Tajemné blesky a gama záblesky v atmosféře

Tajemné blesky a gama záblesky v atmosféře - Foto:  NASA/GSFC

Tajemné blesky a gama záblesky v atmosféřeFoto:  NASA/GSFC

Tajemné záblesky záření gama přímo v atmosféře Země jsou pozorovány od 90. let. Souvisí pravděpodobně s nově objevenými typy blesků - modrými výtrysky a červenými přízraky. K jejich výzkumu bude vypuštěn nový malý satelit Firefly.

Blesky budí obdiv i respekt. Odpradávna člověku přinášely jak zkázu, tak kýžený oheň. Po celá tisíciletí je člověk pozoroval z povrchu Země, a tak se dalo očekávat, že jejich sledování z vesmíru může přinést překvapení. A to se také stalo. 

Gama záblesk nad hlavou
Při pohledu s povrchu Země vidíme jen blesky - výboje vznikající v bouřkových oblacích ve výšce 10 až 15 kilometrů. Když se ale do bouřkové oblasti podívaly v 90. letech kosmické družice, uviděly nečekaně záblesky gama záření. Záblesky tohoto záření známe od 70. let z dalekého vesmíru a vznikají pravděpodobně u černých děr. Jak si ale vysvětlit záblesky přicházející z atmosféry Země? 

Schema modrých výtrysků a červených přízraků v atmosféře - Foto: Danish National  Space Center

Schema modrých výtrysků a červených přízraků v atmosféřeFoto: Danish National Space Center

Modré výtrysky a červené přízraky
Družicový průzkum bouřkových oblastí z posledních let ukázal, že neexistují blesky pouze mezi nebem a zemí. Existuje i druhá skupina blesků mezi mrakem a spodní hranicí ionosféry. Tyto blesky tryskají z výšky 10 až 15 km směrem vzhůru, mají modré zabarvení, a proto se jim říká "modré výtrysky". A pak je tu i třetí skupina blesků, které vznikají v dolní hraně ionosféry. Ty mají naopak barvu červenou. 

Třetí skupina je navíc zajímavá svým vzezřením. Blesky vypadají spíše jako postavy, protože mají nahoře širší hlavu a dolů vede užší tělo. Fantazie fyziků jim kvůli tomu přiřkla označení "červené přízraky". 

Blesky - Foto: University Corporation for Atmospheric Research

BleskyFoto: University Corporation for Atmospheric Research

Stále nepochopené blesky
Zatím není vůbec jasné, jak tyto dva nové druhy blesků souvisí s pozorovanými gama záblesky. Ale že souvisí, je jisté. Vždy když se objeví modré výtrysky a červené přízraky, zachytí sondy i gama záblesky. Souvislost je prokázaná, mechanismus nikoli, a je tedy třeba ho nadále zkoumat. Zatím se předpokládá, že bouřková aktivita vymršťuje vysoko do atmosféry proudy nabitých elektronů rychlostí skoro světelnou. Tyto rychlé elektrony se srážejí s molekulami v atmosféře Země, přičemž vzniká pozorované gama záření a také se uvolňují další elektrony. Ty pak mohou kaskádovitě způsobit další gama záblesky. 

Ani obyčejné blesky, které všichni dobře známe, nejsou úplně pochopeny. Není jasné, jak přesně vznikají. Turbulence uvnitř bouřkového mraku způsobuje oddělování elektrického náboje a vzniká vysoké napětí. Ale napětí potřebné k ionizování okolního vzduchu a následnému blesku je 10x vyšší, než se v mraku dokáže vytvořit. Vědci se domnívají, že proud elektronů vyslaný vzhůru by mohl potřebné napětí zajistit. 

Compton Gamma Ray Observatory - Foto:  NASA

Compton Gamma Ray ObservatoryFoto:  NASA

Výzkum v plenkách
Gama záblesky ze zemské atmosféry sledovala od roku 1994 gama družice Compton. Ale ta je měla jen na okraji zorného pole, protože jejím cílem bylo sledovat záblesky ve vesmíru a Země jí ve výhledu jen překážela. Podobně na tom byly všechny ostatní gama satelity, i ty zahlédly gama záblesky jen okrajově. 

Zajímavé pozorování se přeci jen povedlo udělat na Zemi. Bylo to v Japonsku na střeše jaderné elektrárny. Tam během bouřky z bezpečnostních důvodů nahrávali na video, co se děje na obloze ve viditelném, radiovém, rentgenovém a gama oboru. A při jedné bouřce se jim podařilo zcela náhodou zaznamenat i gama záblesky. 

Satelit Firefly - Foto:  NASA/GSFC

Satelit FireflyFoto:  NASA/GSFC

První satelit
Tímto úspěšným měřením jako by se nechaly inspirovat tři americké vědecké instituce. Ty se rozhodly, že na zkoumání gama záblesků vypustí vlastní satelit. Nepůjde o žádný kolos, ale o satelit třídy CubeSat, které vypouštějí i amatérští konstruktéři. Jsou to tři spojené krychle, každá o hraně 10 cm. Satelit bude mít název Firefly a cena 1 milionu dolarů je 100x nižší než u běžných satelitů. 

Firefly bude měřit bouřkovou aktivitu současně hned několika detektory. Bude sledovat tok elektronů, gama záření, radiové i optické vlny. Všechny předchozí družice sledovaly gama záblesky v zemské atmosféře jakoby náhodou. Firefly tedy bude prvním specializovaným satelitem. Předpokládá se, že gama záblesků z atmosféry Země vychází asi 100 denně, takže o pozorovací data by satelit nouzi mít neměl. 

Kresba modulu Columbus připojeného ke stanici - Foto:  ESA

Kresba modulu Columbus připojeného ke staniciFoto:  ESA

Zapojení kosmické stanice
Ve výzkumu pomáhá i evropský modul Columbus, vynesený v únoru 2008 na Mezinárodní kosmickou stanici ISS. Jedním z programů této vědecké laboratoře je právě studium bouřkové aktivity mezi horní vrstvou bouřkových mraků a dolní ionosférou. Stanice natáčí blesky na video. Pokud satelit Firefly vystartuje ještě letos nebo počátkem roku 2011, můžeme během několika let očekávat silný pokrok v porozumění těchto překvapivých dějů v atmosféře Země. 

Autor:  Petr Sobotka

Nové články v rubrice

 

Diskuse

Český rozhlas si váží názoru posluchačů a má zájem o korektně vedenou diskusi. Vyhrazuje si proto právo skrýt příspěvky, které odporují dobrým mravům, jsou xenofobní, porušují platné zákony, poškozují dobré jméno Českého rozhlasu, nebo mají reklamní charakter.

Návod na použití diskusního systému DISQUS naleznete zde.

 
tyto komentáře používají systém Disqus

Meteor

Jak se vyrábějí mikroskopy?

K nahlédnutí do výrobny nejlepších mikroskopů na světě není nutné vydávat se až do dalekého Japonska...

Příroda

Predátoři pomáhají kořisti k adaptaci na oteplení

Pokud čelí živočichové tlaku dravců, přizpůsobí se mnohem snáze i dalším nepříznivým vlivům včetně rostoucích...

Planetárium

Další meteorit s rodokmenem a pustý ostrov zavalený plasty

Rákosník z Droužkovic ulovený v Jemenu, rekonstrukce vzhledu šamanky z Dolních Věstonic a budoucí aktivity...

Mobilní verze | Podmínky užití | English
© 1997-2017 Český rozhlas

Tento web používá k analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace