Kolik má Země měsíců?

27. říjen 2002
Planetárium
Nejstarší obří černá díra může astronomům pomoct pochopit temné období vesmíru|foto: Robin Dienel / Carnegie Institution for Science

Rozhovor s Marcelem Grünem, ředitelem Planetária a Štefánikovy hvězdárny v Praze, o povaze zvláštního tělesa J002E3.

Vnější planety naší sluneční soustavy se pyšní celým hejnem oběžnic. Mohou si je dovolit, jsou to skuteční obři. Od Marsu ke Slunci však měsíců ubývá. Mars má dva trpasličí průvodce, Země jednoho velkého; Venuše a Merkur se musí obejít úplně bez souputníků. Ve vesmíru si ale nemůžete být nikdy ničím jisti. A tak se svého času diskutovalo o tajemném (a neexistujícím) průvodci Venušině, spekulovalo o údajné záhadné povaze Marsových měsíců a letos na podzim přišla na přetřes samotná Země. Může za to amatérský astronom Bill Yeung z Arizony, známý objevitel několika asteroidů a komet. 3. září letošního roku si při pozorování hvězdné oblohy povšiml neznámého rychle letícího objektu, o kterém se až do té doby nic nevědělo. Těleso dostalo označení J002E3. Vzápětí se začalo spekulovat, co je ono těleso vlastně zač a odkud se vzalo. První úvahy byly, že je to asteroid, ale pak nabrala celá záležitost trochu jiný směr. Jak se případ vyvíjel dál, vám už prozradí Marcel Grün.

J002E3
Po několika dnech pozorování se ukázalo, že se ten poměrně slabý objekt nepohybuje kolem Slunce, jak by tomu u správné planetky mělo být, ale kolem Země. Navíc po velmi vzdálené dráze, s periodou oběhu kolem 50 dní; ten výpočet se pak trochu zpřesnil. Na první pohled bylo pravděpodobné, že se nejedná o planetku, ale o nějaké standardní kosmické smetí. Toho máme na oběžné dráze kolem Země bohužel hodně. Jsou to nepotřebné a nefunkční družice nebo jejich části a především poslední stupně nosných raket. Takových objektů je v této chvíli na oběžné dráze kolem Země sledováno dobrých 8000, zatímco těch funkčních je jen kolem tří nebo čtyř set. Dnes už je samozřejmě snaha to kosmické smetí omezovat, neumisťovat ho na oběžnou dráhu, ale v minulosti to nebylo technicky možné. A tak máme z minulých desetiletí kolem Země docela slušnou skládku, přímo technické smetiště. Tělesa, která jej tvoří se většinou pohybují po stejných drahách, po nichž se pohybovaly ještě jako funkční družice a nebo lodi a tyto jejich dráhy jsou víceméně stabilní. U tělesa J002E3 se však ukázalo, že jde o objekt na dráze poměrně nestabilní a dost zvláštní. Zemi se může přiblížit nanejvýš na vzdálenost asi 250-300 tisíc kilometrů; když je Zemi nejvzdálenější, nachází se asi třikrát dál, než náš Měsíc. Astronomové pochopitelně pátrali po nějakých změnách jasnosti, které by mohly ukázat třeba to, že jde o nepravidelně se otáčející válcovité těleso. Nic takového se nezjistilo. Už v té době Dr. Marsden, jeden z předních znalců planetek prohlásil, že šance, že se jedná o přirozený satelit je jen nepatrná; to, že se ho do té chvíle nepodařilo plně identifikovat, ještě neznamená, že nepochází ze Země.

Znamená to, že onen záhadný objekt, o němž se už vědělo, že je s největší pravděpodobností umělého původu byl spojován dokonce i s mimozemšťany?

Objevily se samozřejmě nejrůznější nápady, co by to mohlo být. Asi nejlákavější je představa, že by to byli mimozemšťané ve svém podivném létajícím talíři. Astronom Paul Chodas z JPL (Jet Propulsion Laboratory v Pasadeně je výzkumná instituce, která je součástí NASA. Pozn. F. Velinský.) komentoval tuto hypotézu zajímavě a vtipně: pokud jsou za tím mimozemšťané, tak to musí být hodně špatní piloti, protože to těleso se ocitlo na velice chaotické dráze. Ta se navíc pod vlivem Slunce a Měsíce neustále mění. Takže bylo jasné, že to není žádný létající talíř, žádné pilotované těleso - a ani žádná planetka.

A oč tedy jde doopravdy?

Pomohla nám naštěstí spektrální analýza. Asi 12. září se astronomům z Arizony podařilo získat spektrum objektu. Výsledek byl jednoznačný. Barevné podání se podobá bílému oxidu titaničitému a ten se používal do nátěru na úpravu posledních stupňů raket Saturn V, které se zase, jak známo, využívaly pro lety k Měsíci. Odhad byl, že to těleso neobíhá kolem Země příliš dlouho a že se na geocentrickou dráhu dostalo z dráhy kolem Slunce, tedy heliocentrické. Na ní bylo patrně od počátku 70. let, a to až do letošního jara, do dubna či května. Pak teprve přešlo na dráhu geocentrickou, tedy kolem Země. Ani na ní nezůstane dlouho, jak už dneska víme, protože někdy v polovině příštího roku nás to těleso zase opustí. Je to tedy sice v současnosti družice Země, nikoliv však přirozená, ale umělá - a ještě navíc ryze dočasná. (Animaci minulé i budoucí dráhy objektu J002E3 najdete ZDE.)


Logo
Logo|foto:Český rozhlas

Víme už tedy, že objekt J002E3 je s největší pravděpodobností pozůstatkem po jedné z měsíčních misí amerického programu Apollo. V jeho rámci se na přelomu 60. a 70. let minulého století prošlo po povrchu Měsíce celkem dvanáct astronautů ze šesti měsíčních expedic. Program Apollo byl ukončen v roce 1972. Ze které mise pochází náš dočasný souputník?

Je to skutečně trochu detektivka. Kdyby šlo opravdu o těleso ze samého počátku 70. let, muselo by jednoznačně jít o poslední stupeň Apolla 14. Ty poslední stupně sledovaly vždycky dráhu kosmické lodi Apollo až k Měsíci a většinou byly naváděny tak, aby dopadly na jeho povrch a trochu Měsíc rozezvučely, jako když klepnete do zvonu. To se samozřejmě vědecky zkoumalo a zpracovávalo seismometry, které byly na povrchu instalovány v laboratořích ALSEP. Bohužel, poslední stupeň rakety Saturn V Apolla 14 S-IVB na Měsíc dopadl. Je tady ale jiný případ. Poslední stupeň S-IVB Apolla 12 se k povrchu Měsíce navést nepodařilo. Apollo 12 startovalo sice už v listopadu roku 1969, ale ta nepřesnost není zase až tak velká. S největší pravděpodobností, nikoli však stoprocentní jistotou, tedy dnes můžeme říci, že to byl právě zmíněný stupeň S-IVB, který se během mise Apolla 12 omylem, pro chybu v manévru vydal na cestu kolem Slunce. Každopádně je zřejmé, že ta nová ozdoba naší planety nebude mít dlouhého trvání. Pomineme-li nepatrnou šanci, že se příští rok dodatečně střetne s Měsícem, vrátí se zřejmě na svou dráhu kolem Slunce, aby se posléze, po nějakých třech desetiletích opět přiblížila k naší Zemi. Možná se pak stane turistickou atrakcí nebo bude možná opět prohlášena za nový měsíc Země. Škoda, že umělý.

Jsou známé nějaké podobné příběhy umělých těles, která se ocitla mimo emskou přitažlivost a zase byla znovu zachycena?

O takových případech zatím nevíme. Ale stává se, že těleso, které se pohybuje po dráze kolem Země, posléze přejde na dráhu heliocentrickou. To je třeba případ sondy Clementine. Víme také nejméně o dvou objektech, které byly zpočátku považovány za planetku, pohybující se po dráze kolem Slunce, aby se posléze ukázalo, že jsou to umělá kosmická tělesa. Takže - je to sice první případ, ale nic tak úplně překvapivého.

Jak dochází k podobnému předávání oběžnic mezi tělesy?

To těleso se samozřejmě musí dostat do vhodného místa v prostoru jak vůči Zemi, tak vůči Slunci. Takovým vhodným místem je oblast, kde se gravitační síly Země a Slunce navzájem vyrovnávají. Těleso, kterému říkáme J002E3, se právě do takového místa dostalo někdy v dubnu nebo květnu letošního roku. (Jde o tzv. lagrangeovské nebo také librační body. Ještě o nich bude řeč. Pozn. F. Velinský.)

Vraťme se ještě jednou k otázce přirozených oběžnic Země. Měsíc je tu odedávna. Existence případných dalších souputníků naší planety se jistě přetřásala ve vědeckých i novinářských kruzích mnohokrát; nejen letos v září, v souvislosti s případem tělesa J002E3?

Poctivě řečeno, takové těleso, o jakém snil i Jules Verne, těleso, které by bylo druhou oběžnicí naší planety hledají astronomové už dlouhou dobu. Mezi první "druhé průvodce" naší Země patří zřejmě objekt, objevený ředitelem hvězdárny v Toulouse Fredericem Petitem v roce 1846. Objekt byl v březnu onoho roku spatřen hned třemi pozorovateli. Petit na základě získaných záznamů rychle spočítal, po jaké dráze se pohybuje a zdálo se, že jde opravdu o přirozenou družici Země. Bohužel, nebylo tomu tak. Druhý satelit Země se sice stal značně populární, ale jeho existence nebyla nakonec potvrzena. Seriózním hledáním další možné družice Země se počátkem 20. století zabýval mimo jiné i americký astronom E. Ch. Pickering, který nalezl také třeba devátý Saturnův měsíc Phoebe. Ale jeho teoretické závěry byly jednoznačně negativní. Kdyby se na oběžné dráze ve výšce několika set kilometrů pohybovalo těleso o velikosti třeba i jen několika metrů, viděli bychom ho jako jasný bod. Takové těleso nalezeno nebylo. Je tu jen Měsíc. Žádné další velké těleso v okolí Země neexistuje. Ale to neznamená, že jsme ve vesmíru sami. Naše planeta může dočasně hostit jakékoliv menší těleso, které se k nám dostane stejným způsobem jako onen poslední stupeň S-IVB z heliocentrické dráhy podobné dráze naší Země.

Existuje dokonce asteroid, označovaný za jakousi "souběžnici" Země; jindy dokonce přímo za oběžnici, či druhý měsíc naší planety. Přesto o měsíc nejde. Proč je v té terminologii takový zmatek?

Je to takový zvláštní společník; planetka, která má číslo 3753 a podivné jméno podle mytického prapředka Piktů, keltské kmenové skupiny a praobyvatel Skotska. Jmenuje se Cruithne. (Anglicky se to vyslovuje "kru-ín-ja". Žádná speciální česká výslovnost pokud vím neexistuje. Pozn. F. Velinský.). Nepohybuje se kolem Země, ale kolem Slunce. Dalo by se říci, že kolem něj obíhá spolu se Zemí, ale pohybuje se přitom takovým způsobem, že zůstává stabilní a nemůže se s naší planetou srazit. Každých 385 let se ocitá v bodě, kdy je Zemi nejblíže, ve vzdálenosti asi 15 milionů kilometrů. Naposledy se nám planetka Cruithne takto přiblížila v roce 1900 a další podobné přiblížení nás čeká někdy kolem roku 2285. Mezitím se ovšem může vzdálit až na několik set miliónů kilometrů. Má totiž velmi výstřednou dráhu s poměrně velkým sklonem k rovině ekliptiky, tedy k rovině oběžné dráhy Země kolem Slunce. Průměr planetky Cruithne je asi 5 kilometrů. Není vyloučeno, že podobných průvodců má naše Země ještě mnohem víc. Tyto planetky zřejmě obíhají po své dráze už po několik milionů a možná i desítek milionů let; nikoliv však věčně. Bylo by tedy načase, abychom se začali zajímat o planetky nejenom z hlediska jejich možné srážky se Zemí, ale i z hlediska jejich využitelnosti pro pozemské hospodářství. Právě takovéto planetky na poměrně stabilních drahách, které jsou spoluoběžnicemi naší Země kolem Slunce, by pro nás mohly být zdrojem mnoha cenných kovů a případně dalších surovin.

A jak je to tedy vlastně s tou planetkou podivného názvu Cruithne? Kolem Země neobíhá, ale má zčásti stejnou dráhu. Jak je možné, že jen zčásti? Může za to existence lagrangeovských nebo také libračních bodů, ve kterých panuje rovnováha mezi gravitační silou planety (v tomto případě Země) a gravitační silou Slunce. Je jich celkem pět. Tři z nich se nacházejí na pomyslné přímce, vedené Sluncem a planetou. Jeden mezi nimi, druhý na opačné straně planety a třetí na opačné straně Slunce. Zbylé dva librační body se nacházejí ve vrcholech rovnostranných trojúhelníků, jejichž základnu tvoří spojnice planety a Slunce. Dráha planetky Cruithne vede po dráze Země pouze mezi těmito dvěma libračními body, pochopitelně okolo Slunce a zároveň přes třetí librační bod, který leží na jeho opačné straně. Pokud si to nakreslíte na papír, zjistíte, že dráha planetky má tvar jakési podkovy. Podkovy, jejíž orientace v prostoru se pochopitelně neustále mění. Tak jak Země obíhá Slunce, pohybují se i librační body a s nimi se posouvá i dráha planetky Cruithne. Slunce tedy obíhá, Zemi nikoliv. Ale její pouť prostorem je na naší planetě bezprostředně závislá. Pokud je to na vás opravdu složité, na internetu lze najít jak nákres dráhy planetky, tak i její animaci (viz Dodatky). Jak už bylo řečeno, těles s podobnou zvláštní podkovovitou dráhou může být v naší sluneční soustavě víc. Jen je objevit.

Frederik Velinský
Foto: NASA. Repro: Jules Verne - Ze Země na Měsíc.

DODATKY PRO TY, KTEŘÍ CHTĚJÍ VĚDĚT VÍC:

Použité články, odkazy
J002E3
Amatérský astronom možná našel další Měsíc Země.
Pavel Koten: Nový "měsíc" je pozůstatkem éry Apollo.
Robert Roy Britt: Newfound Object Orbiting Earth is Likely Apollo Junk.
Paul Chodas, Steve Chesley: New Clues in the Continuing Detective Story of J002E3.
Cruithne (včetně animací dráhy)
Cruithne - podivný společník Země.
Robin Lloyd: More Moons Around Earth? It's Not So Loony.

autoři: frv , Marcel Grün
Spustit audio
Jak nás naladíte na DABu

Více z pořadu

E-shop Českého rozhlasu

Starosvětské příběhy lesníků z časů, kdy se na Šumavě ještě žilo podle staletých tradic.

Václav Žmolík, moderátor

ze_světa_lesních_samot.jpg

3x Karel Klostermann

Koupit

Komplet obsahuje dva šumavské romány Ze světa lesních samot, V ráji šumavském a povídkový soubor Mrtví se nevracejí z pera klasika české literatury Karla Klostermanna (1848 - 1923), který tomuto kraji zasvětil celé své dílo.

Zprávy z iROZHLAS.cz