Gabriel B i e l i c k ý listopad 2010
Vesmír v kostce: ( stručný vesmírný kaleidoskop ) Naše Slunce se svojí soustavou planet, jejich měsíců,asteroidů,komet a dalších objektů je součástí seskupení různých druhů samostatných hvězd, hvězdných systému, mezigalaktického plynu a prachu tvořícího diskovitý útvar, pro který je zažitý název Galaxie (s velkým G, na rozdíl od galaxií cizích). Tato Galaxie je spirálová, tvořena dvěma delšími a většími rameny a dvěma kratšími. Část obvodu tohoto galaktického disku vidíme ze Země jako husté, velkým množstvím hvězd poseté nebe, kterému říkáme Mléčná dráha. Sluneční soustava se nachází mezi dvěma rameny ve vzdálenosti asi dvou třetin od jádra Galaxie, kolem které Slunce s celou svojí soustavou oběhne jednou asi za 250 milionů let. Pohyb Slunce v Galaxii je složitý, mimo pohyb v rámci otáčení se celého galaktického disku kolem svého středu vykazuje ještě svůj vlastní pohyb napříč rameny Galaxie, takže střídá oblastí s větší i menší hustotou hvězd. Naše Galaxie je součásti shluku dalších galaxií nacházejících se relativně blízko k sobě. Tento shluk galaxií je částí ještě větších galaktických systémů a z těch je složen nám známý vesmír. Zde pomíjíme skutečnost, že mezi jednotlivými galaxiemi existuje další mezihvězdná hmota v podobě plynu a prachu o které se budeme zmiňovat později. Dle nových poznatků však viditelná hmota tvoří jen velmi malou část vesmíru, jeho podstatnou složkou je tzv.temná hmota a temná energie. Temná hmota je neviditelná a temná energie nám svou existenci dává najevo pouze nepřímo – svým působením na vzdálené vesmírní objekty, kterých pohyb v prostoru je v rozporu s tím, co bychom od nich dle stávajících fyzikálních zákonů očekávali. Naše sluneční soustava je rodina značně nesourodých objektů. Pokud se na ní díváme dle jejich struktury, pak jí můžeme s jistými výhradami dělit na tělesa kamenná a plynná. Mezi kamenná se počítají planety zemského, neboli terestrického typu – svým složením podobných naši Zemi. Patří k ním mimo naši Zemi obě planety vnitřní, obíhající kolem Slunce v prostoru mezi Zemí a Sluncem. Z planet vzdálenějších k ním patří ještě planeta Mars. K těmto objektům se ještě řadí nově zavedená kategorie trpasličích planet nacházejících se za dráhou planety Neptun, dále měsíce všech planet a také asteroidy (planetky) všech velikostí, všechny komety a roje velkého množství meteorů pohybujících se většinou po dráhách v minulosti rozpadlých komet. K planetám plynným patří Jupiter, Saturn, Uran a Neptun. Jejich měsíce jsou již však kamenné. Kamenný je rovněž Pluto, který byl na pražském astronomickém kongresu v roce 2006 převeden z kategorie planet přesunut do nové kategorie trpasličích planet, jelikož nesplnil jednu z podmínek na základě kterých jsou planety definovány. Nedovede totiž „uklidit“ (zamést) v okolí své dráhy tak, aby se blízko ní nevyskytovaly různé malé vesmírné objekty, drobné úlomky z asteroidů, meteory a jiné drobné kosmické „smetí“ apod. Slunce je obyčejnou, co se jeho hmotnosti týče – spíše nadprůměrnou hvězdou naši Galaxie i celého známého vesmíru. Jeho planetární systém je také spíše pravidlem ve hvězdném světě, než výjimkou. Jeho stáří spolu s celou sluneční soustavou bylo vypočteno na 4,65 miliard roku. Mělo vzniknout z obrovského mraku složeného z plynů (zejména vodíku a helia) a prachových částic, část kterého se pravděpodobně po nějakém, zatím neprokázaném externím impulzu začal postupně zahušťovat a potom již vlivem vlastní gravitace utvářet do diskovité a posléze konečné kulaté, na pólech mírně zploštěné podoby. Z vnější hmoty rotujícího disku, podle jedné z hypotéz v konečné fázi smršťování vznikly ostatní planety a celá sluneční soustava. Další teorie, teorie akreace předpokládá vznik tzv. protoplanetárního disku, v kterém se postupně spojovaly malé prachové částice až do velikosti balvanů.
Nakonec, postupnými srážkami vznikly tělesa s mnoha tisícovými průměry, které se vlivem rotace zakulacovaly. Tak vznikly kamenné planety. Planety větší a vzdálenější od Slunce, kde se ještě nacházelo velké množství plynného vodíku i helia dokázaly svojí velkou přitažlivostí tento plyn k sobě připoutat a tak vznikly velké planety plynové. U rotujícího vznikajícího Slunce se vlivem zahušťování zvětšovala gravitace, stoupal tlak i teplota v jeho nitru a po dosažení asi 10 milionů stupňů došlo k zapálení termonukleární reakce, kdy došlo ke spalování vodíku a k jeho postupné přeměně na helium při současném uvolňování značného množství energie. Tato energie se uvolňuje od jeho nitra směrem k povrchu Slunce a působí proti směru působení gravitace způsobené smršťováním hmoty. Tyto dvě proti sobě protichůdně působící síly dosáhly rovnovážného stavu, který bude dle předpokladu trvat dalších asi 5 miliard let, kdy se hmota, teplota, svítivost a rozměry Slunce nebudou významně měnit. Teplota na jeho povrchu je kolem 5.800 stupňů C, takže svítí žlutě. Hvězdy s větší povrchovou teplotou svítí bíle až modře a naopak, hvězdy s teplotou nižší svítí červeně. Jeho průměr je asi 109 x větší než průměr Země ( 12.500 km ). Všechny tělesa sluneční soustavy se kolem Slunce pohybují po eliptických drahách, které jsou popsány Keplerovými zákony. Stejně tak i vzdálenost Země od Slunce se během roku mění. Střední vzdálenost Země od Slunce je cca 149.600 km, což je 1 astronomická jednotka ( 1 AU ), která se osvědčila pro měření vzdálenosti v naší sluneční soustavě. Při rychlosti světla 300 tisíc km za vteřinu k nám paprsek ze Slunce letí 8,19 minut. Pokud si představíme fantastický scénář, dle kterého by pro nás životodárnou hvězdu postihla nějaká hypotetická katastrofa, potom my bychom se o této události dověděly až po více než 8 minutách. Avšak k nejvzdálenější planetě sluneční soustavy, k Neptunu doletí sluneční paprsek až za 250 minut. Sluneční soustava však za Neptunem zdaleka nekončí. Slunce by se nám z povrchu trpasličí planety Pluta v jeho odsluní (apheliu) – kdy je nejdále od Slunce jevilo spíše jako hodně silně svítící hvězda než ohraničený kotouček. První terestrickou planetou Sluneční soustavy je Merkur, který obíhá kolem Slunce v průměrné vzdálenosti 58 mil.km a jeden oběh uskuteční za 88 dnů. Doba rotace kolem osy je 176 pozemských dnů – tak dlouhý je den na Merkuru. Je nejmenší planetou soustavy, jeho povrch je kamenitý, posetý mnoha krátery jednak tektonického (sopečního), jednak impaktního původu po četných srážkách s meteority. Jeho atmosféra je zanedbatelná, avšak vzhledem k své velikosti nemá zanedbatelnou magnetosféru (elektromagnetické pole). Na osvětlené straně je několikasetstupňové horko, avšak v kráterech, kam se sluneční paprsky vůbec nedostanou bylo naměřen doposud největší chlad slunečné soustavy, asi - 250 st.C. Z uvedených údajů plyne, že planeta Merkur není vhodným kandidátem pro jakékoliv formy života. Nemá žádného přirozeného souputníka. Je ho možné vidět volným okem těsně po západu Slunce nebo ráno těsně před jeho východem. Vhodné pozorovací podmínky jsou pouze několik málo dnů v roce kvůli jeho blízkosti k Slunci. Další, v pořadí druhou planetou je Venuše, známá také jako Jitřenka nebo Večernice. Její průměr je pouze o něco málo menší než naši Země, je obklopená značně hustou atmosférou složenou z oxidu uhličitého, dusíku, oxidu siřičitého, argonu a vodní páry. Kyslík se v ní nachází pouze v zanedbatelném množství. Je v ní rovněž vysoká pravděpodobnost výskytu kapek kyseliny sírové, která prší na povrch. Tlak na povrchu je asi 100 krát větší než na Zemi a teplota kvůli skleníkovému efektu přesahuje 400 st.C. Za takových podmínek vzniká naprosto sterilní prostředí po veškeré živé organizmy včetně virů. Navíc u Venuše nebylo naměřeno žádné magnetické pole, které by mohlo případný život ochraňovat před silně energetickými částicemi vznikajícími při slunečních aktivitách, tzv. slunečním větrem a rovněž silným kosmickým zářením. Povrch Venuše je členitý, ale pohoří i sopky jsou vlivem eroze zaoblené, více podobné zemským, než měsíčním nebo kráterům na Merkuru. Největší vyvýšenina je 17 km vysoká. Sopečná aktivita v současnosti
nebyla prokázaná. Jako jediná ze všech planet rotuje kolem své osy obráceně – proti směru jeho oběhu kolem Slunce. Její rotační doba je 243 pozemských dnů a oběžná doba kolem Slunce činí 225 dnů. Venuše je nejbližší planetou k Zemi, za příznivých okolností se může přiblížit až na vzdálenost 40 mil.km. Avšak i v takovém případě je od nás vzdálená stokrát více než náš Měsíc. Po Slunci a Měsíci je třetím nejjasnějším objektem na obloze. Podobně jako Merkur i Venuše při svém oběhu kolem Slunce ukazuje pozemskému pozorovateli svůj osvětlený povrch postupně, jako když se díváme na fáze narůstajícího nebo ustupujícího Měsíce. Venuše je také bez svého přirozeného souputníka, ale je pod neustálým dohledem umělých družic obíhajících kolem něho. V pořadí třetí planetou je naše Země, které budeme v další části této knihy věnovat značnou pozornost vzhledem k tomu, že je sluneční soustavě jediným ostrovem,na kterém se vyvinula nejvyšší, inteligentní forma života. V mořích se vyvinul delfín, kterého mozek je téměř stejně veliký jako mozek lidský a na souši žije také přímý příbuzný člověka - šimpanz, který dokáže myslet a používat nástroje. Je již jisté, že člověk je nejvyvinutějším tvorem sluneční soustavy. Země je tedy jedinou „ vyvolenou „ planetou, kde jsou podmínky vhodné ke vzniku složitějších forem života. Ten mohl vzniknout v důsledku několika důležitých a pro vznik života rozhodujících okolností, kterými jiná tělesa sluneční soustavy nedisponuji. Země obíhá v tak příznivé vzdálenosti od Slunce, že se na něm může udržovat voda v tekutém i plynném skupenství. Vedle výskytu vody je důležitá okolnost, že teploty na Zemi se většinou pohybují v rozmezí cca -40 až +40 st. Celsia. Tyto dvě podmínky mohou být splněny pouze v jisté vzdálenosti od Slunce, v značně úzkém „pásmu života“. Dalšími důležitými podmínkami je 24 hodinová zemská rotace, která nedovolí ochlazení povrchu planety na jeho noční straně během poměrně krátké noci. Existenci poměrně husté atmosféry totiž teplotní rozdíly mezi dnem a noci značně vyrovnává. Atmosféra země značně eliminuje působení nebezpečného kosmického záření a její ozónová vrstva likviduje životu nebezpečné sluneční ultrafialové záření. Pro život na Zemi ( alespoň na jeho povrchu ) je nepostradatelné jeho elektromagnetické pole – magnetosféra Země, která odkloňuje sluneční vítr (tok vysoce energetických částic), v největší míře vznikající při slunečních erupcích. Jeho setkání s magnetosférou Země se občas projevuje formou polárních září. U magnetických pólů je totiž magnetické pole nejsilnější. Nebýt těchto ochran, rozvíjející se život by neměl šanci vystoupit z moře na suchou zemi. Žádné jiné těleso v sluneční soustavě nedisponuje takovou souhrou příznivých okolnosti pro vznik vyšších forem života. Tím však není zcela vyloučená možnost vzniku nejprimitivnějších forem i na některých od Slunce vzdálenějších tělesech. Nejvážnějším kandidátem byl a v současnosti ještě je další planeta – Mars. Měsíc je jediný přirozeným souputníkem naši Země a svoji velikosti patří k největším měsícům obíhajícím planety v sluneční soustavě. Kolem Země obíhá po mírně eliptické dráze jednou za cca 28 dnů což je současně také doba jeho rotace kolem své osy. Říkáme, že Měsíc má vázanou rotaci. Při svém oběhu má k Zemi neustále přivrácenou pouze jednu svoji stranu a tak většina jeho odvrácené strany ze Země není viditelná. Tato strana byla zmapovaná až umělými družicemi v druhé polovině minulého století. Jeho gravitační vliv na Zemi se projevuje zejména mořskými přílivy a odlivy, avšak je měřitelný i pohyb zemské kůry. Jeho vzdálenost od Země je proměnná, ročně se Měsíc od Země postupně vzdaluje o několik centimetrů, což má vliv na dobu rotace Země kolem své osy, která se postupně prodlužuje. Tento proces je velice pomalý a je zřetelný až po uplynutí mnoho milionů let. Před několika miliardami let, po vzniku Měsíce byl den na Zemi dlouhý kolem 8 hodin. Délka dne hraje pro existenci života na Zemi významnou roli, neboť příliš dlouhé časové rozdíly mezi dnem a noci mají dopad i na teplotní rozdíly, což má vliv i na životní podmínky živočišních i rostlinných druhů na Zemi. V současné době je průměrná vzdálenost Měsíce od Země 384 tisíc km a jeho úhlová velikost je přibližně stejná jako úhlová velikost Slunce, proto při zatmění Slunce Měsícem je možné pozorovat jednak husté části slunečné atmosféry
– sluneční koronu, jednak protuberance, což jsou výtrisky slunečné povrchové hmoty velikých rozměrů, často o velikosti několikanásobku hmoty celé naši Země. Vzhledem k tomu, že jeho atmosféra je značně řídká jsou na jeho povrchu při absenci povrchové vody zanedbatelné stopy po erozi. Jeho pohoří, ať už impaktního původu po četných srážkách s meteority, asteroidami a jádry komet, nebo tektonického původu – jakožto výsledek dávné sopečné činnosti jsou téměř v původním stavu, nezaoblené, podobné vyvýšeninám na Merkuru. Měsíční horniny jsou pokryty více, nebo méně měsíčním prachem, ve kterém zanechali stopy američtí kosmonauti v době svých výprav Apollo 11 až 17 ve druhé polovině 20.století. Měsíční hornina tzv.regolit přivezena kosmonauty potvrdila předpokládané stáří Měsíce. V současné době je nejpreferovanější teorie, dle které Měsíc vznikl nedlouho po vzniku samotné Země tak, že došlo ke střetu Země s nějakým vesmírným tělesem svojí velikostí podobnému planetě Mars, po kterém byla část hmoty Země „odstřelena“ do kosmického prostoru, z které posléze došlo k zformování Měsíce. Nejbližší planetou k Zemi z oblasti tzv.vnějších planet sluneční soustavy je planeta Mars, která upoutávala pozornost lidstva již od starověku svoji načervenalou barvou. Kvůli tomuto zbarvení byla pojmenovaná po starém římském bohu války. Později v 19. století, v době ještě nedokonalých dalekohledů byly některými astronomy (Antoniadi) pozorovány na Marsu geometrické útvary podobné umělým kanálům. Na základě těchto pozorování vznikli teorie o vyspělé civilizaci na této planetě. Posléze autoři sci-fi literatury rozvíjeli tuto myšlenku a tak přišli na svět např. i marťanští zelení mužíci apod. Dnes již víme, že na Marsu žádné útvary vytvořené inteligentními tvory neexistuji, že krajina na celém Marsu je značně nehostinná. Je to většinou písečná a kamenitá poušť na skalním podloží. Písek je vlivem značného množství železa v něm obsaženého načervenalého zbarvení, atmosféra je velice řídká a její složení je naprosto neslučitelné s formami života které známe ze Země. Na Marsu však bylo objevena voda ve formě ledu, jednak na pólech a jednak pod písčitým povrchem. Tato skutečnost poskytuje jistou naději, že by pod povrchem v teplejších oblastech planety, hluboko v jeskyních, kde může působit teplo z nitra planety, kde by se mohla vyskytovat voda v tekutém stavu, mohly vyvinout velice jednoduché formy života, jednobuněčné organizmy jako bakterie a řasy. Z těchto důvodu je kladeno takové úsilí na výzkum Marsu pomocí umělých satelitů, pomocí kterých se zkoumá vnitřní i vnější struktura planety. Mars je druhou nejmenší planetou sluneční soustavy po Merkuru. Jeho průměr je jenom o něco větším než poloměr naši Země. Člověk vážící na Zemi by vážil na Marsu pouhých 29,5 kg. Mars má dva značně malé měsíčky Phobos a Deimos (Strach a Hrůza) nepravidelných tvarů jejichž povrch je značně poznamenán dopadem meteorů. Mars je planetou na kterou se soustřeďuje pozornost států disponujícími rozvinutou kosmickou techniku, je objektem nepřetržitého výzkumu pomoci umělých družic obíhajících kolem něj i pomoci automatů provádějících výzkum přímo na jeho povrchu. Je planetou na kterou se v tomto století plánuje přistání kosmického plavidla s lidskou posádkou. Mezi dráhou Marsu a další planetou slunečné soustavy, Jupiterem je značný odstup napovídající, že by tam měla kolem slunce obíhat nějaká planeta, namísto které se však v tomto prostoru nachází velké množství různě velkých skalnatých útvarů – asteroidů i větších planetek, mezi kterými např. asteroid Ceres získal status trpasličí planetky podobně, jako Pluto. Takových malých objektů mezi Marsem a Jupiterem se vyskytuje mnoho desítek tisíců. Jejich dráhy kolem Slunce jsou různé, od pravidelných, téměř kruhových až po značně eliptické, které mohou v jistých situacích také křižovat dráhu Země kolem Slunce a ohrožovat její existenci. Způsob jejich vzniku není ještě v současné době vyjasněn, uvažovalo se o rozpadu planety, ale v poslední době převažuje v odborných kruzích názor, že asteroidy reprezentují zbytek původní protoplanetární hmoty z které před cca 4,65 miliardy let vznikly planety, z které se vlivem velkých gravitačních sil sousedního Jupitera nemohla utvořit planeta.
Jupiter je největší planetou sluneční soustavy. Je typickým reprezentantem velkých planet, označovaných rovněž jako planety plynné, mezi které se řadí ještě Saturn, Uran a Neptun. Jupiter je zpravidla třetím nejjasnějším objektem na noční obloze po Měsíci a Venuši. Rovníkový průměr tohoto obra je jedenáctkrát větší než je průměr naši Země. Plynný vodíkovo héliový obal Jupitera představuje 95% hmoty celé planety. Dle nejnovějších laboratorních simulací je jádro složené z vrstev kovů, skal a ledu tvořeného metanem, čpavkem a vodou. Střed tohoto jádra by dle této simulace byl tvořen čistým železem a niklem, podobně jako u zemského jádra.Nad jádrem by měl být vodík v pevném stavu a nad ním ve stavu tekutém. V plynné atmosféře tvořené vodíkem a héliem se dále předpokládá výskyt metanu a organických sloučenin. Jelikož jeden den na Jupiteru trvá necelých 10 hodin, je obvodová rychlost na jeho rovníku obrovská, což se projevuje velkými atmosférickými bouřemi. Proto jsou na povrchu planety podél jeho rovníku viditelné různobarevné pruhy. V jednom z nich se vyskytuje známá rudá skvrna, která je důsledkem obrovského víření v atmosféře planety. Kolem Jupitera se podobně jako u všech tzv.plynných planet mimo Saturnu nachází slabé prstence, které se však ze Země nedají dobře pozorovat. Kolem planety bylo zjištěno silné elektromagnetické (radiační) pole. V různých vzdálenostech kolem něj obíhá víc než 60 měsíců různých velikostí, z kterých jsou největší a nejznámější tzv. Galileiho měsíce – Io, Europa, Ganyméd a Kallisto. Měsíc Io je geologicky nejaktivnějším měsícem sluneční soustavy,což je způsobeno silným slapovým působením blízkého mohutného Jupitera i jeho sousedních velikých měsíců vlivem kterého se vnitřek měsíc Io zahřívá, ale k zahřívání může přispívat i velice silné Jupiterovo magnetické pole. Na měsíci Io bylo zaznamenáno víc než 400 činných sopek. Povrch měsíce Europa je z velké části tvořen silnou vrstvou vodního ledu, pod kterým je dle předpokladů rozsáhlé moře a tím i eventuální možnost jednoduchých forem života. Měsíc Ganymed je největším měsícem sluneční soustavy, je dokonce větší než planeta Merkur. Je to další „ledový“ měsíc se zbrázděným povrchem od četných srážek s meteority. Kallisto má nejvíce kráterů pokrytých ledem. Všechny tyto měsíce, včetně vrchních vrstev plynného obalu Jupitera jsou kandidáty pro možný život v jeho nejprimitivnějších formách. Dokonce i absence kyslíku nemusí být pro vznik některých organizmu překážkou. Např. anaerobní organizmy kyslík k svému životu nepotřebuji. Energie,které je zapotřebí ke vzniku chemických reakcí nutných pro vznik organických látek je např. na naši planetě Zemi produkována rozpadem radioaktivních prvků. Avšak dalšími zdroji ke vzniku života potřebné energie může být na Jupiterových měsících tektonická činnost, četné nárazy meteoritů na jejích povrch, dále změny tlaku a teplot. Jedině snad nejbližší měsíc Io má ke vzniku života šance nejmenší vzhledem k působení obrovských slapových sil na jeho povrchu a značně silnému magnetickému poli působícímu v těsné blízkosti Jupitera. Zásluhou velké gravitace Jupitera byl nedlouho po vzniku slunečné soustavy doslova „ vyluxován „ okolní prostor od nebezpečných malých i větších toulavých asteroidů, které byly pohromou pro pučící život na Zemi. I v současnosti ještě Jupiter zachycuje většinu do naši sluneční soustavy zabloudivších balvanů ze vzdálenějších prostor soustavy. Přesto přibližně každých 100 let pronikne atmosférou na povrch Země velký meteorit, který nadělá v místě dopadu značné škody. Příkladem může být tzv.Tunguzský meteorit, který začátkem minulého století dopadl v sibiřské tajze, kde zcela zdevastoval okolní lesy desítky kilometrů od místa dopadu. Došlo k tomu naštěstí v řídce obydlené oblasti. Minimálně jednou za tisíciletí je však vysoká pravděpodobnost dopadu velkého vesmírného tělesa, schopného způsobit i vyhynutí života. Dnešní vyspělá kosmická technika již dovoluje vědcům a technikům sledovat dráhy pro Zemi nebezpečných asteroidů a s předstihem připravovat plány na odvrácení katastrofy. Již nyní existuji technické projekty na případné odklonění dráhy takového kosmického tělesa silnou raketou, nebo pomocí tzv.slunečného větru na jinou trajektorii, nebo jeho rozbití na více drobných, méně nebezpečných částí. V současné době
však můžeme jenom doufat, že v případě bezprostředního ohrožení Země bude i technická vyspělost na úrovni umožňující realizování těchto odvážných a náročných projektů. Saturn je jistě nejvděčnějším pozorovacím objektem večerní oblohy i pro laického pozorovatele vybaveného alespoň malým kukátkem. Je to další obrovská plynní (plynná ?) planeta o něco menší, než Jupiter, avšak složením prvků velice podobná. Průměr Saturnu činí téměř 10 průměrů zemských. V jeho atmosféře vanou větry ještě divočeji než je tomu na Jupiteru. Jeho překrásný prsten zaujal již Galilea, který jej pozoroval svým jednoduchým dalekohledem v 17.století. Avšak nevěděl, že se jedná o velkou skupinu prstenu mezi nimiž jsou větší nebo menší mezery (tzv.Cassiniho dělení). Prsteny jsou tvořeny prachovými a ledovými částicemi, kamením, ale i několikametrovými balvany. Průměr všech prstenů je kolem 240 tisíc km, jejich tloušťka však pohybuje jenom kolem sto metrů. V těsné blízkosti jednoho z prstenů si našel trajektorii dokonce jeden ze Saturnových menších měsíčků Enceladus, který nás však mimořádně zajímá přesto, že jeho průměr o málo přesahuje 500 km. Tento měsíček je obalen ledovým příkrovem pod nimž se předpokládá velké množství vody v tekutém stavu. Zdrojem jeho tepla jsou pravděpodobně velké slapové síly způsobené blízkým Saturnem. Na měsíčku byly zaznamenány kosmickou sondou Cassini obrovské výtrysky vodní páry a ledových krystalků. Voda pod ledovým povrchem Encelada je zřejmě dalším kandidátem pro vznik jednoduché formy života. Největším přirozeným měsícem Saturnu, z celkového množství přes 60 je Titan, který je zároveň druhým největším měsícem sluneční soustavy. Je také větší než planeta Merkur. Má hustší atmosféru než naše Země která je složena hlavně z dusíku a metánu. Je to zatím druhá planeta po našem Měsíci, na který bylo úspěšně uskutečněno přistání vědecké laboratoře. Výsadkový modul Huygens se odpojil od průzkumné kosmické lodi Cassini a přistal na jeho povrchu. Na Titanu byla objevena četná jezera z metanu. Nacházejí se tedy na něm minimálně dva klíčové komponenty života – voda a organické sloučeniny. U r a n je třetí největší plynní planetou, která je volným okem na hranici viditelnosti. Byl pojmenován podle řeckého boha nebes. Je nejstudenější planetou sluneční soustavy. Jeho hustá atmosféra je složená převážně z vodíku a helia, ale nachází se zde také v nezanedbatelném množství voda, metan, čpavek a další uhlovodíky. Nitro planety je nejspíše složeno z kamení a ledu. Je jedinou planetou která má osu rotace ve směru roviny jeho oběhu kolem Slunce, takže se vlastně po této fiktivní rovině vlastně „ kutáli“ kolem Slunce ve směru svého oběhu jednou za 42 let. Uran je další plynní planetou vlastníci méně zřetelný prsten a asi tři desítky měsíců. N e p t u n je další plynní obr, je však ze všech nejmenší a součastně je nejvzdálenější osmou planetou sluneční soustavy. Jeho průměrná vzdálenost od Slunce je asi třicetkrát větší (30 AU) než vzdálenost Země od Slunce. Je charakteristický modrou barvou, jehož příčinou je vyšší obsah metanu v atmosféře planety, v jichž (?) svrchních vrstvách jsou pozorovatelny skvrny jako v atmosféře Jupiteru, ale mnohem méně zřetelně. Jeho atmosféra je velice podobná atmosféře Uranu, podobné je to i se složení jejího jádra. Je pojmenovaná podle římského boha moří Neptuna. Spolu s Uranem vznikl pravděpodobně stejně jako jeho větší plynní bratři Jupiter a Saturn. Kolem Neptunu obíhají podobně jako u ostatních plynních (?) planet prstence. Je jich celkem pět. Jsou značně tmavé. Obíhá kolem něj nejméně 13 přirozených měsíců, z kterých je největší T r i t o n , který byl pojmenován po synu Neptuna – vládce moří. Na jeho kamenném povrchu se nachází značné množství zmrzlého dusíku a vodního ledu. Za Neptunem se nachází kamenná trpasličí planeta P l u t o se svým souputníkem Charónem, který má poloviční průměr Pluta . Pluto s Charónem tvoří soustavu obíhající kolem společného těžiště. Mimo Charónu má Pluto ještě další dva malé měsíčky.
Jeden jeho oběh kolem Slunce trvá 248 let. Povrch pluta je tvořen směsí kamení a ledu. Jeho velmi řídká atmosféra je tvořena metanem, dusíkem a oxidem uhličitým. Pluto byl v roce 2006 degradován z pozice řádné planety, neboť nesplnil jednu ze základních podmínek nově vytvořené definice planety. Neumí si totiž ve svém okolí sjednat pořádek a tak v blízkosti jeho dráhy se nachází různé kosmické „smetí“. Jeho dráha kolem Slunce je značně excentrická, která ve svém jistém úseku protíná dráhu Neptunu, takže se v té době pohybuje mezi Neptunem a Uranem. Jeho rovníkový průměr je 2.302 km, takže je menším tělesem než Merkur i náš Měsíc. V r. 2006 odstartovala směrem k Plutu vesmírná sonda New Horizons, která by měla v roce 2015 poskytnout více údajů o prostoru kolem Uranu a Neptunu. Slunce a celou sluneční soustavu obklopuje h e l i o s f é r a , což je zóna, kam až dosahují částice vyvrhované Sluncem. Místo, kde se tento tlak „slunečního větru“ vyrovnává s tlakem okolního vesmíru se nazývá h e l i o p a u z a . Tam je hranice naši sluneční soustavy a okolního vesmíru. O této hranici a její přesné vzdálenosti od Slunce ještě mnoho nevíme, ale víme, že se nachází někde za oběžnou dráhou Neptuna. Předpokládá se, že sahá do vzdálenosti až 100 astronomických jednotek od Slunce (sto násobků vzdálenosti Země od Slunce). Za Neptunem se vyskytuje tzv. K u i p e r ů v pás, v kterém bylo v posledních desetiletích objeveno dalších mnoho těles, velikostí se spíše blížících velikosti Pluta a stovky těles menších. Těchto transneptunických těles přibývá každým rokem velice rychle. Zřejmě se bude jednat o několik desítek tisíc objektů v průměru větších než 100 km. To byl také hlavní důvod k tomu, že došlo k rozhodnutí zavést zcela novou kategorii trpasličích planet, do které se svými vlastnostmi dostalo i Pluto. Jedněmi z těchto objektů jsou i planetky s názvem Sedna, Quaoar, Idiom, Eris. Tento pás je také domovem částí komet obíhajících kolem Slunce po značně protáhlých eliptických drahách. K o m e t y jsou slepence prachu s ledem, které se při svém přiblížení k Slunci odpařuji a plynné částice nechávají za sebou v podobě ohonu, který se zvětšuje v blízkosti Slunce.Při své zpáteční cestě směrem od Slunce pak svůj ohon tlačí před sebou. Kuiperův pás může sahat až do vzdálenosti 100 astronomických jednotek (AU), kde je předpokládaná hranice heliosféry. Tam by měla končit sluneční soustava a začínat převažování působení sil vesmíru. V něm se již pohybují dosavadní 4 vesmírné sondy vyrobené lidskou rukou Pioneer I a II i Voyager I a II , kam směřuje i sonda New Horizons, která by měla dráhu Pluta křížit v roce 2015. Ve vzdálenosti asi 1.000 astronomických jednotek, tj. 1.000 x 150 milionů km by měl začínat tzv. Oortův mrak, který je líhništěm značného počtu komet, které po nějakém vnějším, zatím neznámém impulzu jsou nasměrovány do vnitřku sluneční soustavy, kde je posléze Slunce svojí gravitací ukořistí. Komety se obecně, v určitých časových intervalech vracejí zpátky k Slunci, ale po několika desítkách nebo stovkách svých oběhů postupně ztrácí na své hmotnosti v důsledku vypařování svého převážně ledového jádra a tak ztrácejí na atraktivnosti pro pozemského pozorovatele. Ve své konečné fázi svého života se obvykle rozdrobí na menší kousky a posléze po své trajektorii putují prostorem jako meteorický roj, který když protne dráhu Země, tak způsobí průletem v Zemské atmosféře nevšední kosmické divadlo. My diváci pak spatříme na nočním nebi tzv. padání hvězd. Dle souhvězdí, z kterého tyto „létavice“ vylétají pak mluvíme o Perseidách, Leonidách apod. Ve skutečnosti však nevidíme letět jednotlivé meteory, ale pouze stopy ionizovaného plynu, které po sobě nechávají při průletu zemskou atmosférou ještě ve vysokých výškách nad Zemí. Nesmíme však zapomenout na skutečnost, že komety nebo jejich velké úlomky mohou život na naši Zemi ohrozit stejným způsobem jako velké meteority, mohou způsobit katastrofy obrovských rozměrů. Ve svých úvahách jsme se dostali na hranici 1.000 astronomických jednotek, tj. na vzdálenost tisíckrát větší, než je vzdálenost naši Země od Slunce. Tady však vesmír nekončí, spíše vlastně začíná, neboť nejbližší hvězda – stálice, svítící vlastním světlem je od nás vzdálená 4,3 světelného roku, což je vzdálenost, kterou světlo urazí rychlostí
300 tisíc km za sekundu za dobu jednoho roku. Pokud je vzdálenost Země od Slunce robná 1 astronomické jednotce, potom vzdálenost k nejbližšímu dalšímu slunci ve vesmíru je rovná asi 240 tisícímu násobku této vzdálenosti. Touto k nám nejbližší hvězdou je alfa v souhvězdí |Centauri. Hvězdy v každém souhvězdí jsou označeny písmeny řecké abecedy dle své jasnosti. Alfa je tedy nejjasnější hvězdou souhvězdí Centauri. Ve skutečnosti se jedná o trojhvězdu, takže pokud by měla svojí planetu, potom z jejího povrchu bychom viděli vycházet nad obzorem postupně tři různá slunce různých velikostí. Pokud by se s touto soustavou zrovna nyní něco nemilého přihodilo, tak se to zde na naši Zemi dovíme až po více než čtyřech létech. Tak dlouho k nám ta zpráva bude kosmickým prostorem letět. Můžeme to říci i jinak, podíváme-li se zrovna nyní na tuto hvězdu – toto k nám nejbližší slunce, pak se díváme na 4 roky starou událost. Díváme se do minulosti. Z Pluta k nám světlo letí „pouhých“ 5 hodin, z našeho Slunce jenom asi 8 minut. Posvítí-li si na nás nějaký kosmonaut z našeho Měsíce třeba kapesní svítilnou, my, zde na Zemi to zaregistrujeme třeba nějakým výkonným dalekohledem za něco málo přes jednu vteřinu. Takové jsou rozměry kosmických vzdálenosti. A to jsme se zatím zmínili jenom o vzdálenosti k prvnímu nejbližšímu slunci – k hvězdě v souhvězdí Centauri. Popsané vzdálenosti si můžeme ozřejmit v modelu, kde naše Slunce bude představovat hrachovou kuličku. Potom nejbližší slunce, tedy hvězda bude ve vzdálenosti asi 100 km. Všechny další, které vidíme na obloze a které přísluší k naši domovské Galaxii jsou mnohem dále. Z objektů v samotném centru naši Galaxie k nám světlo přichází až za neuvěřitelných 80 tisíc (?) roků. Veškeré okem i přístrojí pozorovatelné hvězdy se nám zdají na obloze nehybné, třeba i po padesáti letech. Ve skutečnosti se však všechny řítí kolem středu Galaxie většinou různými, vysokými rychlostmi. Jejich velká vzdálenost eliminuji jejich pohyb vůči nám, zdají se nám až na malé výjimky (Bernardová hvězda) statické – nepohyblivé, na rozdíl od planet naší sluneční soustavy. Jak jsme se již zmínili, všechny hvězdy viditelné okem i dalekohledy jsou součástí našeho galaktického světa – Galaxie o stovkách miliard hvězd zkoncentrovaných v jednom hvězdném seskupení – disku z centra kterého spirálově vybíhají čtyři ramena, dvě dlouhá a dvě kratší. Naše Slunce spolu se sluneční soustavou se nachází mezi dvěma rameny asi ve dvou třetinové vzdálenosti od jejího středu, kolem kterého obíhá spolu s ostatními hvězdami. Průměr našeho galaktického disku je asi 120 tisíc světelných let. Tloušťka disku je asi 2 tisíc světelných let. Střed a současně těžiště naši Galaxie gravitačně svazuje vše, co se v ní nachází, tedy prach, plyny i samotné hvězdy. Pro naši Galaxii se také ujal název Mléčná dráha, i když tento název by správně měl označovat pouze hustý pás hvězd viditelný na obvodu galaktického disku viditelného na tmavé obloze za jasných nocí. Centrum disku je v souhvězdí Střelce. Ve středu disku je masivní černá díra o hmotnosti mnoha miliard našich Sluncí. Jedná se o objekt s tak velikou hustotou a gravitačním působením, že z přímo z něho nemůže uniknout nic, ani světlo. Úniková rychlost z černé díry je totiž větší, než je rychlost světla. Černou díru ve vesmíru nám obecně může prozradit pouze okolní hmota, řítící se do černé díry a vyzařující přitom zoufalé výkřiky formou silného rádiového záření. V bezprostřední blízkosti černých der se čas zcela zastaví, přestane plynout. Tento jev se odvozuje z obecné teorie relativy, ze které vyplývá, že ve zvětšujícím se gravitačním poli plyne čas postupně pomaleji. V centru galaxie se nachází také největší množství mlhovin prachu a plynu, které jsou porodnicí nových hvězd. Předpokládá se, že kolem značné části hvězd existuji jejich vlastní planetární soustavy. V mlhovinách vznikají jádra protoplanetárních disků, které se vlivem gravitačního působení v jejich středu smršťují a jejich kinetická energie se proměňuje na energii jiného druhu, energii tepelnou. Po dosažení teploty kolem 10 milionů stupňů dochází v jádrech – budoucích hvězdách k zažehnutí termojadernému spalování vodíku na helium. Platí přitom pravidlo, že větší, masivnější hvězdy spaluji palivo rychleji a tím mají i kratší životnost. Při spalování vodíku na helium se jejich energetický rozdíl vyzáří formou záření. Životnost hvězd hmotnostně podobných našemu Slunci je přibližně 10 miliard let , stáří Slunce odhadujeme
na 4,7 miliard let, takže se v současnosti nachází těsně před půlkou svého života. Po proměně veškerého vodíku v nitru se hvězda opět vlivem převahy gravitace jeho jádra opět smrští, následně dochází k dalšímu zvýšení tlaku i teploty v jeho středu a tím i k zažehnutí dalšího stupně jaderné fúze, kdy se začíná spalovat helium. V jádru hvězdy postupně vznikají těžší prvky, ale jednotlivé etapy spalování se neustále zkracuji. V další etapě je jádro oproti obalu hvězdy značně hustější, obal se značně nafoukne a z hvězdy se stane rudý obr, který po zhroucení jádra v neutronovou hvězdu nebo černou díru obrovským termojaderným výbuchem vodíku v povrchových strukturách svůj obal rozmetá do širokého okolí. Zrodí se supernova. Kolem velkou rychlostí rotující neutronové hvězdy vzniká efektně vyhlížející planetární mlhovina. Hvězdy se však většinou nerodí osamoceně, častěji se rodí jako dvojčata, trojčata nebo jako vícenásobné systémy. V takových případech putují galaxií po složitých trajektoriích kolem společného těžiště. Někdy se sdružují do kulových hvězdokup, které jsou krásným cílem pro větší dalekohledy. Zatím jsme se zabývali pouze jediným velkým seskupením hvězd, prašných a plynných mlhovin a planetárními systémy. V blízkosti hranice naší Galaxie jsou dvě další velmi malé trpasličí galaxie ( Velké a Malé Magellanovo mračno). Nejbližší opravdu velikou galaxii pak nalezneme v souhvězdí Andromeda. I ta je však od naši Mléčné dráhy vzdálená víc než na 20 její průměrů (asi 2,5 milionů světelných let). Galaxie se podobně jako hvězdy vlivem gravitace shlukují do tzv. kup galaxií a tyto zase do nadkup. Na snímcích Hubbleovho vesmírného teleskopu jsou vidět pohromadě tisíce galaxií vzdálených i 10 miliard světelných let, což znamená, že vidíme jejich světlo které vzniklo před 10 miliardy léty. V té době ještě neexistovala naše Země, ani Slunce se sluneční soustavou. Stáří celého vesmíru i s jeho stovkami miliard galaxií je odhadováno na 13,7 miliard let. Tehdy velkým výbuchem (Big Bang) vznikl celý prostor vesmíru a veškerá jeho hmota byla soustředěna do nesmírně malého bodu. V tomto okamžiku se začal od nuly počítat čas. Předtím nic neexistovalo, neboť neexistoval čas. Po tomto obrovském výbuchu se začal vesmír formovat. Nastalo postupné rozpínání velice žhavé hmoty, tím i její ochlazování, posléze tvorba hvězd, spalování vodíku jadernou fúzi v jejích jádrech, v konečném důsledku čehož vznikaly i těžší prvky. Postupně vznikaly hvězdokupy a galaxie. Největší nejasnosti jsou kolem časů velmi blízkých t = 0 , v prvních zlomcích mikrosekund po velkém třesku, kdy ještě hmota neměla svojí dnešní podobu, neexistovaly atomy, ani jejich elementární části – elektron, proton a neutron. Nejsou zcela známé fyzikální procesy doprovázející velký třesk, okolnosti za kterých vznikaly elementární stavební kameny hmoty. Právě kvůli studiu těchto jevů byl zkonstruován obří urychlovač částic LHC u švýcarsko – francouzských hranic, za pomoci něhož se simulují podmínky, které nastaly těsně po velkém třesku. Při rychlostech blízkých rychlosti světla se budou srážet dva protichůdné neutronové paprsky s obrovskými energiemi. V současné době se pracuje i na jiných kontroverzních teoriích ohledně chápání podstaty hmoty, času a prostoru (teorie superstrun, kdy se teoreticky pracuje s časoprostorem až o deseti dimenzích). Žádná z těchto nových teorií však není zatím věrohodně doložená.
