Za meteorologickými balóny a Viktorem Hessem v Praze-Libuši
Sté výročí objevu kosmického záření Viktorem Franzem Hessem se slaví nejen v Ústí nad Labem, ale slavilo se i v Praze-Libuši.
Rakouský fyzik Viktor Franz Hess výrazně přispěl k objevu kosmického záření díky měřením, provedeným 7. srpna roku 1912 z koše balónu Böhmen, který startoval právě z Ústí nad Labem.
Tamní oslavy začaly už s měsíčním předstihem, když se 10. července v minipivovaru Na Rychtě začalo vařit speciální pivo Kosmik – pod odborným dohledem vedoucího ústecké pobočky Státního úřadu pro jadernou bezpečnost Čestmíra Berčíka.
Ústečtí muzejníci vybrali ze svých geologických sbírek dva kusy smolince, radioaktivní horniny z Jáchymova, kterým bylo pivo ve varně slavnostně ozářeno. Jak se na základě příslušných měření potvrdilo, radioaktivní záření z muzejního smolince bylo slabé a během slavnostního aktu nikoho neohrozilo. Vliv radioaktivity na pivo byl také jen symbolický. Ale byla tam: „Ta použitá uranová ruda dávala v deseti centimetrech asi 4 mikrosieverty za hodinu, což odpovídá kosmickému záření v nadmořské výšce 8 kilometrů nad zemským povrchem,“ prozradil Čestmír Berčík.
Pivo Kosmik mohli zájemci poprvé ochutnat 7. srpna odpoledne v Muzeu města Ústí nad Labem. Týž den brzy ráno se na Meteorologické observatoři v Praze-Libuši sešli zástupci organizátorů oslav stého výročí objevu kosmického záření – Muzea města Ústí nad Labem, Přírodovědecké fakulty ústecké Univerzity Jana Evangelisty Purkyně a ústeckého pracoviště Českého hydrometeorologického ústavu.
Právě z Prahy-Libuše vypouštějí meteorologové čtyřikrát denně balónovou sondu, která měří tlak, teplotu, vlhkost a umožňuje zjistit směr vzdušného proudění a sílu větru. Těmito informacemi pak meteorologové krmí své matematické modely. V úterý 7. srpna vypustili jednu sondu „nad plán”. Mělo to být právě v čase, kdy před sto lety z Ústí nad Labem odstartoval Viktor Franz Hess; přepočteno na středoevropský letní čas – v 7 hodin a 12 minut. Sonda byla při té příležitosti vybavena i přístroji na měření radioaktivního záření.
Víc nám přímo na místě prozradil Martin Motl z Aerologického oddělení Českého hydrometeorologického ústavu v Praze-Libuši:
„Pod meteorologickým balónem je zavěšená sonda na laně. K sondě je připojené radioaktivní čidlo. To lano, nebo spíše provázek, má asi 50 metrů. Radiosonda už v průběhu letu vysílá naměřená data a to znamená, že okamžitě můžeme kontrolovat, jestli měří to, co má měřit. Ve chvíli, kdy by měřila špatně, můžeme případně vypustit novou. Okamžitě po prasknutí balónu data zpracováváme a posíláme dál do světa. Sondy máme plněné vodíkem.“
Vodík je ovšem hořlavý, takže při plnění sondy musí meteorologové dbát velké opatrnosti. A při vypouštění koneckonců také: „Máme tady dvoje vrata – když fouká silný vítr, tak si můžeme vybrat, kterým směrem je lepší jít, protože balón nesmí praštit do zdi, jinak by nám praskl přímo na zemi. Po vypuštění je sonda vidět ještě desítky minut.“ K sondě s radioaktivním čidlem přivěsili meteorologové také padák, protože radiosonda po prasknutí balónu padá zpátky na zem.
Start meteorologického balónu odpočítal patron oslav, astronom a astrofyzik Jiří Grygar. Balónová sonda se pak velkou rychlostí vznesla vzhůru. Jediný zvukový efekt, který s tím byl spojen, obstarala odvíjející se šňůra se zavěšenou sondou. Pak už bylo vidět jen tichý, zmenšující se balón.
Na počítači, u kterého seděl vedoucí Aerologického oddělení Pavel Žárský začaly ihned automaticky naskakovat první údaje. Výšky 5 350 metrů, do které v roce 1912 Viktor Franz Hess s balónem Böhmen stoupal tři hodiny, dosáhla meteorologická sonda za pár minut:
„Všechno zatím vypadá dobře. Tady je příjem surových meteorologických dat – zelená čára je pokles tlaku s časem, červená profil teploty a modrá profil vlhkosti. Tady je sto procent a tady je nula, čili balón už se blíží nad veškerou vlhkost, která je dnes v atmosféře spodní vrstvy, i když okem žádný mrak vidět není. Tady vidíte dráhu balónu. Jde převážně na východ, fouká od západu. Momentálně je 13,5 kilometru daleko, ve 14. minutě letu. Tady, když se podíváme na editovaná meteorologická data, vidíte profil teploty a teploty rosného bodu a protože tady mám jen čtyři okna, tak jsem si sem dal rychlost větru a tady je radioaktivita, kde je barevně odlišená beta a gama, to fialové a světle zelené. Už začíná nárůst, čili možná se tam začíná uplatňovat kosmické záření. Do výšky 5 kilometrů je to opravdu jen těsně nad nulou, až později to začne narůstat a maximum je kolem 20. kilometru.“
Jak už víme, „mimořádná“ sonda ze 7. srpna měřila kromě radioaktivity i běžné údaje – teplotu, tlak a vlhkost vzduchu. Z takzvané barometrické formule dovedou pak meteorologové vypočítat i výšku, ve které se sonda nachází. A jak získávají údaje o rychlosti letu sondy a také o síle a směru větru? Podle Pavla Žárského velmi jednoduše:
„Měřením polohy pomocí GPS systému, kdy vlastně každou vteřinu měříme rozdíl příchodu signálu z navigačních satelitů. Z toho se potom vypočítává posun té radiosondy v prostoru a čase a ze změn vektoru se spočítá směr a rychlost větru. Balón momentálně stoupá rychlostí něco přes 6 metrů za vteřinu. Ta data jsou po vteřinách a editovaná každých 5 vteřin, čili celý ten algoritmus zhlazení, oprav atd. obsahuje vždy několikaminutový interval, ze kterých se potom vypočte reálná teplota, vlhkost, směr a rychlost větru. Jak jste ale viděli, tak ta sonda se pod balónem kýve, čili tam vzniká pendulum, které by se projevovalo jako 'falešný vítr' – jednou tam, jednou zpátky. Takže softwarově se to pendulum, ta zubatá křivka, zhlazuje, aby byl výsledek rovný.“
Každý meteorologický balón se nakonec dostane tak vysoko, že praskne. Bývá to ve výškách nad 30 kilometrů – v případě sondy ze 7. srpna to byly 34 kilometry – a sonda pak spadne dolů. Jak vysoké procento vypuštěných sond se nakonec dostane zpátky, k meteorologům z Libuše? I na to jsme se ptali Pavla Žárského:
Nemůže padající meteorologická sonda na zemi někoho zranit? A jak se tomuto nebezpečí předchází?
Na závěr nás vedle Viktora Žárského z Aerologického oddělení Českého hydrometeorologického ústavu v Praze-Libuši uklidňoval opět i jeho kolega Martin Motl.
Viktor Franz Hess v roce 1912 také při přistání nezpůsobil žádnou škodu. Pro obyvatele německé obce Pieskow byl přílet jeho balónu pouze nečekaným překvapením. Meteorologická sonda, vypuštěná v rámci oslav Hessova letu 7. srpna ráno z Prahy-Libuše, tak daleko nedoletěla. Skončila v polích u obce Dolní Kalná na Trutnovsku, asi osm kilometrů jižně od Vrchlabí. Další běh událostí měl takřka cimrmanovský nádech – dřív, než se sondu podařilo najít, přejel ji traktor. Její krátká historie tak vkusně zapadla do kontextu oslav.
7. srpna odpoledne byla totiž v Městském muzeu v Ústí nad Labem zahájena výstava Ústí ve službách vědy, která vedle Hesse připomíná i řadu dalších osobností, jejichž příběhy by potěšily i hodně zaryté cimrmanology. Žádný z nich přitom není vymyšlený. Po vernisáži si zájemci o vědu některé z těchto příběhů mohli připomenout i v muzejní kavárně, na besedě s historiky ústeckého muzea Václavem Houfkem a Martinem Krskem z cyklu Café Nobel, u sklenice „ozářeného“ piva Kosmik. Kruh se uzavřel. Další část oslav stého výročí objevu kosmického záření se v Ústí nad Labem chystá na začátek září.
Vysíláno v Planetáriu č. 34/2012, 18. - 27. srpna.
Přepis: NEWTON Media, a.s., redakčně upraveno.
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Vždycky jsem si přál ocitnout se v románu Julese Verna. Teď se mi to splnilo.
Václav Žmolík, moderátor
Tajuplný ostrov
Lincolnův ostrov nikdo nikdy na mapě nenašel, a přece ho znají lidé na celém světě. Už déle než sto třicet let na něm prožívají dobrodružství s pěticí trosečníků, kteří na něm našli útočiště, a hlavně nejedno tajemství.
