžnou drahou Neptunu. (Podle Bild der Wissenschaft in Kosmos 45,5,2013: 26-27)

¨ 57

Za Edgeworth-Kuiperovým pásem je tajuplný Oortonův oblak – kulová oblast na samém vnějším okraji Sluneční soustavy tvořená ledovými tělesy a obklopující a obalující planetární systém. Má se za to, že je tato oblast zdrojem komet s dlouhou oběžnou dobou. Nejvzdálenější ledová tělesa Oortonova oblaku jsou vzdálena asi 2 světelné roky a za nimi začíná mezihvězdný prostor, kde převažuje gravitační vliv nejbližších hvězd.

58

SHRNUTÍ Sluneční soustava je součástí galaxie Mléčná dráha. Text udává pozici Sluneční soustavy v galaxii i základní popis parametrů Slunce, planet a jejich měsíců ve Sluneční soustavě. Je věnována pozornost i samotnému okraji Sluneční soustavy, kde se objevují stále nová tělesa, která jsou svědky vzniku Sluneční soustavy, jsou proto pro člověka zdrojem závažných informací. KONTROLNÍ OTÁZKA 1. Můžete uvést ověřené příklady střetu mimozemského tělesa s naší planetou? 2. Můžete uvést v čem, by spočívaly následky střetu „většího“ tělesa se Zemí?

ŘEŠENÍ Otázka, dle současných znalostí zda nás „trefí“ nějaké mimozemské těleso větších rozměrů, či nikoliv, již není relevantní. Víme, že ano. Jde o to kdy, odkud přiletí a jakou hmotnost a tvar bude mít. V tomto smyslu člověk rozvíjí sofistikované technologie na relevantní ochranu. ÚKOLY K PROCVIČENÍ Pozorujte na bezmračné noční obloze „padající hvězdy“. Pokuste se zjistit co, odkud a jak rychle k nám přilétá.

59

7. ZDROJE VODY A MOŽNOSTI EXISTENCE ŽIVOTA VE SLUNEČNÍ SOUSTAVĚ CÍL Po úspěšném a aktivním absolvování získáte Již v názvu kapitoly je zřejmé, co je jejím cílem. Omezuje se však na hledání vody jako prostředí generující život, pouze na Merkur (méně) a zejména na Mars. Tam leží v pásmu života Sluneční soustavy a je předmětem prvořadného zájmu člověka, orientovaného na jeho vyslání v nejbližších dekádách na povrch této planety. Ta byla podrobena výzkumu početnými kosmickými sondami a robotickými vozíky, takže známe povrchové struktury planety podrobně. Díky nim však nemáme hodnověrné informace o starém vývoji planety. Zřetelné ledovcové uloženiny a ledové spousty mohou být příznivé pro zachování jednoduchého života a budou předmětem podrobného výzkumu v blízké době.

Znalosti

Intenzivní výzkum Marsu představuje nadějné prostředí pro život na této planetě. Byly zde nalezeny minerály, které ke svému vzniku nesporně vyžadují vodu. Už víme, že v minulosti došlo k rozpuštění ledu vázaného ve věčně zmrzlé půdě vulkanickým teplem za uvolnění velkého množství vody, která formou přívalových vln utvářela hluboké marsovské kanály a další struktury. Dosud však nebyly nalezeny organické látky, vázané na metabolismus živých organismů v marsovské půdě.

Dovednosti

KLÍČOVÁ SLOVA Orbitální snímek, permafrost, sádrovec, jarosit, hematit, jílové minerály, Noachian, Hesperian, Olympus Mons, marsovské kanály, oxidace železa. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU Čas potřebný ke studiu je 1,5 hodiny.

60

Hledání vody se nevyhnulo ani Merkuru. Ač je Slunci nejblíže a má povrchovou teplotu dosahující až +430°C, v noci až -160°C, zjistila sonda Messenger, že některé krátery na jižním nebo severním pórů planety leží v oblasti věčného stínu. Výplň kráterů vykazuje vysokou odraznost, podle které vědci usuzují, že to může být vodní led. V těchto extrémních podmínkách lze vyloučit existenci možného života. Obdobné uloženiny ledu jsou známé v kráterových strukturách i kolem jižního pólu Měsíce. Obrázek 36 Oblast severního pólu Merkuru podle snímků sondy Messenger. Povrch je tvořen lávovými poli a rozbrázděn kruhovými strukturami kráterů vzniklých dopady planetek v dávné etapě tvorby planety. V hlubinách kráterů kolem severního pólu jsou červeně vyznačené

Další planetou je Mars. Mars spolu se Zemi leží v pásmu života Sluneční soustavy. Velmi nadějné prostředí! Jako kandidát kolébky života je už pěkně dlouho. Mnoho let trvající výzkum planety početnými kosmickými sondami a robotickými vozíky (Pathfinger, Sojouner, Mars Orbiter, Mars Fobos, Spirit, Oportunity, Curiosity) ukázal na složitý geologický vývoj planety Marsu. Přestože známe povrchové struktury na této planetě již velmi podrobně, je starý vývoj planety stále předmětem odborných diskuzí, protože staré struktury jsou překryty mladšími lávovými příkrovy a vulkanickými sedimenty z obrovských vulkánů, usazenými horninami vzniklými v mořském a říčním prostředí, ledovcovými usazeninami. To vše je překryto jemnými prachovými usazeninami, tvořící návěje a duny. Již dávno byly známy zřetelné ledovcové uloženiny a ledovce z pevného oxidu uhličitého a vody na pólech. Teprve z orbitálních snímků je patrné, že se vrstvy ledu v ledovcích pravidelně střídají s vrstvičkami tmavého prachu. Střídání může to svědčit i o periodických klimatických změnách na této planetě. Zajímavé jsou také útvary podobné údolním ledovcům v hlubokých údolích s morénami překryté jemným prachem. Ledové spousty však mohou být příznivé pro zachování jednoduchého života. Tyto oblasti budou také předmětem detailního výzkumu v blízké době. Jak ukazuje opakované pozorování, je možné na jižních úbočích hlubokých kráterů a údolí zaznamenat vznik sezonních pramínků vody stékajících do svazích a mizících ve svahových usazeninách. Také na robotech (Spirit) došlo ke kondenzaci kapiček vody!

61

Detailní rozbor vývěrů vody ukazuje, že voda je vázaná v připovrchových narušených vrstvách podobně jako je věčně zmrzlá půda (pemafrost) a tato vrstva je chráněná suchými mladými usazeninami přenášenými větrem (drobná „ tornáda a větrné víry“). Atmosféra je řídká, tlak atmosféry je asi 0,1 pozemského tlaku vzduchu. Je tvořena dusíkem, oxidem uhličitým se stopami vlhkosti a vzácných plynů s velkým podílem jemných prachových částic, které dávají ovzduší narůžovělé až hnědočervené zbarvení, patrné především v obdobích prašných bouří. Vody na Marsu bude zřejmě dost. I výzkum pomocí laboratoří na robotických sondách prokázal, že nebyly dosud nalezeny organické látky vázané na metabolizmus živých organizmů, jako je například i půdní metan. Byly však nalezeny minerály, nesporně vyžadující ke svému vzniku vodu jako je sádrovec (CaSO4.2H2O), jarosit (KFe33+ SO4)2 (OH)6), jílové minerály podobné smektitům a v neposlední míře hematit (α-Fe2O3). Vznikaly ve „vodním“ období geologické minulosti Marsu, které je označováno jako Noachian (4-3,6 miliardy let) (Irwin et al. 2002, Malin and Edgett 2003) a pokračovaly i v časném období Hesperianu (3,6-3,4 miliardy let). Asi před 3,6 miliardami let došlo k rozpuštění ledu vázaného ve věčně zmrzlé půdě vulkanickým teplem v okolí vulkanických center (štítové sopky v okolí Mont Olympus vysoké 22 km, což je dosud nejvyšší sopka na planetách). Uvolnily se obrovské objemy vody, které v přívalových vlnách strhávaly sypké zvětraliny a erodovaly povrch Marsu. Vznikly hluboké marsovské kanály – rozsáhlá kaňonovitá údolí jako je Valey Marineris. Přívalové usazeniny řek a v deltách jezer v kráterech i mimo ně mají charakter usazenin, přeplavovaných rychlým splavením velkého množství zvětralin ve formě husté vodní suspenze. Podobné usazeniny by na Zemi odpovídaly usazeninám náhle protržených hrází vodních nádrží. Vlhké období skončilo a nastalo období suché, spojené s oxidací, erozí a vysušováním provázené i vulkanickou činností (období Amazonian, před 2,5 miliardami let až dosud). Plošně rozsáhlé ledovce jsou zachovány jen na pólech. Vodní období, kdy bychom mohli očekávat vznik jednoduchého života v mořích nebo jezerech době před 3,4 miliardami let je časově vzdálené. Zda se případný život zachoval i v suchém období Marsu se neví. Zajímavé je, že povrchové minerály v kůže zvětrávání a v sedimentech mají železo silně oxidované na Fe+3, zatím co primární minerály marsovských hornin obsahují minerály třeba jako olivín bohatý na Fe+2. Oxidace železa vyvázala z části atmosférický kyslík, který pak v řídké atmosféře z dusíku a CO2 v Marsu chybí. Můžeme tedy jen konstatovat, že Mars má vcelku příznivé povrchové teploty (-55 °C a vyšší), střídání teplých a chladných sezónních období. Atmosféra je velmi řídká z oxidu uhličitého, dusíku s příměsí vodní páry a vzácných plynů. Usazeniny dávných moří, jezer a řek a také morfologické útvary jako terasové stupně, příbřežní terasy, říční koryta a delty, existence ledovců z pevného CO2 a vodního ledu a stružky vyvěrající na osluněných stráních a svazích z oblasti s věčně zmrzlou půdou (rozdrcené horniny) a minerály vznikající procesy reakce bezvodých křemičitanů s vodou (hydratace) jako jsou jílové minerály, minerály krystalizující z vody sádrovec nebo jarosit a nebo jako konečný stupeň přeměny hydroxidů Fe hematit (krevel), to vše svědčí ve prospěch existence vody na této planetě.

62

Obrázek 37 Stružky s vodní suspenzí na strmých svazích údolí a kráterových struktur vzniklé na straně přivrácené ke Slunci, mají zdroj v podpovrchové vrstvě věčně zmrzlé půdy. Na úpatí a na dně údolí nebo kráteru je obvykle pod prachovým příkrovem místy patrné oblé čelo ledovce.

Obrázek 38 Kráter Gale, oblast Glennelg na Marsu je vyplněn přívalovitými usazeninami proudící řeky (na spodní části snímku) a jezerními usazeninami (planina). Za povšimnutí stojí, že okolní hory kráterové struktury jsou erozí zaoblené, svahy strmé, se známkami sesuvů. Snímek ze sondy Curiosity, NASA, 2014.

63

Obrázek 39 Kráter Gale, oblast Glennelg na Marsu je z části vyplněn starými jezerními usazeninami (které tvoří deskovitě odlučné usazené horniny podobné slepencům až jemnozrnným pískovcům. Jsou druhotně tektonickými procesy silně rozpraskané a porušené. V trhlinácch a ve volných prostorách mezi deskami je větrem nanesená mladá návěj hnědého prachu bohatého na hematit (krevel). Vnitřní svahy kráterové struktury jsou strmé. Tak vypadá kráterová výplň mnohých kráterů. Snímek ze sondy Curiosity, NASA, 2014.

64

SHRNUTÍ Kapitola pojednává o možných zdrojích vody na Marsu. Této poslední perspektivní planetě z hlediska hledání projevů života se věnuje podrobněji a seznamuje s výsledky pozorování kosmických sond a výzkumných robotů. Důraz je položen na struktury a typy hornin, které jsme na marsovském povrchu poznali, stejně jako na minerály, které vděčí za svou existenci přítomnosti vody na této planetě. KONTROLNÍ OTÁZKA 1. Ještě věříte na Marťany? Sdělte svůj názor. 2. Proč se Mars jeví jako „rudá planeta“?

ŘEŠENÍ Výzkum možností najít na Marsu stopy po životě a dopravit na jeho povrch člověka v blízkém budoucnu nejsou jediným cílem soustředěného výzkumu této planety. Jde mj. o ověření technik dálkového řízení, aktivit lidské posádky ve vzdáleném subjektu, výzkum nového typu pohonu pro zkrácení doby dosažení cíle, dekontaminace Marsu lidskou posádkou, ochrana proti kosmickému záření apod. ÚKOLY K PROCVIČENÍ Zamyslete se, jaký symbol představovala planeta Mars pro člověka od doby, kdy byla pozorována a jak se tento obraz mění na základě výzkumu současnosti.

65

8. PLANETKY VE SLUNEČNÍ SOUSTAVĚ. PROČ MÁ SMYSL JE ZKOUMAT CÍL Po úspěšném a aktivním absolvování získáte Cíl kapitoly vyplývá již z jejího názvu. Jde o poznání zcela nových informací o pozicích, oběžných drahách, fyzikálních parametrech, tvarech a složení planetek, komet, asteroidů a měsíců různorodého vzniku a vývoje, včetně našeho Měsíce. Srážky asteroidů (planetek) měly velký význam při utváření povrchu planet (krátery). Možnost srážky naší Země s planetkou o velikosti cca do 1 km, která by pro Zemi katastrofální následky, se dnes odhaduje v časovém úseku 1x za 500tis. let.

Znalosti

D9ky tomu, že asteroidy mají menší dobu oběhu, můžeme je na jejich drahách objevit pozorováním desítky let dopředu a na střet se Zemí se připravit. Úkolem se stává jejich systematické sledování a vyhledávání.

Dovednosti

KLÍČOVÁ SLOVA Planetky, astronomická jednotka, komety, asteroidy, výzkumná sonda Rosetta, prstence. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU Čas potřebný ke studiu je 1,5 hodiny.

66

Drobné planetky jsou další nedílnou součástí sluneční soustavy. Vytvářejí skupiny drobných těles metrových až desítek kilometrů velkých těles rozmístěných na různých vzdálenostech od Slunce. Velmi významný pás těles je rozmístěn mezi dráhou Marsu a Jupiteru, ve vzdálenosti 2-4 astronomické jednotky (viz poznámka 1). Jsou to planetky hlavního pásu. Tyto drobné planetky jsou předmětem podrobného studia, protože jejich kamennou podstatu známe z meteoritů ze Země. Patří k nim i z Beskyd známý meteorit s rodokmenem Morávka. Jednou z těchto kamenných planetek je planetka č. 9028, kterou objevil v roce 1989 český lovec planetek A. Mrkos z hvězdárny na Kleti. Tato planetka je pojmenovaná po profesoru RNDr. Konrádu Benešovi. Profesor RNDr. Konrád Beneš (1920-1999) byl světově uznávaným odborníkem na uhelnou petrografii a byl průkopníkem nauky o geologii planet. V letech 1968-1977 byl místopředsedou International Assotiation of Planetology. Působil na Vysoké škole báňské – Technické universitě v Ostravě, kterou musel z politických důvodů po roce 1968 opustit. Jeho profesní dráha byla tím přerušena. Malá planetka č. 9028 -1989 BEI nese jeho jméno „Konradbenes“. Druhou osobností spojenou s regionem Ostravska, která se zabývala geologií planet, byl RNDr. Mojmír Eliáš, CSc. (1921-2011). Jako geolog se zabýval geologií Západních Karpat. Přednášel však na Katedře astronomie Matematicko - fyzikální fakulty University Karlovy v Praze planetologii. Přeložil např. knihu Heuserler, H., Jaumann, R., Neukum, G. 1999: Mars–Pathfinger, Sojourner a dobývání rudé planety. Je po něm pojmenovaná planetka Elias. Planetku objevil Mgr. Petr Pravec, PhD. v roce 1997 na ondřejovské observatoři. V květnu 2003 byla tato planetka č 26970-1997 SE2 pojmenovaná „Elias“.

8.1.

Komety

Komety byly od pradávna středem pozornosti lidí. Dnes představují spolu s asteroidy nejzajímavější objekty naší Sluneční soustavy, které jsou studovány sondami. Komety představují hroudy z vodního ledu a horninové drti a jak ukazují snímky, netvoří je obvykle jen jedno homogenní těleso, ale mohou být tvořeny slepencem z několika spojených bloků. Mohou mít i své drobné měsíčky. Podle doby oběhu je dělí na komety: • •

s krátkou dobou oběhu (krátko periodické), kam patří kometární tělesa z EdgeworthKuiperova pásu. s dlouhou dobou oběhu (dlouho periodické), kam patří kometární tělesa mající úvod v Oortově pásu.

Při přibližování ke Slunci se uvolňují plyny a prach; vzniká charakteristická kóma v okolí tělesa a ohony. Složení materiálu, ze kterého jsou komety (především s dlouhou periodou oběhu), odpovídá složení materiálu protoplanetárního mraku, ze kterého vznikala Sluneční soustava. Je otázkou, zda tento materiál neobsahoval i organické látky nezbytné pro vznik života na planetách. Proto je pro nás tento materiál tak zajímavý. Komety mají velký význam pro dopravu vody v rámci Sluneční soustavy. Komety jsou vychytány gravitací velkých vnějších planet, takže do oblasti vnitřních planet se komety 67

dostávají méně často. Uvádí se, že kometární tělesa se srážejí s naší Zemí jednou za pět miliónů let. V současné době probíhá výzkum komet sondami bez a s přistáním na povrchu, který můžeme sledovat „v přímém přenosu“. Poslední snímky povrchu komety 67P ČurjumovGerasimenko získaný sondou Rosetta (Evripská kosmická agentura) s výběrem možných míst pro přistání modulu Philae jsou uvedeny na obázku 40. Obrázek 40 Snímek povrchu komety 67P Čurjumov-Gerasimenko získaný sondou Rosetta (ESA) s výběrem možných míst pro přistání modulu Philae. Kometární těleso tvoří slepenec ze dvou balvanů z ledu a snad i horninové drti, povrchově narušeného drobnými krátery a usazeným prachem. Je to kometa, jejíž povrch není dosud ovlivněn zahřátím Sluncem. Průměr tělesa je 4 km, přistávací místa pokrývají plochu asi 1 km 2. (Podle: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA, snímek JPL- PIA 18779 z 25.8.2014)

Dalšími drobnými tělesy jsou asteroidy, které obíhají s kratší periodou než komety. Tvoří je drť z rozpadlých planet nebo planetek. Největší jejich nahromadění je v pásu mezi Marsem a Jupiterem. Jak tato tělesa vypadají, známe z radarových a teleskopických pozorování a především pak z návštěvy sondy Rosetta u dvou asterioidů a to Steins a Lutetia, v letech 2008 a 2009, při cestě ke kometě 67P Čurjumov-Gerasimenko. Asteroid (planetka) Steins se ukázal jako slepenec bloků hornin držených po hromadě jen přitažlivostí (původní představa byla, že je z masivního bloku hornin). Na povrchu byly zjištěny i dopadové krátery. Velmi zajímavý byl průlet kolem asteroidu Lutetia, která podle sondou měřené hustoty je tvořena železem. Je to pravděpodobně zbytek kovového jádra tělesa (planetky?), která měla kovové jádro s horninovým pláštěm, která byla rozbita při strážkách s jinými tělesy na kusy. Kovové jádro planetky Lutetia je však překryto prachem, který její kovové jádro maskuje. Takových maskovaných těles může tedy i více. Obdobně asteroid 25143 Itokawa (sonda Hayabusa, Japonsko, 2005), který má podobu buráku. Každá část má jinou hustotu, která ukazuje, že se jedná o spojení dvou různorodých těles! U asteroidu Chariklo (největší z těles asteroidů skupiny Kentaurů (mezi Saturnem a Uranem) byly zjištěny fotometrickým měřením zákrytů hvězdou dva prstence. (Prstence má Saturn a mémě výrazné i Jupiter a Neptun). Jaká 68

překvapení nás mohou ještě u této skupiny těles potkat, asi nikdo netuší. Hlavním problémem je izotopické složení vody na kometách a odpověď na otázku, odkud se na zemi vzala voda. Z komet? Strážky asteroidů (planetek) měly velký význam při utváření povrchu planet (krátery a kráterové struktury). Možnost srážky naší Země s planetkou o velikosti přibližně do 1 km, která by měla pro Zemi a její obyvatele nedozírné následky, se odhaduje jednou za 500 000 let. Díky tomu, že asteroidy mají menší dobu oběhu, můžeme je na jejich drahách odhalit pozorováním desítky let dopředu a na střet se připravit. K tomu slouží i výzkum sondami, který má za cíl jaký tvar, hustotu a složení mají asteroidy. Zásadní je však systematické vyhledávání a sledování blízkých asteroidu (křížičů) na jejich drahách v okolí Země.

8.2.

Měsíce

Planety Sluneční soustavy mívají souputníky – měsíce. Jejich vznik a vývoj je velmi různorodý a plný překvapení. Popisuji se tři mechanizmy možného vzniku měsíců: • • •

Formování tělesa ze zbytků protoplanetární hmoty po vzniku planety; Zachycení tělesa – měsíce planetou se silným gravitačním polem; Vznik měsíce srážkou planety s jinou planetou nebo asteroidem a vytvoření nového měsíce z trosek po srážce. Nový měsíc se usadí na oběžné dráze kolem „poškozené“ planety.

Má se za to, že v rané etapě vzniku planet vznikl Měsíc srážkou pra-Země s blízkou planetkou Theiou. Mars má zase měsíce Foibos a Deimos jako gravitačně zachycené planetky. Většina větších měsíců, které provází vnější obří planety, však byla vytvořena z materiálu, ze kterého se formovaly planety a jejich vývoj formovala vzdálenost a gravitace mateřské planety. I u těchto obrů se setkáme se zachycenými planetkami (jako Phoebe u Saturnu, Triton u Neptunu).

69

SHRNUTÍ Kapitola přináší relativně zcela nové a mnohdy velmi překvapivé informace o poměrně nových objektech Sluneční soustavy, které však mají pro náš život na Zemi velký význam. V textu je osvětlena kauzalita těchto vztahů. KONTROLNÍ OTÁZKA 1. Pokuste se zjistit v historii meteoritu Morávka a sdělte důvod jeho názvu. 2. Kdo byl z českých astronomů známým lovcem planetek? ŘEŠENÍ Skutečnosti poznané z výzkumu planetek Sluneční soustavy si vynucuje jejich koordinovaná mezinárodní výzkum. ÚKOLY K PROCVIČENÍ Kterou kometu považujete za nejznámější? Pokuste se zamyslet na úlohu komet nebo meteoritů v dějinách lidstva. Jak vnímají tyto subjekty tzv. přírodní národy?

70

9. PÁS MOŽNÉHO ŽIVOTA VE SLUNEČNÍ SOUSTAVĚ CÍL Po úspěšném a aktivním absolvování získáte Otázka kde se mohou vyskytovat v planetárních soustavách s centrální hvězdou (Sluncem) podmínky pro vznik a udržitelný rozvoj života trápí badatele i filosofy od nepaměti. Proto byla zavedena koncepce ekosféry jako obydlitelné zóny na planetách či měsících v okolí mateřských hvězd různých typů. Text zaznamenává jak standardní, tak současný model ekosféry, zejména s ohledem na poměry ve Sluneční soustavě.

Znalosti

Po zodpovězení otázek, spjatých s modelem ekosféry ve Sluneční soustavě je těsně spjata otázka kde se nachází voda ve Sluneční soustavě. Její hledání dostalo nový obzor zejména po získání snímků ze sondy Cassini–Huygens. Text kapitoly přináší stručný výtah i výskytu vody ve Sluneční soustavě.

Dovednosti

KLÍČOVÁ SLOVA Ekosféra, sněžná čára, těžký vodík, Europa, Ganymed, Enceladus, Io, ledové měsíce, sonda Galileo, měsíc Titan, moře kapalných uhlovodíků. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU Čas potřebný ke studiu je 3 hodiny.

71

Otázka, kde v planetárních soustavách s centrální hvězdou – Sluncem – se mohou vyskytovat podmínky pro vznik a udržitelný rozvoj života trápí badatele i filosofy od nepaměti. Od roku 1958 zavedl S. Huang koncepce ekosféry jako obydlitelné zóny na planetách či měsících v okolí mateřských hvězd různých typů. Později se tato koncepce rozšiřovala vymezením dalších podmínek, jako je že planeta by měla mít magnetické pole, atmosféru, pevný, kamenný povrch, na něm musí být možnost výskytu vody v kapalném skupenství, měl by být vhodný poměr pevnin a vodních ploch, vhodnou teplotu povrchu a atmosféry a atmosférický tlak atd. atd. jednoty stále není. Skutečně nevíme, jaké formy života lze v daných prostředích očekávat. Jak uvádí J. Grygar (2014), je tato ekosféra spíše než pás anuloid, kde je teplota se na povrchu pohybuje v rozmezí bodu mrazu a bodu varu vody. K tomu přistupuje i vhodný rozměr planety, který by měl být menší jak 2R Země, albedo planety a velikost skleníkového efektu její atmosféry. Vhodné složení atmosféry je tedy velmi důležité. Obrázek 41 Standardní model ekosféry ve Sluneční soustavě a jeho současný model

Zdroj: Převzato: Kozmos 43,6,2012-13 podle zdrojů Royal Astronomical Society Press Releace)

Standardní model ekosféry ve Sluneční soustavě vymezil nejprve oblasti horké a suché a na okraji oblasti ledu situoval Zemi. Nověji se vymezuje zóna teplá a suchá, kde došlo k vypařování vody z ledových těles a směsných shluků ledu a hornin, zahrnuje planetu Venuši, Zemi a Mars a odděluje ji od zóny ledové, ve které kralují obří plynové planety s ledovými měsíci. Zóna vhodná pro vznik života je proto zřejmě velmi úzká a tvoří ji především kamenný materiál, který byl zbaven vody odpařením. Tento nový model vychází ze vzniku planet z protoplanetárního disku, kdy se Země původně zformovala v suché a teplé oblasti (vody je na Zemi si 1%) ve vnitřní oblasti tzv. sněžné čáry. Ta dnes probíhá uprostřed pásů asteroidů mezi Marsem a Jupiterem. Za touto čárou je záření Slunce již tak slabé, že nedokáže rozpustit ledové balvany, které jsou pozůstatkem materiálu z prvotního (protoplanetárního) disku, ze kterého vznikla naše Sluneční soustava. Kde se však nachází voda ve Sluneční soustavě? Ve vnitřní části Sluneční soustavy je voda vzácnější a zbytky vody známe z Merkuru, Venuše má stopové množství vody v atmosféře, Země má vodu ve všech skupenstvích, ale jen v malém množství (asi 1% své hmotnosti). Měsíc má zachovanou vodu jen na dně kráterů okolo jižního pólu. Zajímavější je Mars, který má vodu v ledovcích v polárních oblastech. Malé množství vodní páry je u 72

této planety v atmosféře. Je však celkem jisté, že voda je vázaná v rozrušených horninách jako permafrost (věčně zmrzlá půda) nebo také jako tekutá voda. Z připovrchových vrstev permafrostu vstupujícího na svazích při oteplení vytéká voda ve stružkách širokých asi půl až 5 metrů širokých a dlouhých kolem stovky metrů a při ochlazení mizí. Proč se voda na marsovském povrchu neudržela, je vysvětlováno tím, že Mars má slabou gravitaci, která původní atmosféru nedovedla udržet jako Země či Venuše. Chybějící plyny a vodu na Marsu nedoplňoval trvale žádný zdroj, jakým je sopečná činnost, dopady kometárních těles a navíc velké dopady planetek a drobnějších těles narušovaly stabilitu tehdejší atmosféry a přispěly tak k další destrukci atmosféry. Obrázek 42 Voda ve vnějších planetách Sluneční soustavy.

Zdroj: (Převzato Kozmos 44,1,2013: 16-19)

Složitější je situace vnějších planet vč. Edgeworth-Kuiperově pásu a v Oortonově pásu. Tam, daleko za sněžnou čárou, je voda hluboko zmrazená a předpokládá se, že od dob protoplanetárního mraku se zachovala v původním množství. Transport vody v Sluneční soustavě od okrajů ke Slunci zajišťují komety. Avšak jejich pastí je silné gravitační pole Saturnu nebo Jupitera, které komety přesměrují tak, by do vnitřní oblasti nepronikly a tuto zónu nebohatily o vodu. Svědčí o tom kupř. poměr obsahu těžkého vodíku – deuteriaku lehkému vodíku, které je jiné u komet a jiné ve vodě na Zemi, kde vodu přinesly asteroidy (Z tohoto hlediska budou zajímavé výsledky z laboratoře přistávacího modulu Philae soundy Rosetta na kometě 67P Čurjumov-Gerasimenko). Voda se vyskytuje nejen v atmosférách velkých plynných planet (třeba Jupiteru), ale i v jádrech Uranu a Neptunu. Tato velmi stará voda protoplanetárního mraku tvoří základní materiál ledových Jupiterových měsíců (kupř. Europa, Gamyméd), Saturnu (Enceladus aj.), Uranu i Neptunu.

73

Aktivita a geologický vývoj Jupiterových měsíců Ia, Europy a Ganymédu se silně ovlivněna gravitačním polem mateřské planety. Nejblíže Jupiteru je měsíc Io. Silné slapové síly, které na měsíci Io způsobují vzdutí povrchu až 30 m, způsobují silné zahřátí měsíce Io a tím vytváří podmínky pro vznik tavenin a mohutnou vulkanickou činnost. Na tomto měsíci je minimálně 160 aktivních vulkánů. Na gravitačním vlivu se podílí nejen gravitační pole mateřské planety a také se uplatňuje gravitační vliv sousedních měsíců Evropy a Ganymeda. Tyto dvě tělesa jsou ledovými měsíci. Obrázek 43 Jupiterovy měsíce Io , Europa a Ganymedes jsou velmi silně ovlivňovány jeho gravitačním polem

Zdroj: (Podle: Kozmos 44,3,2013: 16-19)

Obrázek 44 Jupiterův Měsíc Io ve skutečných barvách. Na povrchu jsou patrné sopečné krátery a lávové proudy

Zdroj: (NASA / JPL / University of Arizona –http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA02308)

74

Měsíc Europa je také ovlivňovaná slapovými silami Jupitera, které zahřívají jeho jádro a udržují pod ledovým příkrovem tekutý globální slaný oceán. Podél trhlin dochází k výtryskům vodní páry a solí. Je možné, že gejzíry teplé vody pod ledovým příkrovem mohou být vhodným prostředím pro jednoduchý život (bakterie (?)). Proto se nyní pozornost zaměří na tyto ledové měsíce, které mohou být kolébkou mimozemského života. Tato forma vulkanické činnosti spojená s výtrysky vody je běžná u dalších ledových měsíců u Jupitera a Saturnu. Obrázek 45 Povrch měsíce Europa s trhlinami v ledovém příkrovu. Snímek je zpracován z původního šedo-bílého snímku při oběhu sondy Galileo kolem měsíce Europa 6. listopadu 1997 a vytvořené kombinací se snímkováním při oběhu v roce 1998. Modro-bílý terén odpovídá relativně čistému vodnímu ledu, načervenalé oblasti obsahují vodní led smíchaný s hydratovanými solemi (snad síran hořečnatý nebo kyselina sírová). Trhliny komunikují zřejmě s globálním podpovrchovým oceánem a vynášený materiál zbarvuje trhliny v ledu.. Plocha přibližně 167 km.

Zdroj: http://solarsystem.nasa.gov/europa/home.cfm. Misse Galileo, Galileo Orbiter NASA/JPL-Caltech/SETI Institute snímek PIA18413, 2014-07-08

Obrázek 46 Výtrysky ionizované slané vody v okolí jižního pólu Evropy zachycených Hublovým kosmickým dalekohledem v prosinci 2012 (NASA). Obraz Europy je odvozen z globální povrchového mapy ze snímkování pořízených kosmickými sondami NASA Voyager a Galileo.

Zdroj: (http://www.nasa.gov/content/goddard/hubble-europa-water-vapor), snímek:PIA17660, 12.12.2013, Misse: Galileo, Hubble Space Telescope, Voyager sondy :Galileo Orbiter, Voyager 1 NASA/ESA/L. Roth/SWRI/University of Cologne

Pozn.: Obdobná je situace i na měsíci Ganymedu, kde snímkování povrchu měsíce sondou Galileo ukázalo ledový rozbrázděný povrch trhlinami v ledovém příkrovu s různě starými krátery, podobně, jak tomu bylo u Evropy.

Je pokryta hřbety, brázdami, krátery i relativně hladkými oblastmi. Hřbety a rýhy uspořádané paralelně jsou projevem tektonické aktivity. Vznikají rozpínáním a podélnými posuny ledových ker, který je hlavní složkou povrchu Ganymedu. Na povrchu jsou patrné drobné dopadové krátery různého relativního stáří, velikosti a hloubky. Snímek zachycuje oblast 75

velkou 55 x 35 km, nejmenší rozlišitelné detaily mají velikost 74 m. Slunce svítilo téměř v nadhlavníku (77° nad obzorem). Sever je vlevo. JPL / NAS Podrobněji jsou zachyceny výtrysky vodní páry se solemi z rozbrázděného ledového pokryvu na měsící Enceladu. Obrázek 47 Trhliny Bagdad a Damašek v ledovém plášti měsíce. Sonda Cassini-Huygens, Cassini Orbiter, snímek NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute, PIA17183(18.7.2014)

Obrázek 48 Enceladus a mlhavé výtrysky vodní páry podél trhliny Bagdad. Sonda Cassini-Huygens, Cassini Orbiter, snímek NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute, PIA17183(18.7.2014)

Velmi zajímavá je situace na měsíci Titánu. Titan je měsíc o průměru 5150 km a má hmotnost 0,023 hmotnosti Země. Povrchová teplota je -179 °C. Je obrazem raného „studeného“ vývoje Země s jeho metanovými řekami a jezery a moři a hustou atmosférou. Atmosféra má oranžově žluté zabarvení a její složení je bohaté na metan a vyšší uhlovodíky. Déšť tvoří 76

kapalné uhlovodíky. Jak ukázala sonda Cassini-Huygens se s přistávacím modulem, který přistál na jeho povrchu a především pak radarové snímky z oběžné dráhy, je to měsíc, který má podobné geomorfologické útvary jako známe ze Země. Byly rozpoznány moře a jezera spolu s řekami kapalného metanu a uhlovodíků, vysoké duny, oblačnost tvořená mraky z kapalných uhlovodíků. Zda by uhlovodíkové prostředí mohlo podnítit vznik života, se diskutuje. Obrázek 49 Severní polární oblast Titanu tvoří povrch z pevných uhlovodíků a hornin s řekami, jezery a moři z kapalných uhlovodíků. Roční období na Titanu se mění každých sedm let. Mozaika snímků ukazující povrchové geologické struktury na povrchu měsíce byla vytvořena z radarových snímků sondy Cassini pracovníky Geologické služby Spojených států (podle NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS)

Obrázek 50 Detailní radarový snímek sondy Cassini-Huygens zobrazuje uhlovodíkové moře s ostrovy, členitým pobřežím s přitékajícími větvícími se řekami s kapalnými uhlovodíky a členitým povrchem s dunami a vyvýšeninami. Snímek odpovídá létu na Titanu

Poznámka: Sonda mise Cassini-Huygens k Saturnu a Titanu je výsledek mezinárodní spolupráce mezi NASA, Evropskou kosmickou agenturou a Italskou kosmickou agenturou. Jet Propulsion Laboratory (JPL) v Pasadeně, která je součástí Kalifornského technologického Institutu řídí tuto misi pro NASA, ředitelství vědeckých misí ve Washingtonu (blíže viz zdroj: http://www.nasa.gov/cassini and http://saturn.jpl.nasa.gov).

77

Obrázek 51 Odraz slunečního světla od mořské hladiny na Titanu na vysoké oblačnosti. Vodní hladina na mořích a jezerech je při vysoké hustotě kapaliny relativně klidná. Modely ukazují, že při hustotě kapalných uhlovodíků v mořích a jezerech v zimním období, vznikají vlny až při rychlosti větru 2-3 km za hodinu. Ale jak se severní polokouli Titanu se blíží jaro a léto, modely předpovídají, že vítr může zvýšit rychlost proudění na 3 km za hodinu nebo i více a mohou vznikat vlny vysoké až 0,15 m. Od této hladiny, jen mírně zvlněné větrem, se odráží sluneční světlo.

Zdroj: http://www.nasa.gov/cassini; and http://saturn.jpl.nasa.gov).

Jestli něco by mělo zapůsobit na lidskou duši na Zemi, budou to bezesporu snímky z povrchu Měsíce s vycházejícím modrým srpkem Země pořízenými v programu Apollo a snímky z mise Cassini–Huygens od Saturnu. Hloubka Vesmíru, malost, křehkost a osamělost naší modré planety Země ve vesmírných dálavách. Ukazuje na malost lidské existence, navíc osamocené, odkázané jen na tuto malou planetu. Jsme daleko-široko sami. Je třeba se zamyslet nad tím, že na té malé tečce putuji vesmírem i já. Země se stala zahradou člověka, o kterou by se měl s pochopením možností Země starat. Z jeho pozemského pohledu se mu zdá Země veliká, každý vidíme obzor, který nám vymezuje náš svět. Náš vztah k tomuto ostrovu života je však ze samé podstaty kořistnický, nebere ohled na možnosti poskytované Zemí, jako by si ani nebyl vědom té obrovské osamělosti a výlučnosti lidské existence v blízkém Vesmíru. Obrázek 52 Jako malá modravá tečka je naše Země od Saturnu. Daleko široko jsme sami.

78

SHRNUTÍ Problematika této kapitoly je nesmírně aktuální a mediálně vděčná, neboť snímky zájmových objektů, ve kterých je hledána voda, jako jeden z rozhodujících parametrů ekosféry Sluneční soustavy jsou velmi překvapivé a ukazují struktury a povrchové útvary, které jsou na Zemi neznámé a mnohdy na studovaných objektech i neočekávané. Text je zaměřen mj. na výsledky studia měsíců Io, Europa, Ganymed, Enceladus a Titan. KONTROLNÍ OTÁZKA Jak byste reagovali a objev mimozemského života ve Sluneční soustavě?

ŘEŠENÍ Snímky s vycházejícím modrým srpkem Země, pořízené z programu Apollo a z mise Cassini– Huygens od Saturnu ukazují na hloubku Vesmíru, osamělost a křehkost naší rodné modré planety ve vesmírných dálavách. Jsme prostě široko-daleko sami. Země se stala zahradou člověka, o kterou by se měl s pochopením této skutečnosti co nejlépe starat. ÚKOLY K PROCVIČENÍ Zamyslete se nad tím, že vztah člověka k naší rodné planetě vzdor všem novým objevům je stále více kořistnický a člověk si nechce připustit svou výlučnost ve Vesmíru. Myslíte si, že tento postoj můžeme změnit?

79

10. JAK JSOU ÚVAHY O KOLONIZACI OKOLNÍHO VESMÍRU ČLOVĚKEM V BUDOUCNU REÁLNÉ, NEBO JDE O POUHOU PŘEDSTAVU? CÍL Po úspěšném a aktivním absolvování získáte Přehled úvah o možnosti kolonizace člověka na mimozemská tělesa. Z nich je možno sledovat nápady, opřené o současný i budoucí technologický pokrok na straně jedné, ale i uvědomění si řady překážek, které stojí a budou stát člověku v cestě za dosažení těchto cílů, neboť člověk je geneticky vázán na mateřskou planetu. Za největší překážku je považována radiace. Jde tedy spíše o vize, jejichž naplnění nelze v dohledné době (tj. ve 21. století) očekávat.

Znalosti

Cestu pokroku nelze zastavit. Myšlenka kolonizace podněcuje člověka k hledání nových materiálů, technologií apod., ale také ho vede k pokoře k přírodě a k hledání takového způsobu života na naší planetě, který by náš jedinečný zemský ekosystém nepoškozoval.

Dovednosti

KLÍČOVÁ SLOVA Kolonizace, kosmický hotel, přetlaková komora, regolit, parabolické zrcadlo, rotující obydlí, ponorková nemoc, radiace. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU Čas potřebný ke studiu jsou 2 hodiny.

80

Jak se zdá z pohledu současných občanských starostí i státnicko-politických postojů, nepatří v současnosti k prioritám úvahy o kolonizaci Sluneční soustavy a blízkého Vesmíru. Přesto však jak mezinárodní, státní i soukromé organizace věnují hodně prostředků na výzkum těles Sluneční soustavy a blízkého vesmíru a hledání známek života ve Vesmíru. Výzkum se dotýká zatím především Marsu a ledových měsíců Jupitera a Saturnu. Probíhá program SETI jako pátrání po mimozemské inteligenci, probíhá hledání planetárních systémů a exoplanet u vzdálených Sluncí vesmírným dalekohledem Kepler, hledání záblesků laseru o různých vlnových délkách (Marcyho tým). Jistě se můžeme ptát, co to od nás, jednotlivců vyžaduje. Máme pasivně přihlížet, nebo se aktivně účastnit těchto kolumbovských objevování nových světů? Je třeba říci, že tato lidská aktivita vyžaduje soustředěné úsilí nejen přírodovědců ((exo-biologů, planetárních geologů a geofyziků, chemiků a fyziků, astronomů), techniků (materiálových specialistů, strojařů, stavebních a technologických specialistů, architektů a konstruktérů, energetiků a informačních specialistů, expertů na těžební a podzemní práce v nových podmínkách), specialistů na chování lidí a leteckou medicínu atd. atd. a to nejen v intelektuálních profesích, ale také v technických a řemeslných profesích nebo také jako vhodné přímé účastníky expedic. Každý z vás si může najít své místo. I amatérští pozorovatelé a zpracovatelé dat z kosmického výzkumu v tomto objevování velkého světa mají své místo. Mohou se i jako amatéři podílet na zpracování dat i pozorování. Příkladem české účasti na kolonizaci vesmíru mají mimo astronomy, konstruktéry družic a sond, robotických plošin i místo vesmírní architekti. K nim patří architekti Ondřej Doule a Tomáš Rousek. Oba pracují pro NASA. Vesmírná architektura nepředstavuje jen estetickou funkci obydlí tak „aby to vypadalo“, ale především jde o funkční stavby na povrchu jiných planet nebo lodě putující vesmírem. Vše se odehrává ve zcela jiných podmínkách gravitace a složení a tlaku umělých atmosfér. Stavby a dopravní zařízení musí vyžadovat dokonalé zvládnutí prostoru s ohledem na dlouhodobé funkce stavby v daném prostředí, životní a pracovní (ergonomické) podmínky lidí, tedy musí vycházet z hledání podmínek pro vytvoření umělého prostředí, v jiném prostředí obklopující stavbu, s jinou gravitací a s vlivy kosmického záření atd. Na straně druhé zůstává problém vhodného (pokud možno místního) stavebního materiálu, technologie jeho zpracování a stavební konstrukce v novém prostředí. Ukázky jejich prací jsou na obr. 56-57. Dalo by se říci, že také i oblečení kosmonautů/astronautů představuje samostatný problém, stejně jako zajištění vhodné potravy. Naši vesmírní architekti pracují především na možnostech přežití na Marsu (projekt NASA „Mars Base 10“). Měsíci a orbitálních stanicích. V současnosti pracují např. na projektu kosmického hotelu, který využívá koncept ruské stanice. Ta by se měla změnit na vědecký hotel s tím, že komerční hotely se musí zaměřit především na pohodlí pasažérů a vědecký cíl projektu nebývá v těchto případech důležitý.

81

Obrázek 53 Projekt stavby pro průzkumnou kolonizaci Marsu MB 10

Zdroj: O. Doule a Tomáš Rousek

Ondřej Doule pro průzkumníky na Marsu navrhl elegantní nafukovací základnu, která se po přistání, ovládána její budoucí posádkou z oběžné dráhy, se sama postaví. Nejprve se otevřou solární panely, následně se aktivuje anténa a pak se nafoukne vnější prstencová konstrukce. Jakmile bude hotovo, připojí roboti malý jaderný reaktor a lidé se mohou stěhovat. Uvnitř je dostatek prostoru pro desetičlennou posádku. Pět párů lidí by zde mělo žít během prvních marsovských misí kolem roku a půl. Obytná a pracovní část tvoří tuhé jádro konstrukce, která má tři patra. Najdeme tam vstup s přetlakovou komorou, laboratoře, osobní kajuty, sportovní zařízení, bar a velín. Energie je zajišťovaná také naklápěcími solárními panely, které fungují jako druhý zdroj energie pro základnu, která jinak čerpá energii z malého atomového reaktoru. Obrázek 54 Kosmický hotel podle návrhu architektů

Zdroj: O. Doule a T. Rouska

82

Obrázek 55 Základna SinterHab na Měsíci v návrhu

Zdroj: O. Doule a T. Rouska

Návrh základny SintreHab na Měsíci předpokládá využití měsíčního prachu–regolitu jako stavebního materiálu. Ten bude zpevněn žárovým spékáním v robotu s 3D tištěním. Regolit tvoří povrchovou prašnou vrstvu na povrchu Měsíce. Zrnitostí a složením odpovídá prachu z jemně porušeného sklovito-krystalického čediče s teplotou tání ≈ 1250-1350°C. Energii pro tavení a spékání tohoto regolitu bude zajišťovat koncentrátor slunečného záření, který nahradí fotovoltaické články. Je to vlastně parabolické zrcadlo pro koncentrování slunečních paprsků a následnou výrobu elektrické energie. Pro zájemce uvádíme i perspektivy cestování a kolonizací, které klepou na dveře nových Kolumbů. V současnosti existují tři koncepce ranné kolonizace vesmíru: 

Kolonizace Marsu. Očekává se, že lidská kolonie zde vznikne kolem roku 2023 tj. asi za 10 let! (projekt Mars One, prof. Zubrin)). Předpokladem je, aby kolonisté měli a našli možnost využívat místní zdroje vody, kyslíku a mohli zpracovávat místní stavební a konstrukční materiály. Trvalá kolonizace předpokládá, že by kolonisté vytvořily v daným podmínkách soběstačnou novou společnost a kulturu.



Volně se vznášející kolonie z obrovských rotujících obydlí s umělou gravitací z kovů a materiálů pocházejících z měsíce nebo asteroidů (představa fyzika Gerharda O´Neila ze 70 let, film Vesmírná odysea 1968)



Koncept velkého oblouku, vycházející z možnosti sestrojení obrovského plavidla nesoucího tisíce vesmírných kolonistů na jednosměrné mnohogenerační pouti do vzdálených koutů vesmíru (organizace Icarus Interstellar. C. M. Smith).

83

Současné problémy člověka spojené s cestami k dalekým cílům, co to přináší pro náš živočišný druh, shrnuje v přehledném článku v Scientific American (listopad –prosinec 2013) C.M.Smith. Největší problémy však nejsou technické a technologické, ale vyplývají z lidské přirozenosti. Jsou to jednak problémy s přizpůsobením se podmínkám při cestách i při pobytu v jiném prostředí. Největší problémy nastávají s lidskou psychikou v extrémních podmínkách, s lidskými zvyklostmi, s obtížemi vyplývající ze stresujícího stísněného prostoru a mezilidskými vztahy (ponorková nemoc). Navíc, jak ukázal pobyt astronautů na Měsíci (geolog Schmidt), práce v jiném mimozemském prostředí vyžaduje speciální výcvik, pomůcky a speciální úpravy na skafandrech, které by neomezovaly člověka v práci. Pro nás je vidina kolonizace Měsíce a Marsu již zcela reálnou. Je třeba si uvědomit, že nemáme možnost změnit existenční podmínky prostředí v nových světech tak, aby byly příznivé pro pobyt a život lidí, historicky geneticky přizpůsobené pozemským podmínkám gravitace, různého záření s různou intenzitou, světelných podmínek, rozsahu teplot, případně tlaku a složení atmosféry. Z hlediska kolonizace vzdálených světů musíme předpokládat, že se bude muset změnit genetický základ lidí tak, aby umožnil přizpůsobení lidí se daným podmínkám, a to především gravitace a radiace. Migrace lidí a kolonizace jiných světů není však jen o technické problematice – materiálech, spojení, raketách, raketoplánech a robotech, ale především o lidském tělu, sociálních vazbách a kultuře. To si vyžádá mnoho nových a nezvyklých kroků k tomu, jak porozumět tomu, jak se bude měnit lidská biologie a kultura v nových podmínkách. Znamená to rodit děti a vychovávat děti v novém prostředí, abychom pochopili kritické aspekty lidské reprodukce, zdraví, vývoje a růstu lidského těla v podmínkách místního záření, gravitace, tlaku, teploty, složení atmosféry (i umělé atmosféry v obytných a pracovních komplexech a skafandrech (viz C. M. Smith, 2013) a jeho reakci na umělé životní prostředí a prostor. Musí se začít experimentovat i s chovem a udržováním zdraví domestikovaných zvířat a rostlin v nových podmínkách mimo Zemi. Bez našich mikrobů, zvířat a rostlin to nepůjde. A také bez vytvoření funkčních obytných a pracovních prostor, kde by lidé mohli žít a pracovat bez pocitu sterilního prostředí. To vše vyvolává obrovské náklady. Ty jsou samy o sobě velmi zajímavé (různé zdroje):       

Raketoplány stály 194,6 miliardy dolarů Dálnice v USA 466 miliardy dolarů Projekt Daedalus z roku 1978 1 bilión dolarů (obr. 60) Globální výdaje na vývoj technologií pro konzumní výrobu 1,04 biliónů dolarů Výdaje USA na 2. světovou válku 3,45 biliónů dolarů Hrubý domácí produkt USA v roce 2011 15,1 bilionů dolarů Dluh USA na konci roku 2011 36,6 bilionů dolarů ……

84

Co dodat na závěr? Největší problém je znesvářené a malicherné lidstvo a sobectví. Pokud se podaří lidem se vůbec domluvit na společném cíli, bude objevování nového světa blízkého a vzdáleného vesmírů velmi nákladnou záležitostí, na které se musí podílet a spolupracovat všichni. Bude to vůbec možné? Další barierou jsme my sami. Je to vlastně náš lidský organizmus, genetický vybavený pro pobyt na Zemi. Lidé se museli přizpůsobit i stavbou těla vysokohorským podmínkám se suchým, chladným klimatem s nižším tlakem vzduchu (Tibeťané, Inkové), extrémně suchému stepnímu a pouštnímu klimatu (Sánové a Berbeři), mrazivému a ledovému klimatu s dlouhou polární nocí (Inuitové). Jistě, tyto pozemské podmínky jsou zcela odlišné od podmínek, ve kterých bude muset náš budoucí kolonista žít a pracovat. Abychom mohli cestovat do vesmíru a kolonizovat nové světy, budeme to my, kdo se bude muset biologicky i kulturně změnit a vědomě vytvořit tak nový druh Homo extraterrestrialis! Obrázek 56: Koncepce vesmírného korábu pro mezihvězdné cesty.

Obrázek 57 Představa vesmírného plavidla z roku 1978 (projekt Daedalus) načrtl možnost mezihvězdné cesty s tehdejšími technickými možnostmi. Sonda bez lidské posádky s hmotností 55 tun by k Barnardově hvězdě dorazila s rychlostí 12,2% rychlosti světla za 46 let do vzdálenosti 5,9 ly . V současnosti, při znalosti nových exoplanet by jistě byly cíle jiné, avšak i z pohledu dnešních technologií byly příliš vzdálené.

85

SHRNUTÍ Kapitola uvádí některé nejnovější projekty, směřující ke kolonizaci člověka na mimozemském – relativně blízkém – objektu. Ukazuje také, že tyto vize představují překonání série vážných překážek, neboť Homo Sapiens je geneticky vázán na svou rodnou planetu. KONTROLNÍ OTÁZKA Konkrétní otázky zde nemají smysl. Spíše si čtenář musí uvědomit a ocenit, jedinečnost prostředí na naší Zemi a zamyslet se nad svým způsobem života.

ŘEŠENÍ Každý čtenář může nacházet svá vlastní řešení a vytvářet vlastní představy. ÚKOLY K PROCVIČENÍ Vzhledem k obsahové náplni kapitoly nemají úkoly k procvičení smysl.

86

11. ZÁVĚR Závěrem je pro čtenáře, který pozorně prošel textem modulu, namístě pouze krátká poznámka. Člověk novodobý, řečený Homo Sapiens, došel v průběhu posledních cca 200 tisíc let, kdy se předpokládá, že se odpoutal od matečného teritoria a v JV Africe a postupně obsahoval celý svět, k převratným změnám. Adaptoval se na nové klimatické a jiné podmínky pro něj nových území a díky funkci vůdčího orgánu — mozku — si začal uvědomovat svou vlastní existenci. Vytvořil kulturu a civilizaci. Cesta od prvého uvědomělého produktu — pěstního klínu — byla neuvěřitelně rychlá. Objevoval nové techniky a technologie, fungování přírodních zákonů a začal tak vytvářet „Nový svět", mnohdy už hodně vzdálený světa, ze kterého pocházel. Tento člověkem změněný svět mu umožnil snadnější reprodukci a prodloužení délky života. Člověk staví předtím nikdy nevídaná sídliště — mrakodrapy — objevil dědičný kód, poprvé opustil naši rodnou planetu a vymanil se z jejího gravitačního pole, které uzpůsobilo jeho anatomickou architekturu a funkci jeho orgánů. Objevy a technologie mu posloužil nejen k usnadnění jeho života, který se zcela vzdálil od života jeho pra-pra-předků, ale umožnily mu i vytvořit nikdy dříve nevídaný potenciál zbraňových systémů, které mohou být i jeho osudem. Objevy posledních desetiletí oblasti fyziky, chemie, astronomie a zejména biologie přináší možnosti „skokového vývoje", nikoliv v souladu s časovou řadou předchozí evoluce. Měli bychom si právě proto uvědomit, že jsme přes všechny tyto změny zůstali SOUČÁST PŘÍRODY, oné nádherné a jedinečné symfonie zákonitostí, náhod a dosud nám neznámých okolností, které nám umožnily být tím, čím jsme. Měli bychom si toho vážit a přijmout takový způsob života, který s pokorou k nekonečné síle přírody, její kráse i křehkosti, umožní i dalším pokolením našeho rodu nadále prožívat život jako zázrak přírody na oné malé, modré a jedinečné planetě, obklopené nekonečným vesmírem. KÉŽ KAŽDÝ NÁŠ DEN JE CHÁPÁN JAKO DAR, KTERÝ JAKO POUTNÍCI NA TÉTO ZEMI NEJEN LIDSKY PROŽIJEME, ALE PŘEDÁME TOTO POSELSTVÍ I NAŠIM NÁSLEDOVNÍKŮM.

87

SEZNAM ZDROJŮ A POUŽITÁ LITERATURA BARROW, J., D.: Vesmírná galerie. Argo, 2008. ISBN 978-80-257-0411-0 BIZONY, P. 1998: Řeky na Marsu – Hledání vesmírných zdrojů života DUŠEK, J., KOLASA, M. 2010: Sluneční soustava dalekohledem. Aventinum ERIS, zvláštné dvojča Pluta Kozmos ,44,5,2012: 26-27 GABZDYL, P. 2011: Měsíc. Aventinum GORE, P.: Plate Tectonics - Georgia Perimeter College. Dostupné na < http://facstaff.gpc.edu/~pgore/Earth&Space/GPS/platetect.html > 7] HEUSERLER, H., JAUMANN, R., NEUKUM, G. 1999: Mars – Pathfinger, Sojourner a dobývání rudé planety. Mladá fronta, Praha 8] KIRSHNER, R., P.: Výstřední vesmír. Nakladatel: Paseka, Praha, 2005. ISBN: 807185-729-7 9] KOPAL, Z. 1984: Vesmírní sousedé naší planety. Academia, Praha 10] LEEMONICK M. D 2014: Život mimo Zemi, Nat. Geogr. Česko, červenec 2014: 2743 11] MERKÚR : zvlástný soused Slnka . Podle Bild der Wisenschaft uvedeno in Kozmos 2:45,214 : 20-24 12] Metanové rieky na Titane (podle Astronomy, únor 2014 uvedeno in Kozmos 3,45,2013:2023) 13] NESLUŠAN, L., JAKUBÍK M. 2008: Populacie malých těles a posledné štádium vzniku Slnečnej sústavy. Kozmos 39,5,2008:12-14 14] NORTON, O. (2004)“ Mars-planeta ledu. Nat. Geogr.CZ, leden, 2004: 30-55 15] PITTICH E., SOLOVAYA , N. 2008: Dynamika Slnečnej sústavy. Kozmos 39,5:1516 16] RÜKL, A. 2011: Měsíc dalekohledem. Aventinum 17] RYBANSKÝ, M. 2013: Jako to vlastně je s ohrevom koróny? Kozmos 44,5:35-37 18] SCHEJBAL, C.: Nauka o Zemi. Vysoká škola logistiky, o. p. s. v Přerově, 2008. ISBN 978-80-87179-02-04 19] SMITH, C. M. 2013: K dalekým cílům. Sci. Amer. (česká edice) listopad – prosinec 2013:34-39 20] SOPER, D. E.: Hertzsprung-Russel diagram. Institute of Theoretical Science, University of Oregon, Eugene USA. Dostupné na < http://zebu.uoregon.edu/~soper/Stars/hrdiagram.html> 21] Tajemství vesmíru, 7 – 8, 2014. 22] WARD, P., BROWNLEE, D. 2004: Život a smrt planety Země. Dokořán a Argo, Praha 23] ZAMARSKÝ V. et al.: Regenerace průmyslových ploch. VŠB-TU Ostrava, FAST, 2009. ISBN 978-80-248-2132-0 1] 2] 3] 4] 5] 6]

88

Další literatura (populárně vědecké statě a publikace) Snímků a dokumentace z planety Marsu je na internetových www stránkách je nepřeberné množství. Zájemce však nalezne spoustu užitečných informací nejen v odborných knihách, časopisech a také i v knihách s exkuzivní grafickou úpravou. K dispozici je i na internetu denní zpravodajství z NASA/JPL, kde jsou nejnovější zprávy běžné dostupné. Zprávy o kosmickém výzkumu jsou dnes běžnou součástí denního tisku a televizního zpravodajství. Veřejnost je informovaná i v populárně vědeckých časopisech, na které také odkazujeme. Dokonalé snímky planet, měsíců i kosmu najdete: Cosmos – Quide d´ Éxploration 2007“. Éditions Télémaque, Science et Vie, Paris Lze doporučit: Populárně vědecké časopisy: Vesmír, Říše hvězd, Kozmos, National Geographic – Česko, Scientific American, atd. Soubory snímků s komentáři a aktualitami jsou na webových stránkách NASA, JPL, ESA http://www.nasa.gov/cassini http://esa.int.gov http://saturn.jpl.nasa.gov . http://www.nasa.gov/rovers http://www.marsrovers.jpl.nasa.gov http://www.solarsystem.nasa.gov/europa/home.cfm http://www.nasa.gov/content/goddard/hubble-europa-water-vapor http://www.nasa.gov/hubble. http://twitter.com/MarsRovers http://www.photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/ http://www.facebook.com/mars.rovers http://lroc.sese.asu.edu/posts/774 http://www.zam.fme.vutbr.cz/-druck/elipse/

Poznámka: Všeobecně známé obrázky nejsou citovány. Jedná se o takové informace, které jsou obecně známé, nezpochybnitelné, popřípadě snadno ověřitelné ve všeobecných publikacích (encyklopedie nebo základní učebnice)

89

ČÁST B Pracovní aktivity pro studenty a žáky

Tematické oblasti k řešení Pracovní listy Tematika pracovních listů a na studenty středních škol směřovaných úkolů je koncipována ve směru na 4 přístupy k tématu:  Rozpoznávání základních objektů na Měsíci (téma A) Jde o amatérský pohled s dosažitelnými prostředky pozorování zájmového objektu po předchozí bazální výukové osvětě.  Jak vznikají krátery na povrchu Měsíce a planet a jejich měsíců (téma B) Jde o jednoduché experimentální aktivity, které umožní modelovat kráterové struktury. Experiment je zde chápán jako nutná součást pozorování přírody a řešení výzkumných úkolů.  Praktická ukázka přeměny hornin v místě dopadu extraterestrického objektu a vznik impaktního kráteru Ries a Steinheim u Nördlingenu v Německu (téma C) Jde o relativně snadno dostupnou exkurzi do Německa na světoznámou lokalitu, která za pomoci geologického průvodce umožní ukázat morfologii kráterové struktury v krajině a pochopit význam kráteru Ries pro poznání mimozemských kráterů a kosmický výzkum.  Návštěva a pozorování na Hvězdárně a planetáriu Johana Palizy v Ostravě-Porubě, návrh exkurze (téma D) Místopisně i časově snadno dostupná lokalita má v současné době moderní vybavení a odborníky, kteří pomohou objasnit v pracovních listech řešenou problematiku. Exkurzi lze předem a orientovat ji v souladu s vědomostní úrovni žáků a studentů. Exkurze hvězdárny a planetária J. Palizy umožní komplexně doplnit informace ze tří předchozích témat a vygenerovat u studenta holistický pohled na tématiku celého modulu. Po diskusi s učitelem, jež bude aplikovat aktivity obsažené v pracovních listech (téma A, B, C a D) je zřejmé, že půjde o skupiny studentů, vybraných pro tyto účely na základě jejich zájmu o danou problematiku.

90

Výukové poznámky k plnění jednotlivých úloh v pracovních listech Pozorování Měsíce je velmi snadné pomocí amatérských komerčních hvězdářských dalekohledů nebo fotoaparátem s teleobjektivem se stativem. Už tyto jednoduché pomůcky ukáží studentovi hlavní selenologické (geologické) a umožní poznat některá úskalí přímého pozorování astronomických objektů (počasí, vlivy atmosféry, pohyb Měsíce vzhledem k pozorovateli …). Na druhé straně jsou k dispozici mapy a atlasy, které slouží k rozpoznání hlavních objektů na Měsíci: měsíčních moří, kráterů, vysočin. Vhodné je pozorování jednotlivých fází Měsíce a objektů na hranici stínu a osvětlené části Měsíce. Kalendář úplňků a novů je uveden v Hvězdářských ročenkách a orientačně i kalendářích, nebo je uveden v následujícím návodu pro rok 2015 a 2016. Které hlavní selenologické útvary lze rozpoznat amatérským pozorováním na povrchu Měsíce a jak vypadá snímek povrchu Měsíce, fotografovaný za ne zcela optimálních atmosférických podmínek ukazují následující dva obrázky.

Obrázek 58: Snímek Měsíce pořízený blízko úplňku v městské zástavbě v Ostravě fotoaparátem Canon s teleobjektivem, bez barevných korekcí.

Zdroj: Foto Vít Martinec, 2014

91

Obrázek 59: Snímek Měsíce blízko druhé čtvrti v městské zástavbě v Ostravě fotoaparátem Canon s teleobjektivem, bez barevných korekcí.

Zdroj: Foto Vít Martinec, 2014

Obrázek 60: Mozaikový snímek přivrácení strany Měsíce

Zdroj: Image Credit: GSFC / Arizona State Univ. / Lunar Reconnaissance Orbiter NASA

92

PRACOVNÍ AKTIVITY PRO 1. STUPEŇ ZÁKLADNÍCH ŠKOL Pracovní list: Znáš svůj region? Jméno Třída

Datum

A: Obec, ve které žijeme Doplň informace do textu a odpověz na otázku. Jak se jmenuje obec, ve které bydlíš? Starosta se jmenuje …. a byl zvolen do zastupitelstva za stranu / hnutí …. Obec leží v kraji …. Krajským městem je …. a bývalým okresním městem byl ….

Úkol

B: Jak dobře znáš svou obec (město/region) Popiš stručně přírodní prostředí Tvé obce: řeky, hory, vegetaci, floru a faunu, klimatické poměry v létě a v zimě, počet obyvatel.

Úkol

Zaměř se na říční síť. Pro netečou řeky a potoky rovně, ale většinou se klikatí. Jak je to u Vás nebo ve Vašem nejbližším okolí?

Úkol

Byla Tvá obec ohrožena povodněmi nebo jinými přírodními jevy? V případě, že ano, jaká opatření jsou projektována či již budována na ochranu obyvatel a jejich majetku.

93

Úkol

Co se ti na Tvém regionu, ve kterém bydlíš, líbí nejvíce a naopak co bys chtěl urychleně napravit či zlepšit.

Úkol

Kdybys chtěl zjistit jaké je složení země pod vegetačním povrchem, kde bys zaměřil své pozorování: na stavbu cest, na kopání studní, na pozorování dna a břehů potoka či řeky, do lomu, na budování základu domu, či na barvu a typ zeminy při podzimní nebo jarní orbě? Proč, vysvětli.

Úkol

Jaké druhy hornin (kamenů) lze najít v okolí Tvého bydliště. Sděl místo odběru vzorku a dones typický vzorek do školy a popiš ho ostatním.

Úkol

Je možné najít v Tvém bydlišti nebo v jeho okolí nějaké zkameněliny (svědky vyhynulých rostlin a živočichů)?

94

Úkol

Které suroviny se těžily či ještě těží v Moravskoslezském kraji? Můžeš tato místa označit na mapě?

Úkol

Třídíte doma odpad? Popiš, co se s ním stane po jeho odvozu z místa bydliště.

Úkol

Jaká je úloha žížal pro tvorbu kompostu? Co je třeba dělat s posekanou trávou na zahradě: sušit a spálit, nechat ležet, sklidit do kontejneru a kompostovat nebo…?

95

Úkol

PRACOVNÍ AKTIVITY PRO 2. STUPEŇ ZÁKLADNÍCH ŠKOL Pozorování základních objektů na Měsíci Vybrat vhodné časové období pro pozorování Měsíce a jeho čtvrtí. Podrobnosti v Hvězdářské ročence 2015, 2016 Měsíc

2015 2015 2016 2016 nov úplněk nov úplněk leden 20 5 10 24 únor 18 3 8 22 březen 20 5 9 23 duben 18 4 7 22 květen 18 4 6 21 červen 16 2 5 20 červenec 16 2- 31 4 19 srpen 14 29 2 18 září 13 28 1 16 říjen 13 27 1-30 16 listopad 11 25 29 14 prosinec 11 25 29 14

Situace nov: Co je možné pozorovat? Které struktury jsou rozpoznatelné na hranici stínu a světla? Jak se jeví měsíční moře? Jak se jeví měsíční pohoří a vrchoviny? Jak se jeví kráterové struktury? Jsou si podobné? Jsou některé kráterové struktury nějak zajímavé (jiné)? Je patrná scintilace povrchu (světelkování), čím je způsobeno?

Úkol s učitelem

Úkol

Situace 1. čtvrti: Co je možné pozorovat? Které struktury jsou rozpoznatelné na hranici stínu a světla? Jak se jeví měsíční moře? Jak se jeví měsíční pohoří a vrchoviny? Jak se jeví kráterové struktury? Jsou podobné? Jsou některé kráterové struktury nějak zajímavé (jiné)?

96

Úkol

Situace 2. čtvrti: Co je možné pozorovat? Které struktury jsou rozpoznatelné na hranici stínu a světla? Jak se jeví měsíční moře? Jak se jeví měsíční pohoří a vrchoviny? Jak se jeví kráterové struktury? Jsou podobné? Jsou některé kráterové struktury nějak zajímavé (jiné)?

Úkol

Situace 3. čtvrti: Co je možné pozorovat? Které struktury jsou rozpoznatelné na hranici stínu a světla? Jak se jeví měsíční moře? Jak se jeví měsíční pohoří a vrchoviny? Jak se jeví kráterové struktury? Jsou podobné? Jsou některé kráterové struktury

Úkol

Situace úplňku: Co je možné pozorovat? Které struktury jsou rozpoznatelné na hranici stínu a světla? Jak se jeví měsíční moře? Jak se jeví měsíční pohoří a vrchoviny? Jak se jeví kráterové struktury? Jsou podobné? Jsou některé kráterové struktury nějak zajímavé (jiné)?

97

Úkol

PRACOVNÍ AKTIVITY PRO STŘEDNÍ ŠKOLY Jak vznikají krátery na povrchu Měsíce a planet a jejich měsíců – EXPERIMENTY

Je možné napodobit vznik kráterů?

Úkol

Jednoduchá analogie je situace, kdy na pevném povrchu je čerstvá vrstva mokrého sněhu, do které spadne sněhová koule. Jaký tvar vznikne v místě dopadu koule? Jak se bude měnit s vlastnostmi sněhu (vlhkost sněhu, hustota a stlačení koule…). Je možné pokus opakovat i s jinými materiály (vliv materiálových vlastností)? Můžeš tento pokus dokumentovat a vyhodnotit tvar vzniklého objektu?

Je možné modelovat vznik kráterů s jinými materiály? Navrhni postup.

98

Úkol

Úkol

Kráterové struktury na Zemi - příklad kráteru Ries a Steinheim u Nördlingenu – návrh exkurze Obrázek 61: Lokalizace kráterů Ries a Steinheim u Nördlingenu

Obrázek 62: Geologická mapa kráterové struktury Ries (Rieskrater Museum, Nördlingen)

99

Obrázek 63: Pozice kráterů Ries and Steinheim s výskyty vzdálených výskytů vyvržených sklovitých hmot – tektitů - vltavínů (moldavity)

1 = maximální výskyt vyvržených bloků (úlomky vápenců), 2 = maximální výskyt intaktních rekcií (Bunte Breccia), 3 = maximální výskyt of patches of vnějších suevitů, 4 = okraj kráteroví struktury; velký šedý kruh = kráter Ries obklopený kráterovým valem a kráter Steinheim; Mřížované pole = výskyt vltavínů (moldavitů) Vlnovka = přibližný okraj mamských vápenců před impaktem a směr dopadů. Šipky ukazují na směr vyvržení moldavitů na Český masiv. (podle: Dieter ST€OFFLER1,2*, Natalia A. ARTEMIEVA3,1,4, Kai W€UNNEMANN1, W. Uwe REIMOLD1,2, Juliane JACOB1, Birgit K. HANSEN1, and Iona A. T. SUMMERSON Ries crater and suevite revisited—Observations and modeling Part I: Observations.- Meteoritics & Planetary Science 48, Nr 4, 515–589 (2013) doi: 10.1111/maps.12)

100

Obrázek 64: Kráterová struktura Riess lemovaná nad vrcholky kráterové struktury mraky (foto Das Rieskrater museum, Nördlingen). Průměr kráteru je 26 km, vyvržených hmot bylo 108-116 km3. Dno kráteru je vyplněné mladšími třetihorními vápenci, které tvoří plochou, nedeformovanou výplň kráteru.

Obrázek 65: Pohled na Nördliegen a okraj kráteru k jihu

101

Obrázek 66: Vltavíny jako tavenina vyvržená z roztavených hornin v kráteru Ries je oblíbený národní klenotnický kámen

Návštěva a pozorování na Hvězdárně a planetáriu Johana Palizy v Ostravě-Porubě. Návrh exkurze.

102

PRACOVNÍ LISTY S ODBORNÝM TEXTEM V ANGLICKÉM A ČESKÉM JAZYCE Earth – the planet of people. Earth, our home planet is beautiful. It can confirm not only all of us who are moving on its surface, but it was also confirmed by the astronauts, who left Earth and went to the Moon. From space, Earth seems to be colour: blue colour represents the oceans, green are tropical rainforests, brown colour forms land and the white colour represents the clouds in the Earth's atmospheric coating. Despite a long-running research searching for the existence of life beyond Earth, we can conclude that Earth is the only planet in the Solar System, where there are developed the life with a huge diversity of life forms, shapes, sizes, and the ways of behaviour. These, for us, the happy Earth´s properties depend on its development, its position in the Solar System, on the position of the Solar System in our Galaxy – the Milky Way, etc., that is, the position of Earth in the Universe. Knowledge and findings emerging advanced planetary astronomy and planetology of the Solar System have to arouse students' interest in this area of astronomy that touches the general problems of the planet Earth. It is not possible to deal with this area of astronomy here in detail, but it should be a challenge to use of current information from the space agencies for the popularization of new discoveries and to refer to the dynamic development of knowledge in this area of natural and technical sciences is in historical perspective. Developed life on Earth is subject i.a. with appropriate dimensions of the global body and its position so-called habitable zone of the Solar System. In the course of history, the mass and structure of Earth has been gradually changed. Development then has come to the formation of the "coating" building, in which each layer – geosphere - is distinguished by its physic-chemical properties. The interface between the layers on which the production changes the properties of Earth's mass can be tracked using artificially generated earthquake waves. Within the course of these waves in the global surface, it is obvious that in the middle of the Earth´s sphere is the Earth's core, which has two parts, the outer is liquid and the inner is solid. The main structural element of the core is iron. The Earth´s coat extends from the bottom of the crust of Earth to a depth of about 2900 kilometres and it makes up most of the volume of the Earth's body. It is made up of rocks, which contain a high proportion of iron, magnesium and silicon in custody with oxygen. The Earth´s coat is mostly solid. In its upper part of the coat is presented in partly melted layer - asthenosphere, which is the source of the volcanic burning-liquid magma. The upper layer of the Earth's body makes up the Earth's crust. It occupies only about 0.6% of the volume of Earth, but it is very important for human beings, because it is the source of most material and energy resources, that man needs. The Earth's crust is not a homogenous organ. It has been falling apart on a number of oceanic and continental (lithosphere) plates, which though very slowly (cm/year) move, crash each other and create an outbreak of earthquake and volcanic activity. The surface of the continents of our planet obscures most of the soil mantle. It is a material, which is composed of rocks of different composition and creation, which are converted 103

through the atmospheric forces — water, air, temperature changes and the organisms in the soil (soil sphere). The soil sphere represents one of the most valuable environments for living organisms and to ensure food sources for humans. For life on the Earth's surface, the atmosphere is absolutely necessary. This reaches to a few thousand kilometres and smoothly graduates into space. Nitrogen and oxygen are the most represented here. One of the most important "spheres" on Earth is hydrosphere. The water on Earth occurs in all three physical states. Water has for life, as we know it now, decisive importance, and with the growth of the human population is becoming a strategic raw material. The biosphere is the part of Earth, which is inhabited by organisms. It is a unique phenomenon that has not been found anywhere outside of Earth so far. For this reason, it should be by us – people - protected, because we shall recognize that man as a biological species is a part of nature and without it, we would not be able to our existence. For a period of about 4.9 billion years, after which Earth has gone through its development history, it also has come in through many, often disastrous stages in which the particular life forms have almost been completely destroyed. Human significantly intrudes the nature. We must recognize that the continued growing of human population will be decided by understanding of balanced and delicate environmental system of Earth and adequate behaviour towards it from the long-term standpoint. All of our friendly features of the planet Earth from the perspective of life are not a guarantee of our existence, in particular from the viewpoint of the distant future. Research of the last decades has clearly illustrated that our survival on Earth will be in a much more dependent on whether when and how we understand how the Universe works. It is in this case a very sophisticated scientific research which reveals gradually such areas of human interest which a man has never before contacted experimentally. It is nothing less than to learn and understand the very moment of creation of the Universe and its further development in the course of 13.7 billion years, which is a number indicating the age of our Universe. To no end, we are currently witnessing the largest research project ever undertaken on the particle accelerator at CERN (Large hadron collider, LHC), on which the world's physicists and mathematicians of the highest mental and erudition advancement (CERN) want to under the conditions that existed just after the model of the Big Bang (i.e. the moment the creation of the Universe) to get answers to basic questions: how is the mass made? Are we able to solve the secrets of matter and antimatter? Will we find out what the dark matter and the dark energy is which makes up 95% of the energy and matter in the Universe? Can we achieve a deeper understanding of the quantum mechanics? In search of answers to these and many other questions at the same time we discover the secrets of science, which directs the creative intellect and spheres, which according to our earthly experience we still do not understand, but they bring a likely corridor options and events, in which a man may exist on Earth (or elsewhere) and to adapt to the expected changes. 104

Výkladový slovník pojmů Anglicky

Česky

agriculture

zemědělství

atmosphere

atmosféra

aurora

polární záře

black hole

černá díra

civilization

civilizace

Colonization of Universe

kolonizace Vesmíru

comet

Kometa

cosmos, universe

Vesmír

dark energy

temná energie

dark matter

temná hmota

dust

prach

Earth

Země

Earth core

zemské jádro

Earth crust

zemská kůra

Earth mantle

zemský plášť

ecosphere

ekosféra

energy

energie

environment

životní prostředí

evolution

evoluce

Expansion due to inflation

inflační rozpínaní

flood

povodeň

force

síla

galaxy

galaxie

hereditary code

dědičný kód

hydrogen

vodík

Jupiter

Jupiter

landscape

krajina

landslide

sesuv

lithosphere plate

litosférické desky

magnetic field

magnetické pole 105

Slovník pojmů

mathematical modell

matematický model

Milky Way

mléčná dráha

nuclear reaction

jaderná reakce

orbit

oběžná dráha

rock

hornina

sediment

usazenina

supernova

supernova

sustainable development

udržitelný rozvoj

termonuclear reaction

termonukleární reakce

the ocean floor

mořské dno

theory of relativity

teorie relativity

volcanic activity

sopečná činnost

106

Země – planeta lidí Země, naše domovská planeta, je krásná. To můžeme potvrdit nejen my, kteří se pohybujeme po zemském povrchu, ale také astronauti, kteří opustili planetu Zemi a zamířili k Měsíci. Z vesmíru se planeta Země zdá být barevná: převládá modrá barva oceánů, zelená představuje tropické deštné lesy, hnědá barva tvoří pevninu a bílá jsou mraky v zemském atmosférickém plášti. Navzdory dlouhodobému výzkumu, který hledal známky života ve vesmíru, můžeme dnes tvrdit, že planeta Země je jediná planeta v naší sluneční soustavě, kde se nachází život na vysokém stupni vývoje, a to, jak v jeho rozmanitosti, tvarech, velikostech a chování. Tyto pro náš šťastné atributy planety Země jsou závislé na jejím vývoji, pozici ve sluneční soustavě a pozice sluneční soustavy v galaxii - Mléčná dráha, atd., v podstatě jde o pozici Země v celém vesmíru. V rámci vyvinuté planetární astronomie se objevují mnohé poznatky a zjištění a planetologie Sluneční soustavy poutá zájem studentů v této oblasti astronomie, která se dotýká obecně problematiky naší planety Země. Není možné se zde detailně zabývat touto problematikou astronomie, ale přístup k informacím, které zprostředkovávají vesmírné agentury, jsou jistě velkou výzvou pro zpopularizování nových objevů a kde je možno podat zprávu o rychlém rozvoji znalostí z této oblasti přírodních a technických věd z hlediska historické perspektivy. Vyvinutý život na Zemi se také nazývá "obyvatelná" zóna Sluneční soustavy. Postupem času, hmota a struktura planety Země se postupně měnila. Vývoj Země postupoval tak, že se postupně vytvořily jednotlivé zemské "pláště" - geosféra, která se rozlišuje podle svých fyzikálně-chemických vlastností. Rozhraní mezi jednotlivými vrstvami, kde vznikají změny zemského povrchu, může být vystopováno pomocí uměle vyvolaného zemětřesení. V průběhu vln způsobených zemětřesením na zemském povrchu, je zřejmé, že uprostřed zemské sféry se nachází zemské jádro, které je složeno ze dvou částí: vnější část je tekutá a vnitřní část je pevná. Hlavním stavebním prvkem zemského jádra je železo. Zemský plášť se rozprostírá od spodní části vrstvy Země do hloubky okolo 2900 kilometrů a tvoří tak velkou část zemské hmoty. Zemský plášť je tvořen převážně horninami, které obsahují vysoké hodnoty železa, magnézia a křemíku v návaznosti na kyslík. Zemský plášť je převážně pevný. Jedna z horních vrstev je částečně roztavená - astenosféra, která je zdrojem sopečného tekutého magmatu. Svrchní vrstva zemského povrchu je tvořena zemskou kůrou. Představuje přibližně jen 0.6% objemu Země, ale je velice důležitá pro lidské bytosti, protože představuje zdroj většiny surovin a energetických zdrojů, které člověk potřebuje pro život. Zemská kůra není homogenní orgán. Rozpadla se na množství oceánických a kontinentálních (litosférických) desek, které se (velice pomalu) pohybují (v centimetrech za rok), mohou do sebe narážet a vytvářet vznik zemětřesení nebo sopečnou aktivitu. Povrch kontinentů naší planety zahaluje z větší části půdní vrstva - pedosféra. Je to především hmota, která se skládá z hornin různého složení a vzniku, které jsou přetvářeny atmosférickými vlivy - vodou, vzduchem, teplotními změnami a organismy v půdě. Pedosféra představuje jedno z nejcennějších životních prostředí pro žijící organismy a zároveň zajišťuje zdroj potravy pro lidstvo. 107

Pro život na Zemi je naprosto nezbytná atmosféra neboli ovzduší. Atmosféra dosahuje až do výšky několik tisíc kilometrů a poté postupně přechází do vesmíru. V atmosférickém plášti jsou nejvíce zastoupeny kyslík a dusík. Jednou z nejdůležitějších zemských "sfér“ je dále hydrosféra. Voda se na Zemi vyskytuje ve všech třech fyzikálních stavech. Voda má pro udržitelnost života na Zemi naprosto zásadní charakter a s růstem lidské populace se stává strategickou surovinou. Biosféra je ta část Země, která je osídlena organismy. Představuje naprosto jedinečný fenomén, který (zatím) nebyl zaznamenán nikde jinde než právě na Zemi. A právě proto by také námi, lidmi, měla být naše planeta chráněna, protože člověk jako biologický druh a součást biosféry, by nebyl schopen bez její existence přežít. V období okolo 4.9 miliónů let, kdy Země prošla svým historickým vývojem, se vyskytlo také mnoho často katastrofických období, kdy určité formy života byly téměř nebo zcela zničeny. Člověk zasahuje významným způsobem do koloběhu přírody. Lidstvo si musí uvědomit, že kontinuální nárůst populace bude vyžadovat pochopení nutnosti vyrovnaného a udržitelného systému životního prostředí a bude nutné pracovat v rámci dlouhodobých udržitelných cílů. Všechny životně důležité rysy, které má planeta Země, však nejsou zárukou naší lidské existence, a to především vzhledem k naší budoucnosti na planetě Zemi. Výzkumy z posledního desetiletí jasně ukázaly, že naše přežití na Zemi bude závislé především na faktu, zda pochopíme, na jakém principu funguje vesmír. V tomto případě jde o velice složitý vědecký výzkum, který postupně odhaluje takové oblasti lidského zájmu, kterým se lidstvo doposud nedokázalo více přiblížit. Jde především o poznání a pochopení vzniku celého vesmíru a jeho následného vývoje v průběhu 13.7 miliónů let, což je číslo ukazující stáří našeho vesmíru. V neposlední řadě, lidstvo je právě svědkem největšího výzkumného projektu, jaký byl kdy proveden - jde o urychlovač částic v CERN (Velký hadronový urychlovač - Large Hadron Collider, LHC), kde se významní světoví fyzikové a matematikové (z organizace CERN) snaží vytvořit podmínky, které existovaly při vzniku vesmíru (tzv. Big Bang Theory - Teorie velkého třesku), aby mohli dostat jasné odpovědi na základní otázky: jak je vytvářena hmota? Jsme schopni vyřešit tajemství hmoty a antihmoty? Zjistíme, co přesně je černá hmota a černá energie, která tvoří 95% energie a hmoty celého vesmíru? Dosáhneme hlubších poznatků kvantové mechaniky? V hledání odpovědí na tyto a mnohé další otázky zároveň nacházíme tajemství samotné vědy, která nás posouvá kupředu v našich poznatcích, abychom mohli zajistit přizpůsobení se možným nevyhnutelným změnám a umožnit tak, další lidskou existenci na planetě Zemi, nebo někde jinde, pokud to bude možné.

108

ČÁST C metodická příručka Metodická příručka obsahuje konkrétní případy jak pracovat s pracovními aktivitami, deklarovanými v pracovních listech (témata A, B, C, D) s využitím následujících přístupů a pedagogických výukových metod. Znáš svůj region? Vzdělávací cíl: Rozvoj znalostí o charakteristice zemského povrchu a jejího využití pro člověka. Rozvoj argumentačních a prezentačních dovedností včetně vhodného strukturování informací. Cílová skupina: pro žáky 1. stupně ZŠ V rámci předmětů: zeměpis, přírodopis Rozsah: 2 – 6 hodin Poznámka: Možná práce ve skupinách (2 – 3 žáci), prezentace před hodnotící komisí (učitel + 2 spolužáci). Pomůcky: Vybavení IT technologiemi ze školy, přístup k internetu, mapy, pastelky, tužky

Pokyny pro učitele

Pozorování základních objektů na Měsíci Vzdělávací cíl: Rozvoj samostatného pozorování a vyhledávání potřebných informaci pro interpretaci. Cílová skupina: pro žáky 2. stupně ZŠ V rámci předmětů: zeměpis, přírodopis Rozsah: 6 – 8 hodin Poznámka: Práce ve skupině nebo individuálně, interpretace za účasti učitele. Pomůcky: Nejvhodnější je standardní dalekohled se stativem, komerční dalekohled pro pozorování astronomických objektů. Fotoaparát s teleobjektivem Mapy: Antonín Rükl: Atlas of the Moon, Aventinum, Praha 1992 Speciální příloha č.12/99 časopisu Kokteil (autor A. Rükl et al. 199) Foto mapa Měsíce – Příloha Lidové noviny 2008 Knižní atlasy: Jiří Dušek, Marek Klas: Sluneční soustava dalekohledem, Aventinum 2010 ISBN 978-80-442-010-78M Pavel Gabzdyl: Měsíc známý a tejemný, Aventinum, 2013 Antonín Rükl: Měsíc dalekohledem, Aventinum, 2013 Internetový přístup k mapám k Gooogle Moon a příprava pozorování s ohledem na konkrétní situaci

109

Pokyny pro učitele

Jak vznikají krátery na povrchu Měsíce a planet a jejich měsíců – EXPERIMENTY Krátery jsou z části způsobeny dopadem asteroidů nebo jejich úlomků na povrch (impakty). Učitel by měl vysvětlit možnosti vzniku kráterů. Ukázat na příklady.

Kráterové struktury na Zemi - příklad kráteru Ries a Steinheim u Nördlingenu – návrh exkurze 1.

2.

Možná exkurze Kráter Riess - Německo

Das Rieskrater Muzeum v Nördlingenu

Geopark Ries Vznik kráteru v expozici v Das Rieskrater Muzeum v Nördliegenu. Vyhledat geologického průvodce na www stránkách: Význam pro planetární geologii. Ries Crater Museum Kráter Ries a Český masiv - Eugene-Shoemaker-Platz 1 vltavíny 86720 Nördlingen Telephone: +49 (0)9081 2738220 Fax: +49 (0)9081 84113 Email: [email protected] Homepage: http://www.rieskrater-museum.de 

2.1 2.2

2.3 2.4

2.5

Výukové exkurze v oblasti Nördlinger Ries

Ukázat morfologii kráterové struktury v krajině. Na okraji kráterové struktury jsou lomy a výchozy s horninami vzniklými dopadem (impaktem). Dno kráteru vyplňují třetihorní jemnozrnné vápence. Jak se impaktní horniny uplatnily ve stavbách v Nördlingenu. Význam kráteru Riess pro poznání mimozemských kráterů a kosmický výzkum. Vltavíny a jejich význam v kulturní historii Čech.

110

Návštěva a pozorování na Hvězdárně a planetáriu Johana Palizy v Ostravě-Porubě. Návrh exkurze. 1.

Hvězdárna a planetárium Johana Palizy VŠB - Technická univerzita Ostrava 17. listopadu 2172/15 708 00 Ostrava-Poruba

Hvězdárna a planetárium Johana Palizy v Ostravě – Porubě http://www.plantariumostrava.cz Kontaktní údaje: Telefon: +420 596 994 950 E-mail: [email protected]

2.

2.1

Návštěva planetária, hvězdářského dalekohledu a pozorování Měsíce za různých fází. Práce s měsíčními mapami. Výběr objektů pro detailní pozorování Komentovaná prohlídka planetária s orientací na hvězdné obloze

2.2

Seznámení se globy Měsíce, Ia a planet v expozici Hvězdárny a planetaria

2.3

Komentovaná prohlídka nového 35 cm dalekohledu

Třeba objednat na hvězdárně Telefon pro potvrzení konání pozorování: 597 324 950 Komentovaná prezentace globů vybraných měsíců a planet zahrnuje topografii povrchu a diskuzi ke geologické stavbě a o globálních geologických procesech na těchto tělesech Telefon pro potvrzení konání pozorování: 597 324 950 Cílem je seznámení s technickou stránkou konstrukce hvězdářských dalekohledů a problémy, které tuto techniku a pozorování provází.

2.4

Komentované pozorování Měsíce

Na podkladě předchozích osobních zkušenosti s pozorováním Měsíce bez optických zařízení a s malými dalekohledy (viz téma A) je možné přistoupit k pozorování Měsíce hvězdářským dalekohledem. Doporučuje se domluvit návštěvu s pozorováním různých měsíčních fází. 111

Součástí pozorování je práce s měsíčními mapami a výběr vhodných detailních objektů (třeba pohoří, kráterových struktur, měsíčních moří ….) pro sériové pozorování. Pozorování detailů na povrchu Měsíce je vhodné organizovat v různých fázích Měsíce, kdy se osvětlením zdůrazňují nebo utlumí morfologické rysy objektu. Vhodné by bylo i umožnit fotografickou dokumentaci pozorování s popisem a nákresem pozorovaného objektu. 2.5

Informace o programech Hvězdárny a planetária

http://www.plantariumostrava.cz

112