V blízkom okolí Zeme sa nachádzajú častice rôznych veľkostí aj rôzneho pôvodu. Sledovanie ich dráh a fyzikálnych vlastností je predmetom skúmania meteorickej astronómie. Presné určenie vývoja dráh nám poskytuje informácie o zdrojoch týchto objektov, umožňuje predpovedať ich zrážky so Zemou a môže sprostredkovať poznatky aj o vzniku a štruktúre slnečnej sústavy.
Prelet medziplanetárneho telieska atmosférou Zeme sprevádza svetelný úkaz, nazývaný meteor. Meteory spravidla trvajú zlomky sekúnd, pri veľmi zriedkavých dotyčnicových preletoch až desiatky sekúnd. Veľmi jasné meteory, nazývané bolidy, vytvárajú na oblohe výrazný vizuálny úkaz.
Štúdium a pôvod meteorov
Aby sme mohli meteor podrobne študovať, musíme ho najprv zaznamenať. Dokážu to optické a radarové systémy, zachytávajúce svetelnú stopu meteoru alebo radarovú ozvenu od ionizovaného vzduchu, ktorú meteoroid (medziplanetárna častica) pri svojom horení v atmosfére vytvára. Čím väčšia je jeho rýchlosť a hmotnosť, tým je meteor jasnejší. Jasným meteorom, svietiacim približne ako Venuša na oblohe, hovoríme bolidy.
Názvom meteoroid označujeme časticu s rozmermi od niekoľkých mikrometrov po niekoľko metrov. Meteoroidy samostatne obiehajú okolo Slnka po vlastných dráhach. Pochádzajú z asteroidov alebo komét. Pri stretnutí so Zemou sa vplyvom trenia v atmosfére zahrejú a žiaria ako svetelný jav – meteor. Pojmom meteor teda označujeme jav, ale nie samotné teleso, ktoré ho spôsobilo. Ak toto meteoroidné teleso prežije prelet zemskou atmosférou a dopadne na povrch, nazývame ho meteoritom. Len meteoroidné častice asteroidálneho, t. j. súdržného a pevného materiálu, môžu dopadnúť na Zem ako meteority. Presnejšie povedané, zatiaľ nemáme vedomosť o tom, že existujú aj kometárne meteority, teda meteority, ktoré sú pozostatkom meteoroidu tvoreného poréznou zmesou vodného ľadu a prachu.
Pri daždi meteorov pochádzajúcich z meteorického roja Leoníd v roku 1833 v Severnej Amerike sa frekvencie objavujúcich sa meteorov odhadovali na 15 000 až 60 000 meteorov za hodinu. Meteory vychádzali z jedného miesta na oblohe – radiantu, ktorý sa pohyboval spolu s oblohou. História pozorovania meteorov Najstaršie záznamy pozorovania meteorov pochádzajú od Číňanov. Pre nich boli astronomické deje dôležité. Boli presvedčení o ich vplyve na udalosti v cisárstve. Preto dôsledne sledovali a zaznamenávali úkazy na oblohe. Dochované najstaršie pozorovanie meteorov pochádza zo 16. marca roku 687 pred n. l. Ide pravdepodobne o pozorovanie meteorického roja Lyríd. Ďalšie záznamy nachádzame aj v kórejskej a japonskej literatúre. Neskôr sa objavujú zmienky o pozorovaní meteorov tiež v arabských a európskych zdrojoch. Snaha vysvetliť pôvod meteorov a meteoritov sa v novodobej histórii viaže na osobu nemeckého vedca Ernesta Chladného, ktorý vo svojej dizertácii z roku 1794 pripisoval meteorom kozmický pôvod. Predpokladal, že pevná meteoroidná častica vstupuje do atmosféry vysokou rýchlosťou. Za zrod meteorickej astronómie sa však považuje až rok 1833, keď v Severnej Amerike pozorovali dážď meteorov pochádzajúcich z meteorického roja Leoníd. Meteorické roje Kométa pri obehu okolo Slnka zanecháva vo svojej dráhe prúd prachových častíc. Keď sa častice stretnú so Zemou, môžeme pozorovať meteorický roj. Meteorické roje sú aktívne každoročne v určitej časti roka, niekoľko dní až týždňov. Vizuálne ich pozorujeme počas noci a len keď je radiant roja nad obzorom. Vtedy do atmosféry vlietajú častice s rozmermi od zlomkov milimetra až po desiatky centimetrov, ktoré majú v medziplanetárnom priestore paralelné dráhy a rovnakú rýchlosť. Najnápadnejšou črtou meteorických rojov je, že meteory zdanlivo vyletujú z jedného miesta na oblohe – radiantu. Ide o jav perspektívy, podobne ako sa nám zdá, že koľajnice sa v diaľke stretajú. Už Aristoteles vo svojom diele Meteorologia (350 pred n. l.) popisuje padajúce hviezdy, dnes by sme povedali meteory. Na základe ich rýchleho pohybu usúdil, že sú relatívne blízko – v sfére ohňa, nad sférou vzduchu; podľa antickej predstavy štyroch elementov: zem, voda, vzduch a oheň. Vysvetľoval jav meteoru ako zmes elementov vzduchu a ohňa, ktoré sa pohybujú veľkou rýchlosťou a trením sa vo vzduchu zahrievajú. Tieto predstavy boli prvými pokusmi o fyzikálne vysvetlenie pozorovaných javov. Hoci v mnohých detailoch nezodpovedajú súčasným poznatkom, zavše nás udivuje ich principiálna výstižnosť. Kométa 55P/Tempel-Tuttle – pôvodca Leoníd Viacerí autori v druhej polovici 19. storočia nezávisle identifikovali kométu 55P/Tempel-Tuttle, objavenú v roku 1865 ako materské teleso Leoníd na základe pozorovania a výpočtov dráh Leoníd, z roku 1866. Tak sa našla súvislosť medzi kométami a meteorickými rojmi. Pozorovanie Leoníd v roku 1998 v strednej Európe Tradične nepriaznivé poveternostné podmienky v novembri nedávali veľkú šancu pozorovateľom v strednej Európe. Niektorí mladí pozorovatelia však napriek tomu monitorovali aktivitu Leoníd. V noci zo 16. na 17. novembra 1998 bolo takmer celú noc nad Astronomickým a geofyzikálnym observatóriom FMFI UK v Malých Karpatoch (označenie zariadenia AGO Modra) jasno. Po východe radiantu nad obzor, o 22:30 SEČ sme začali vizuálne pozorovanie. V tom čase sa už v observatóriu uskutočňovalo celooblohové fotografické pozorovanie dvoma kamerami typu rybie oko. Negatív v pointovanej komore, sledujúcej chod hviezd krokovým motorom, sa vymieňal každé štyri hodiny, zatiaľ čo v nepointovanej komore, čo je statická kamera, bol jeden negatív celú noc, čiže viac ako 11 hodín. Celkove sa za noc exponovali tri pointované a jedna nepointovaná platňa. Na poslednej pointovanej snímke v čase od 00:33:00 SEČ do 04:37:10 SEČ je zaznamenaných až 156 meteorov. Snímka z observatória pri Zochovej chate z novembra 1998 patrí k najkrajším ilustratívnym fotografiám meteorického roja v celej histórii meteorickej astronómie. Výstredné maximum V roku 1998 išlo o výnimočnú aktivitu roja Leoníd. Jeho maximum nastalo o 18 hodín skôr, než sa očakávalo a malo iný pôvod. D. Asher z observatória Armagh v Severnom Írsku dokázal, že išlo o meteoroidy uzamknuté vo svojej dráhe po úniku z materskej kométy v roku 1333. Fotograficky verne zdokumentované pozorovanie tohto bolidného maxima Leoníd v roku 1998 podnietilo viacerých autorov detailnejšie skúmať dynamiku prúdu. To prinieslo významné spresnenie predpovedí výnimočných aktivít meteorických rojov. Autor článku sa spolu s kolegami na Katedre astronómie, fyziky Zeme a meteorológie FMFI UK venuje sledovaniu malých telies Slnečnej sústavy a objavovaniu nových asteroidov a meteoroidných častíc, ktoré vstupujú do zemskej atmosféry. V Astronomickom a geofyzikálnom observatóriu v Modre objavili viac ako 160 nových asteroidov a vyvinuli originálny optický systém AMOS na sledovanie meteorov. Pripravujú nový projekt ADAM na vyhľadávanie a výstrahu pred malými asteroidmi veľkosťou podobnými Tunguskému a Čeľabinskému telesu. V roku 2010 spolu s kolegami z Astronomického ústavu SAV a krajských hvezdárni našli úlomky meteoritu Košice. Absolventi štúdia astronómie a astrofyziky FMFI UK sa uplatnili na domácich i zahraničných pracoviskách (napr. University of Hawaii, Bern, Cambridge a iných). Systém AMOS V súčasnosti budujeme profesionálnu slovenskú sieť celooblohových videostaníc. Na staniciach používame vlastný originálny celooblohový systém snímania s názvom AMOS (All-sky Meteor Orbit System), ktorý je patentovo chránený a v roku 2013 získal aj zlatú medailu na medzinárodnej výstave INVENTO v Prahe (autori J. Tóth, P. Zigo a D. Kalmančok), kde systém prezentovali pracovníci CVTI SR. Princíp Systém AMOS pozostáva z celooblohového objektívu typu rybie oko, zo zosilňovacej optoelektronickej jednotky a zobrazovacej časti digitálnej videokamery. Celý systém chráni vnútorný a vonkajší obal, pričom ho monitorujú snímače teploty, dažďa a osvetlenia. Inštalácia Kamery AMOS tvoria základ Slovenskej videometeorickej siete na monitorovanie meteorickej aktivity na staniciach AGO Modra, Arborétum Tesárske Mlyňany, Kysucká hvezdáreň a Važec. V roku 2014 a 2015 sú plánované inštalácie kamier na strednom a východnom Slovensku. Obsluha je poloautomatická, vyžaduje prívod elektrickej energie a prístup na internet. Mobilita Systém je prenosný, jeho hmotnosť 6,5 kg a rozmery 50 × 25 cm mu zabezpečujú okrem statického umiestnenia aj mobilné použitie pri vedeckých expedíciách na zemi alebo vo výskumných lietadlách ako napríklad počas kampane Drakonidy 2011 zo švédskej Kiruny alebo na expedícii na Kanárskych ostrovoch 2014. Účinnosť Zorný uhol systému je 180° × 140° pri digitálnom rozlíšení 1 280 × 960 bodov s frekvenciou 15 obrázkov za sekundu. Limitná citlivosť je porovnateľná s citlivosťou ľudského oka (+5,5 mag. hviezdy, +4 mag. pohyblivé objekty). Nová generácia AMOS-ov bude pracovať s rozlíšením 1 600 × 1 200 a s frekvenciou 20 obrázkov za sekundu. Výsledky Prvý prototyp na vedecké účely je v prevádzke od roku 2007 v AGO Modra a jedna kamera v priemere zaznamená približne 10 000 meteorov ročne a 50 tranzientných svetelných úkazov (sprites, elves), čo sú krátko trvajúce elektrické výboje vo vysokej atmosfére. Využitie Okrem vedeckých cieľov štúdia prítoku medziplanetárnej hmoty do zemskej atmosféry, zloženia meteoroidných častíc pomocou spektrálnej časti systému, atmosférických a geofyzikálnych javov je systém AMOS vhodný na monitorovanie slabých svetelných javov počas noci pri extréme širokom zornom poli a vysokej presnosti. Tieto informácie nám umožnia predpovedať očakávané zrážky so Zemou a zároveň siahajú až k poznatkom o vzniku a štruktúre celej Slnečnej sústavy. Kamery aj na južnú pologuľu Materskými telesami meteorických prúdov sú kométy a asteroidy. Asteroidy a kométy sa líšia svojou štruktúrou a zložením, preto aj spôsob formovania meteorického prúdu je odlišný. Z kometárneho jadra sa častice uvoľňujú pri vyparovaní (sublimáciou) ľadu, ktorý ich drží pokope. Častice, pochádzajúce z asteroidov, vznikajú po ich vzájomných zrážkach, slapovom rozpade, tepelnom napätí, rýchlej rotácii či erózii, spôsobenej kozmickým žiarením. Je predpoklad, že prúd takto uvoľnených častíc bude podstatne redší a ťažšie zistiteľný. Potvrdiť by nám ho mali kamery AMOS, ktoré plánujeme inštalovať aj na Kanárskych ostrovoch a v Čile, a tak mapovať aj južnú časť oblohy. RNDr. Juraj Tóth, PhD.
Meteorické roje nesú názov podľa súhvezdia, v ktorom sa radiant nachádza. Leonidy sú teda roj, ktorého meteory zdanlivo vyletujú zo súhvezdia Leva (lat. Leo). Iný typ meteorov nazývame sporadické meteory. Tie nemajú spoločný radiant a prichádzajú z rôznych smerov. Sporadické meteory možno pozorovať celú noc počas celého roku.
Kométa Tempel-Tuttle sa znovu objavila až v roku 1965. To predznamenalo meteorický dážď Leoníd 17. novembra 1966, ktorý bol najlepšie viditeľný nad americkým kontinentom. Na krátky čas aktivita dosiahla rekordných 144 000 meteorov za hodinu alebo 40 meteorov za sekundu. Dodnes nebola táto frekvencia meteorov prekonaná. Nový návrat materskej kométy do blízkosti Slnka sa očakával v roku 1998 a s ním spojená výrazná aktivita meteorického roja Leoníd v rokoch 1998 až 2002.
Predpoveď výraznej meteorickej aktivity Leoníd podľa viacerých autorov pripadla na 17. novembra 1998 okolo 21:00 SEČ, čo zvýhodňovalo pozorovateľov vo východnej Ázii. Mnohé vedecké tímy sa vtedy vybrali do Ázie.
Unikátna fotografia meteorického roja
Zvyšujúci sa počet Leoníd dosiahol maximum okolo 2:40 SEČ. Pokračovali aj vizuálne pozorovania, z ktorých sme odhadli štandardizovanú frekvenciu aktivity meteorického roja asi na 400 meteorov za hodinu. Leonidy boli výnimočne jasné. Keďže prevažnú časť strednej Európy v tom čase pokrývala oblačnosť, naše celooblohové snímky patria k jediným z celej Európskej bolidnej siete. Slovenská snímka so 156 Leonidami patrí k najkrajším ilustratívnym fotografiám meteorického roja v celej histórii svetovej meteorickej astronómie a doslova obletela svet. Používa sa v učebniciach astronómie a na rôznych internetových stránkach na ilustráciu meteorického roja.
Dobudovaním siete celooblohových videokamier, monitorujúcich meteorickú aktivitu nad strednou Európou, získavame väčšiu presnosť dráhových a geofyzikálnych parametrov menších meteoroidných častíc (1 mm – 1 m). Zároveň sa zvyšuje pravdepodobnosť určenia možných pádov meteoritov. Vedeckí pracovníci oddelenia astronómie a astrofyziky Katedry astronómie, fyziky Zeme a meteorológie FMFI UK v Bratislave koordinujú spoluprácu s amatérskymi astronómami na vznikajúcej novej európskej databáze videometeorických dráh EDMOND. Jej hlavnou úlohou je zhromažďovanie dát, ich analýza a výpočet dráh, ako aj vytvorenie priestorového modelu meteroidnej populácie v okolí Zeme. Len tak dokážeme odhaliť nebezpečenstvo kolízie meteoroidných častíc s kozmickými družicami a sondami.
Katedra astronómie, fyziky Zeme a meteorológie
FMFI Univerzity Komenského v Bratislave
Foto archív autora, ilustrácia Marcela Pekarčíková
