S výsledky doslova detektivního pátrání po tělese, které před rokem prolétlo oblohou u ruského Čeljabinsku, předstoupil před plný sál Velkého klubu plzeňské radnice Jiří Borovička z astronomického ústavu AVČR. Právě tým českých astronomů Pavla Spurného a Jiřího Borovičky určil jako první poměrně přesně dráhu a místo dopadu největšího meteoritu posledních desetiletí a se svými výsledky se dostal na stránky prestižního časopisu Nature.
Zpráva o pádu vesmírného tělesa 15. února 2013 v 9 hodin a 20 minut místního času u Čeljabinsku doslova obletěla před rokem svět. Mimo jiné proto, že průlet atmosférou zaznamenaly stovky kamer. V Rusku je totiž běžné, že mají řidiči v autě videokamery, jejichž záznam slouží v případě, že dojde k autonehodě či jiné pojistné události. Tyto kamery zaznamenaly dráhu bolidu na obloze z různých míst. Souhrnem nejzajímavějších záběrů svoji přednášku Jiří Borovička v Plzni zahájil.
Ovšem Čeljabinský meteor nebyl zdaleka první případ, kdy byl nějaký meteorit natočen na video. Například v roce 1992 prolétl nad východní částí USA bolid nazvaný později Peekskill. Natočil ho kamerou jeden z diváků amerického fotbalu přímo při zápase. Bylo přitom vidět, jak se rozpadl na jednotlivé úlomky. Podobná událost se stala i u nás v ČR v roce 2000 – pohotový kameraman zachytil, jak meteorit Morávka zalétl za střechu domu. V roce 2010 byl natočen bezpečnostní kamerou z Maďarska bolid Košice. A mezitím byl také zachycen ještě bolid Neuschwanstein v Německu v roce 2002. Ten byl zachycen nepřímo – někdo si natáčel krmelec, kde bylo možné sledovat náhlé prudké osvětlení místa. Všechny bolidy se na videozáznamech chovaly podobně.
„Bolidy, které jsem zde zmínil, byly podobné a Čeljabinský meteor z obecného hlediska nebyl až tak výjimečný. Co bylo nezvyklé, byl prachový oblak v atmosféře (většinou v atmosféře bývají jen menší stopy) a mohutná rázová vlna, která přišla se zpožděním několika minut a způsobila škody na budovách, zejména jejich oknech a dveřích. Dokonce se zřítila jedna zřejmě ne příliš pevná střecha. Při tom všem byli zranění lidé – především od skla a od padajících objektů,“ popisuje situaci po dopadu Jiří Borovička.
Mnohé videozáznamy ale ukázaly i zdánlivé maličkosti, které se do běžných zpráv včetně těch našich, nedostaly. Šlo většinou o reakce na rázovou vlnu, která přišla až s několikaminutovým zpožděním po vizuálním úkazu. Videa zaznamenala i paniku lidí, kteří nevěděli, co se děje, protože ne každý si dokázal spojit vizuální vjem na obloze s následnými ránami, které způsobila se zpožděním rázová vlna podobná té po průletu stíhačky. Lidé, kteří nevěděli, co se děje, se mnohdy běželi schovat.
V následujících dnech po dopadu začali lidé v jižních a jihozápadních oblastech od Čejlabinsku nacházet meteority. Bylo tam v té době tři čtvrtě metru sněhu, naštěstí nenapadl čerstvý sníh a obloha byla jasná, takže si lidé všimli neobvyklých dírek ve sněhu. Když pak začali hrabat a dostali se až na zemský povrch, našli drobné černé kamínky, tedy meteority. Většina měla velikost jen kolem centimetru. Jeden takový malý úlomek doktor Borovička na přednášku Hvězdárny a planetária Plzeň přinesl. Posluchači si jej mohli prohlédnout a dokonce i vzít do ruky. Dohromady našli lidé kolem Čeljabinsku bezprostředně po dopadu meteority o váze větší než 100 kilogramů. Další meteority pak byly nalezeny na jaře, když roztál sníh.
Hned druhý den po dopadu nahlásili lidé díru v ledu o průměru osm metrů na jezeře Čebarkul, které se nachází asi 70 kilometrů západně od Čeljabinsku. První, kteří na ni upozornili, byli rybáři – viděli totiž, že do jezera něco dopadlo a pak se zvedl oblak páry. Poté přivolaní vědci zjistili, že na kraji díry v ledu se nacházejí malé kousíčky meteoritu. Bylo zřejmé, že sem dopadl meteorit. Ten byl ale nalezen a vyloven až 16. října, tedy po osmi měsících. Vážil 654 kg. Později se ukázalo, že dopad zachytila jedna z bezpečnostních kamer na břehu jezera. Vyzdvižení nebylo jednoduché, i když je jezero jen 10 metrů hluboké – meteorit byl pod asi 12 metrů silným nánosem bahna.
Nejčastější typy meteoritů: 94% meteoritů, jejichž pád byl pozorován, je kamenných, jen 5% je železných a 1% jsou smíšené. Z těch kamenných tvoří většinu (86%) chondrity, z toho 80% jsou jen „obyčejné“ chondrity.
Průlet meteoru zachytily různé přístroje a právě na údaje z nich se astronomové zaměřili nejvíce. Zjišťovali infrazvukové záznamy, protože infrazvuk se šíří na vzdálenosti až desetitisíce kilometrů. Rázová vlna rozechvěla Zemi, což zachytily seismické stanice. Prachovou stopu zachytilo několik družic. Čeští astronomové z Ondřejova se o jev od počátku zajímali. Měli už zkušenosti z jiných meteorů. Vycházeli přitom hlavně z videozáznamů, které byly volně dostupné na internetu.
„V prvním týdnu po jevu jsme používali kalibraci pomocí Google Earth, později jsme získali spolupracovníka, který nám dělal kalibrace pomoci hvězd přímo na místě. I Když máte video, potřebujete vědět, ze kterého místa bylo natočeno a pak také výšky nad obzorem a azimuty jednotlivých bodů na dráze bolidu. Běžně se při pozorování meteorů používají ke kalibraci hvězdy, na videozáběrech z Čeljabinsku ale žádné hvězdy nebyly, protože těleso polétlo oblohou brzy po východu Slunce,“ popisuje metody výpočtu dráhy tělesa Jiří Borovička. „Napřed jsme na družicových mapách museli vyhledat místo, odkud bylo video pořízeno, pak jsme z toho místa změřili směry k budovám a podle délky toho stínu určili výšky budov a tím získali i úhlové velikosti budov z daného místa,“ popisuje práci na určení dráhy meteoru Jiří Borovička. Další možností bylo použít vzdálené objekty na horizontu. Z map na Google Earth lze kopce identifikovat a tak určit jejich souřadnice. Po prvním týdnu se objevilo několik výpočtů drah, z nichž se právě dráha vypočtená českými vědci ukázala jako nejbližší té skutečné. Již 23. února 2013 publikoval tým českých astronomů své vypočtené místo dopadu v jezeře Čebarkul i s odhadem hmotnosti meteoritu kolem 500 kg. „Na základě televizní reportáže, kterou z Ruska vysílala Česká televize, se nám z Ruska ozval pan David Částek, technik, který tam v tu dobu pobýval, a přímo bolid zažil – světlo i tlakovou vlnu, která rozbila všechna okna,“ popisuje cestu k získání dalších potřebných informací Jiří Borovička. „Požádali jsme ho, aby udělal noční kalibrační snímky, což se mu podařilo. Další tři snímky jsme získali od kolegyně Olgy Popové z Ruska. Pan Částek vždy dojel na místo, na stativ umístil fotoaparát a vyfotografoval tu samou scénu jako na záběrech průletu bolidu, ovšem s hvězdami na obloze,“ dodává český astronom. Hvězdy definují dobře souřadný systém, pomocí něhož lze určit souřadnice bodů budovy z denních záběrů při pádu bolidu. „S pomocí těchto kalibračních fotografií jsme pak na základě složitých výpočtů určili dráhu bolidu a některé další parametry, které jsme publikovali v listopadu roku 2013 v časopise Nature,“ komentuje skromně velký úspěch českého týmu astronomů Jiří Borovička. Další článek kanadských astronomů v časopisu Nature určoval energii a velikost tělesa. Třetí článek s výsledky týmu Olgy Popové vyšel v časopise Science. Kromě toho byla publikována ještě řada dílčích článků o dalších aspektech tohoto bolidu. Vědcům se podařilo shromáždit poměrně velké množství údajů o celé události:
Světelná dráha bolidu byla celkem více než 270 kilometrů dlouhá, poprvé byl pozorován ve výškách kolem 95 kilometrů, když měl rychlost cca 19 km/s a sklon dráhy k povrchu Země asi 18° , což byl poměrně vodorovný let. Hlavní úlomek pohasl ve výšce asi 12,5 kilometru při rychlosti asi 3 km/s . To vše trvalo jen asi 16 sekund. Letěl zhruba od východu k západu asi 40 kilometrů jižně od Čeljabinsku.
K určení energie bolidu se používaly hlavně infrazvuky. Na světě existuje síť infrazvukových stanic, která slouží k monitorování případných jaderných výbuchů. Tyto stanice jako „vedlejší produkt“ detekují bolidy a Čeljabinsk byl vůbec největší signál, který stanice fungující od roku 1994 zaznamenaly. Jedna stanice na Aljašce jej dokonce zaznamenala třikrát, jak jeho zvuková vlna obletěla zeměkouli (jeden oběh za asi 23 hodin). „Kombinací dat z družic a seismických stanic byla celková energie bolidu určena na 500 (+/-100) kt TNT, což je ve srovnání s 15kt TNT, které měla atomová bomba v Hirošimě, je přibližně 30 krát více. Z energie a rychlosti jsme mohli spočítat počáteční hmotnost planetky kolem 12 tisíc tun a průměr kolem 19 metrů, což je balvan velikosti kamiónu s přívěsem,“ popisuje původní těleso Jiří Borovička.
Co ale způsobilo rázovou vlnu? První příčinou může být nadzvukový pohyb, podobně jako při průletu stíhačky, druhou pak rozpad samotného tělesa – v tom případě má zvuková vlna kulový tvar. Z videozáběrů bylo zjištěno, že v Čeljabinsku bylo asi 10% z 5000 oken prasklých, 40% budov bylo poznamenáno, celkem bylo zraněno 1613 lidí, 112 z nich bylo hospitalizováno. Většinu zranění způsobilo sklo či padající předměty. Jen 2 lidé byli těžce zraněni, naštěstí ale nebyl nikdo usmrcen.
Při vzdálenosti pozorovatele více než 100 kilometrů byl bolid jasnější než Slunce, v maximu ze vzdálenosti kolem 30 kilometrů byl až 30krát jasnější než Slunce, takže se na něj nebylo možné dívat přímo. Nejjasnější byl bolid ve výšce 30 kilometrů nad zemí. Po totálním rozpadu celé asi devatenáctimetrové planetky ve výšce 39-30 kilometrů bylo 95% hmoty přeměněno na prach nebo drobné úlomky. Po tomto rozpadu zůstalo 10-20 drobnějších balvanů o rozměrech 1-3 metry. Ale i ty se poté začaly rozpadat. Největší kus vylovený z jezera měl jen asi tři čtvrtě metru. Rozpad byl způsoben zřejmě prasklinami po předchozích srážkách s jinými planetkami. „To bylo naše štěstí, že se planetka takto rozpadala a nepronikla blíže k zemi,“ uvedl Jiří Borovička. „Zajímavé je, že úlomek, který letěl zpočátku vepředu, se po cestě rozpadl a zabrzdil, a jiný, který byl původně menší, se nerozpadl a dolétl nejdále. To byl ten největší nalezený,“ poznamenal vědec.
Účastníci přednášky mohli také porovnat výpočty dopadu hlavního úlomku se skutečným místem dopadu na mapě. „Vypočtených míst dopadu bylo několik podle toho, jakou jsme do poslední fáze volného pádu použili rychlost větru. Použili jsme data ze dvou meteorologických stanic vzdálených asi 200 kilometrů a dva modely větru, takže výsledná 4 místa se lišila až o1000 metrů, nejbližší z nich však bylo jen 200 metrů od skutečného místa dopadu,“ komentoval výsledek výpočtu Jiří Borovička.
Prachový mrak, který se po dopadu v atmosféře vytvořil a díky větru začal pohybovat, během čtyř dnů obkroužil zeměkouli. Zaznamenaly ho družice. „Tento prachový prstenec byl pozorován z družic několik měsíců, ale jistě si dovedete představit, kdyby na Zemi dopadlo nějaké větší těleso a rozprášilo se v atmosféře, že by to velice brzo mohlo ovlivnit sluneční záření na velké části zemského povrchu,“ varoval Jiří Borovička.
Jak často může k takovým úkazům docházet? „Vše nasvědčuje tomu, že je kolem Země nadbytek těles velikosti 10-50 metrů a to jsou tělesa, která se pozorují nejhůře, protože takto malá tělesa se špatně pozorují dalekohledy. Statistika těchto těles i jejich bolidů je malá. Ve srovnání s tzv. Tunguzským meteoritem (1908, 10Mt TNT) je Čeljabinský hned na druhém místě, i když infrazvukovými detektory byl pozorován ještě jeden úkaz nad Indickým oceánem v roce 1963, o kterém se přesně neví, co to vlastně bylo. Jeho energie byla 1,5 Mt, a pokud to byl bolid, tak byl druhý v pořadí. Tunguzský meteorit zpustošil oblast o rozměrech přibližně 60 x 40 kilometrů. Kdyby se něco podobného stalo přímo nad Čeljabinskem, byla by to katastrofa,“ říká Jiří Borovička.
Jak je možné, že čeljabinská planetka přišla zcela nečekaně? Proč nebyla objevena ještě před srážkou se Zemí? „Když jsme spočítali dráhu Čeljabinské planetky ve Sluneční soustavě, tak jsme zjistili, že je velice podobná dráze jiné mnohem větší planetky číslo 86 039 o průměru asi dva kilometry. Když jsme zjišťovali, jaká je pravděpodobnost, že planetka Čeljabinsk bude mít dráhu podobnou takto velké planetce jen díky náhodě a nebude s ní souviset, vyšlo, že je to jen 1:10 000! To vedlo k hypotéze, že planetka 86 039 se „nedávno“, tedy asi tak před méně než sto tisíci lety, srazila s jinou planetkou a při této srážce byla z jejího povrchu vyražena,“ uvedl Jiří Borovička. Možná, že podobné „nedávné“ srážky mohou být důvodem toho, že je v okolí Země více planetek rozměru 10-50 metrů, než by odpovídalo dlouhodobé rovnováze. Hlavním důvodem, proč se lidé o té čeljabinské nedověděli, je, že přiletěla směrem od Slunce, kde je přesvětlená obloha, takže ji nelze zpozorovat. „I kdybychom tuto část vesmíru pozorovali, byla by planetka pozorovatelná jen asi dva týdny před dopadem na Zemi. Dalekohledy jsou zaměřeny na větší planetky a neprohlížejí oblohu tak často, takže šance, že se dalekohled podívá do místa, odkud letí planetka, je jen několik procent. Z toho vyplývá, že nejsme moc dobře informováni o srážkách tohoto typu,“ upozorňuje Jiří Borovička.
Jak se takovým událostem jako v Čeljabinsku bránit? Je možné je objevit několik dní až týdnů před dopadem, což už se dvakrát stalo, ale byla to otázka náhody. Prokázalo se, že i během krátkých pozorování je možné dopředu vypočítat místo, kam těleso dopadne. Pak by mohlo být např. varováno obyvatelstvo, aby čekalo rázovou vlnu, kterou v Čeljabinsku nikdo nečekal. V případě očekávaného pádu většího tělesa by bylo možné obyvatele evakuovat. Za tímto účelem připravuje univerzita na Havaji projekt ATLAS (Asteroid Terrestrial Impact Last Alert System). Mělo by jít o dva poměrně malé dalekohledy, které by měly během 1-2 dnů prohlédnout celou noční oblohu a přibližující se planetky včas objevit. Ze Země je ale pozorovatelných asi jen 60% oblohy, zbývající část oblohy by bylo nutné pozorovat družicemi.
„Planetky o průměru 20 metrů opravdu jsou nebezpečné a může jich být víc, než se myslelo,“ varuje Jiří Borovička. „Nebezpečí tkví i v tom, že by dopad bolidu mohl být zaměněn s vojenským útokem,“ dodává český astronom. „Bát se, že nás v nejbližší době nějaká planetka zasáhne, ale nemusíme. Je ale třeba být ve střehu a všechny nebezpečné planetky včas objevit,“ uzavřel svoji přednášku ve Velkém klubu plzeňské radnice Jiří Borovička z Astronomického ústavu Akademie věd ČR.
RNDr. Jiří Borovička, CSc. (*1964) vystudoval astronomii na Matematicko-fyzikální fakultě Univerzity Karlovy v Praze, kde také pod vedením předního odborníka na meteory Zdeňka Ceplechy obhájil svoji kandidátskou práci. Zabývá se fyzikou průletu meteorů zemskou atmosférou, ale také strukturou a chemickým složením meteoroidů. Objevil nízko a vysokoteplotní složky záření meteorů. Věnoval se také tzv. záření dlouhotrvajících stop meteorů – u něj objevil 3 fáze jeho vývoje, které mohou trvat až desítky minut. Zásadní měrou se podílel na analýze pádu meteoru Morávka v roce 2000 a spolu s RNDr. Pavlem Spurným, CSc., na určení dráhy a dopadu Čeljabinského meteoru v roce 2013. V minulosti se zabýval gama záblesky a ještě jako amatérský astronom proměnnými hvězdami (byl jedním z nejlepších vizuálních pozorovatelů proměnných hvězd).
Související články:
Nad Ruskem explodoval bolid, způsobil velké škody
Vylovena hlavní část Čeljabinského meteoru
Vědci nalezli mateřské těleso Čeljabinského meteoritu
Minislovníček: Tektity
Příští přednáška:
5.3.2014 – Milan Halousek – Ohlédnutí za kosmonautikou v roce 2013 a její výhled na rok 2014
Přednášky probíhají až na výjimky vždy ve středu, dvakrát do měsíce ve Velkém klubu plzeňské radnice
