Vesmír je jedno úžasné miesto a niekedy sa ťažko nachádzajú vhodné slová, ktoré sa aspoň čiastočne dokážu priblížiť k jeho popisu. Nádherný, tajomný, neprebádaný, zvláštny, nebezpečný, tvorivý, deštruktívny, obrovský, nekonečný, rozľahlý – to je len zopár trefných a pravdivých prívlastkov, ktoré mu ľudia dávajú od dávnych čias, keď sa noc čo noc dívali na nočnú oblohu a predstavovali si, že to čo vidia je akýsi namaľovaný strop, tie blikajúce svetielka sú len ďalšie ohne, okolo ktorých sedia ľudia, nemennosti a večnosti vesmíru. Od týchto predstáv sme sa za posledné storočie prepracovali k takým poznatkom, ktoré otriasli všetkými doterajšími predstavami, ktoré sme o vesmíre mali. Mnohí významný vedci ako Ptolemaios, Galileo, Kopernik alebo Kepler postupom času a s dokonalejšími prístrojmi a meraniami prichádzali na to, že to, čo sa odohrávalo nad ich hlavami má oveľa hlbší a diametrálne odlišný význam, ako boli dlhodobo zaužívané predstavy. Až vedci v 20. storočí prišli na to, že vesmír je oveľa väčší ako si vie ktokoľvek predstaviť. S rozvojom a technickým pokrokom sa za posledných 100 rokov urobil vo výskume vesmíru taký posun vpred, aký nemá obdobu v celej doterajšej histórii existencie druhu homo sapiens sapiens. A to všetko vďaka neustálej túžbe po poznaní, objavovaní a snahe pochopiť svet okolo nás. V nasledujúcich desiatich dieloch by som vám chcel priblížiť niektoré z tajomstiev a krás vesmíru, ktoré môžete vidieť prakticky každý jeden deň. A stačí len tak málo – otvoriť si večer okno na vašom príbytku, prípadne vyjsť von, kde je dostatočná tma.
Na začiatok si však povieme niečo o objekte, ktorému vďačíme za to, že tieto tajomstvá môžeme vidieť. Máme ho každý deň nad našimi hlavami a zalieva nás príjemným svetlom a teplom. Áno reč je o Slnku – našej hviezde a darcovi života.
Na začiatok niekoľko základných údajov.
Naše Slnko je hviezda. Je mnoho rôznych druhov ako sa klasifikujú jednotlivé typy hviezd. Áno okrem toho, že vo vesmíre sú bilióny a bilióny hviezd, je možné ich zaradiť do rôznych spektrálnych kategórií. Ja sa budem držať Morgan-Keenanovej spektrálna klasifikácie (pre bližšie informácie o ďalších klasifikáciach odporúčam pozrieť Wikipédiu). Ak by ste si urobili rez celým Slnkom rozoznali by ste, že sa skladá z niekoľkých vrstiev – jadro, radiačná zóna, tachoklína, konvektívna zóna a fotosféra, ktorá predstavuje povrch Slnka. „Atmosféru“ Slnka tvorí chronosféra, predchodová oblasť a koróna, ktorá je najlepšie viditeľná pri úplnom zatmení Slnka.
Naše Slnko je hviezda hlavnej postupnosti, spektrálnej triedy G. Priemer je 1 392 000 km (alebo 109x priemer našej Zeme). Predstavte si, že svetelný lúč by rýchlosťou svetla (necelých 300 000 km/s) zo severného pólu Slnka na južný letel niečo vyše 4 sekúnd. Je to najväčšie na najťažšie teleso v našej slnečnej sústave s hmotnosťou ako 332 950 planét o veľkosti Zeme. Predstavuje 99,87% všetkej hmoty, ktorú môžete vidieť v slnečnej sústave. Vďaka tejto váhe a gravitácii je naša slnečná sústava perfektne vyladeným strojom. Do objemu Slnka by sa zmestilo 1 300 000 planét o veľkosti našej Zeme. Na jeho povrchu je teplota okolo 5500°C. V atmosfére Slnka, ktorá sa volá koróna je však podstatne vyššia – rádovo sa bavíme o miliónoch stupňov. V samotnom jadre, kde prebieha jadrová fúzia, pri ktorej sa vodíkové jadrá zrážajú pri teplote 15 miliónov stupňov Celzia a obrovskom tlaku, sa rodí všetka tá energia a svetlo, ktoré denne dostáva naša planéta a všetky ostatné planéty slnečnej sústavy. Je to hlavný motor, ktorý poháňa všetky procesy na Zemi, prvotný zdroj energie, ktorú následne v rôznych podobách využívame na dennej báze. Keď si natankujete plnú nádrž vo vašom aute, zapálite drevo na ktorom si ugrilujete chutné jedlo, zapnete svetlo vo vašom dome, nabíjate telefón, cítite poryvy vetra na tvári, vidíte všetku tú krásu okolo seba – tam všade môžete v rôznej miere vidieť a cítiť energiu našej hviezdy (ale aj energiu dávnych predkov našej hviezdy, z popola ktorých povstala nová generácia hviezd), ktorá kedysi dávno vznikla v jej jadre a bola premenená do rôznych podôb – predovšetkým však vďaka fotosyntéze rastlín, základnému článku potravinového reťazca. Takže ak si budete najbližšie ráno pripravovať raňajky, natriete si na chlieb maslo, pripravíte chutnú kávu a deťom kakavko – je to vďaka svetlu a energii, ktorú produkuje naša hviezda.
Kde sa však berie všetka tá energia Slnka?
Aby sme dokázali pochopiť tento proces, musíme sa vrátiť späť do minulosti. Asi 5 miliárd rokov späť, keď naša slnečná sústava neexistovala. Namiesto nej bol iba obrovský mrak plynu a prachu. Predstavte si ako tento gigantický, veľmi studený medzihviezdny mrak plynu a prachu si len tak pokojne plával v jednom z ramien našej galaxie Mliečnej dráhy. Až do času, keď výbuch neďalekej supernovy a následné tlakové vlny spôsobili, že mrak bol nielen obohatený o ďalší materiál ale vďaka tejto rázovej vlne nastal gravitačný kolaps mraku. Áno, za všetkým hľadajte gravitáciu. Začal proces zhusťovania, mrak nabral postupne podobu disku v centre ktorého sa začal plyn viac a viac zahrievať a zhusťovať až vznikla protohviezda – akýsi zárodok dnešného Slnka. Keď teplota, hustota a tlak v jadre dosiahli určitú kritickú hranicu, došlo k tomu, že jadrá vodíka sa už nedokázali vyhnúť jeden druhému, začali sa zrážať a tým sa spustila trvalá termonukleárna reakcia a naša protohviezda zažiarila do celého vesmíru ako skutočná hviezda. Tu si naozaj môžeme povedať – a zrodila sa hviezda. Táto hlavná fáza života našej hviezdy, kde dochádza k „spaľovaniu“ vodíka (v skutočnosti sa zrážkou dvoch vodíkových jadier vytvorí jadro hélia) bude trvať 10 miliárd rokov. Hustota v jadre našej hviezdy je rovná 10-násobku hustoty olova takže pri takejto hustote a teplote 15 miliónov stupňov Celzia sa jednoducho už vodíkové atómy nedokážu vyhnúť. Tejto látke sa hovorí plazma (vysoko ionizovaný plyn) a je považovaná za 4. skupenstvo hmoty (popri pevnom, kvapalnom a plynnom skupenstve). V súčasnosti je naša hviezda približne v polovici svojej životnosti a to ju ešte čaká ďalších 5 miliárd rokov. Pri tom sa každú sekundu v jadre Slnka premení 600 miliónov ton vodíka na 595 miliónov ton hélia a tých 5 miliónov ton sa premení na energiu, ktorú by sme ekvivalentne mohli prirovnať k výbuchu 90 miliárd jadrových hlavíc, každá o sile 1 megatony TNT – ja viem, sú to nepredstaviteľné čísla. Len dodám, že ľudstvo za celú svoju existenciu nespotrebovalo toľko energie, koľko vznikne každú jednu sekundu v jadre Slnka. Ak by sme dokázali zachytiť všetky fotóny, ktoré za jeden celý deň dopadnú na Zem, získali by sme toľko energie, ktorá by celému ľudstvu vystačila na najbližších 27 rokov. Toľko energie na jeden, jediný deň.
Napadlo vám niekedy v krásny Slnkom zaliaty letný deň, keď ste sa prechádzali po lúke, v meste alebo ste sa opaľovali na záhrade či pri mori a slnečné lúče dopadali na vašu pokožku a okolo vás – koľko rokov má ten ktorý fotón svetla? Keď som sa túto informáciu prvýkrát dozvedel z jedného dielu pre mňa úžasnej série dokumentov o vesmíre – Tajemný vesmír – asi pred desiatimi rokmi, keď som sa intenzívnejšie začal venovať vesmíru, nemohol som tomu uveriť. Predstavte si, že vek každého jedného fotónu, ktorý sa dostane na našu Zem do vášho oka, sa dá počítať na stotisíce až milióny rokov. Toľko totiž trvá cesta fotónu svetla od jeho vzniku po moment, keď sa prehryzie všetkými vrstvami Slnka až na jeho povrch. Je to preto, že hneď ako vznikne fotón, je okamžite pohltený a následne opäť uvoľnený a pohltený ďalšími a ďalšími atómami. Vedci túto neskutočnú cestu fotónu svetla nazývajú náhodná cesta. A odtiaľ mu to trvá približne 8 minút a 20 sekúnd, než priletí na Zem, asi 20 hodín k sonde Voyager 1, 1 celý rok k Oortovmu oblaku (obrovskej sférickej guli plnej hornín a ľadu z dôb formovania slnečnej sústavy), 4,2 roku k nášmu najbližšiemu hviezdnemu susedovi Proxima Centauri, 2,5 milióna rokov k najbližšiemu galaktickému susedovi Androméde alebo miliardy a miliardy rokov na koniec viditeľného vesmíru a možno ešte ďalej. Úžasná a neopakovateľná cesta jedného fotónu. A možno práve teraz dopadol do ďalekohľadu pozorovateľa niekde tam ďaleko v hlbinách vesmíru a tak sa na inej planéte mimozemská civilizácia dozvedela, že existujeme. Možností je naozaj nekonečné množstvo. Pritom si však treba uvedomiť to, že náš fotón vzniká v jadre ako najsilnejší a najnebezpečnejší typ žiarenia – žiarenie gama a následne tým ako sa postupne dostáva cez radiačnú vrstvu, kde sa premení na röentgenové žiarenie až sa z neho stane viditeľné svetlo (konvektívna zóna).
Tak ako každý človek má raz dobrú a raz zlú náladu, je pokojný a potom zasa rozčúlený, o niečom podobnom môžeme hovoriť aj v prípade našej hviezdy. V našom Slnku každých 11 rokov dochádza k tomu, že sa vymieňajú pozície pólov. Severný sa prehodí na juh a južný na sever. A práve v tomto období dochádza k masívnemu nárastu slnečnej aktivity tzv. slnečné maximum, na jeho povrchu sa vytvárajú slnečné škvrny a dochádza k silným protuberanciám, pri ktorých môže dôjsť k tzv. výronu koronárnej hmoty (CME – Coronal Mass Ejecton), ktoré môžu významne ohroziť technológie na našej planéte a satelity na obežnej dráhe. Slnko nemá pevný povrch a nie je to pevné teleso. Je to gigantická guľa rozpálených plynov – plazmy. Naša Zem je pevné teleso a má dva póly – severný a južný. Slnko je však iné – tam sú stovky a tisíce pólov. Pretože plazma sa na rovníku a na póloch otáča inou rýchlosťou – ide o tzv. inerciálnu rotáciu – spôsobuje tento dej to, že magnetické siločiary sa stále viac a viac „zamotávajú“ a tam sa začína hromadiť obrovské množstvo energie. A práve tie známe slnečné škvrny na povrchu Slnka, ktoré pozoroval svojím ďalekohľadom už Galileo, sú miesta, kde tieto magnetické siločiary sú vo väčšej koncentrácii. Ich tmavá farba je len zdanlivá, nakoľko sú oproti okolitému materiálu len o pár stoviek stupňov chladnejšie. Ak by ste ju však dokázali vybrať a umiestnili ju do vesmíru, tak by žiarila 10-násobne jasnejšie než náš Mesiac počas splnu. Práve magnetické siločiary stoja za tou úžasnou nádherou slučiek pokojných protuberancií a ak sa stretnú v dostatočnom množstve hovoríme o aktívnej protuberancii, ktoré môžu pri dostatočnej únikovej rýchlosti spôsobiť vyššie uvedený výron koronárnej hmoty. Predstavte si, že sa z povrchu Slnka uvoľní obrovské množstvo hmoty, ktorá buď len tak neškodne odletí do diaľav slnečnej sústavy alebo ak sa dostane tento výbuch do našej pozície, môžu nastať v závislosti od sily a množstva pre našu planétu a predovšetkým ľudstvo a jeho technologické výdobytky náročné chvíľky. Hovorím o momentálnom období a určite ste už zachytili tieto informácie, keď prišli varovania o silných výronoch, ktoré boli nasmerované práve na našu Zem. Problémom týchto výronov a teda dokonalej slnečnej búrky je, že sú nebezpečné pre moderné technológie nielen vo vesmíre – rozlične družice a satelity, ktoré prenášajú televízne, telefonické a GPS signály, ale aj pre technológie na povrchu, najmä rozvodné siete. Už niekoľkokrát v modernej histórii sme boli svedkami tejto ničivej sily našej hviezdy. Najsilnejšia dosiaľ zaznamenaná dokonalá burka (ide o geomagnetickú búrku) bola v roku
1859 a volá sa po svojom objaviteľovi Caringtonnová udalosť. Vtedy bol najdokonalejšou technológiou telegraf a v dôsledku toho začali v Európe a USA zlyhávať a iskriť telegrafné stĺpy, niektorí telegrafisti boli zasiahnutý elektrickým prúdom, vznikli požiare v dôsledku skratov a polárna žiara, o ktorej píšem nižšie, bola pozorovaná v takých zemepisných šírkach, kde sa za bežných okolnosti nevyskytuje.
Spolu s tým však tieto procesy prinášajú jednu z najúžasnejších nebeských divadiel, aké môžeme na oblohe pozorovať. Reč je o polárnej žiare a v závislosti od toho, z ktorého pólu Zeme ju sledujete sa volá aurora borealis (sever) a aurora australis (juh). Problém však je, že je viditeľná iba v oblastiach polárneho kruhu. Len pri skutočne silných výronoch koronárnej hmoty sa stáva, že sa polárna žiara dá pozorovať aj v oveľa nižších zemepisných šírkach. Keď sa teda nabité častice, ktoré k nám doletia zo Slnka, dostanú k Zemi sú odklonené magnetickým poľom Zeme, ktoré si predstavte ako ochranný obal pred kozmickým žiarením. Popri týchto siločiarach sa dostanú do oblastí oboch pólov a zionizujú s atómami kyslíka, dusíka a ďalších plynov (napr. argón) v atmosfére a tento proces potom vytvorí tú úžasnú hru svetiel nad našimi hlavami – zelená, červená predstavuje atómy kyslíka v závislosti od nadmorskej výšky, modrá a karmínová zasa atómy dusíka.
A ako sa tento príbeh našej hviezdy skončí? Za približne 5 miliárd rokov, keď minie zásobu vodíka začne Slnko premieňať hélium na uhlík a kyslík. To si však vyžiada oveľa vyššie tlaky a teploty v jadre, približne 150 miliónov stupňov Celzia. Slnko sa začne rozpínať a postupom času sa z neho stane červený obor, ktorý pohltí planéty Merkúr a Venušu a možno aj našu Zem. Po tomto období, ktoré však bude trvať iba niekoľko sto miliónov rokov sa Slnko začne opäť postupne zmenšovať a jeho vrstvy sa budú postupne uvoľňovať do kozmického priestoru a vytvoria nádhernú planetárnu hmlovinu ako napriklad Helix, Mačacie oko, motýľ a podobne. A v strede tejto hmloviny bude malý biely trpaslík, tlejúci pozostatok kedysi mocnej hviezdy o veľkosti našej Zeme, ale za to s obrovskou hmotnosťou. A v tomto, dá sa povedať hviezdnom dôchodku, bude využívať posledné zvyšky energie po mnoho miliárd až biliónov rokov, kým sa z neho nestane čierny trpaslík. Hmota, ktorá sa pri tomto procese uvoľní, sa časom spojí s medzihviezdnym plynom a prachom, ktorý potom následne vytvorí novú generáciu hviezd, planét a možno aj taký život, aký dnes poznáme na našej Zemi.
Zdroje:
https://sk.wikipedia.org/wiki/Spektr%C3%A1lna_klasifik%C3%A1cia#Trieda_G
https://sk.wikipedia.org/wiki/Slnko
https://sk.wikipedia.org/wiki/Protohviezda
https://sk.wikipedia.org/wiki/Termonukle%C3%A1rna_reakcia
https://sk.wikipedia.org/wiki/Jadro_Slnka
https://sk.wikipedia.org/wiki/Protuberancia#Gal%C3%A9ria
https://sk.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%A1rna_%C5%BEiara
https://sk.wikipedia.org/wiki/Plazma_(fyzika)
Tajemný vesmír
Séria 1, diel 1 – Slunce
Séria 5, diel 8 – Temná budoucnost Slunce
Jak funguje vesmír
Séria 1, diel 1 – Ze středu Slunce