Rozhovor: Zdeněk Ceplecha - Proč meteory svítí?

Zdeněk Ceplecha ukazuje členskou průkazku České astronomické společnosti z roku 1944

Zdeněk Ceplecha z Astronomického ústavu AV ČR během své bohaté vědecké kariéry dosáhl řady světových úspěchů. Toho nejnovějšího se svým žákem a dnes již také uznávaným vědcem Pavlem Spurným. Spolu publikovali článek v prestižním vědeckém časopise o tom, proč meteory svítí. Podle jejich objevu je záření meteoru vysvětlováno špatně. Za vším je třeba hledat elektřinu.

Kdybychom se zeptali většiny odborníků, proč meteory svítí, jakou bychom dostali odpověď?
Dosud se předpokládalo, že hlavní procesy při průletu meteoroidu ovzduším jsou dány tzv. hypersonickou aerodynamikou. Je to v podstatě normální aerodynamika, která působí třeba proti jedoucímu automobilu nebo letícímu letadlu. Ale v případě nadzvukově letícího meteoroidu dochází k ohřevu povrchu, jeho vypařování a sublimaci. Nastávají procesy, které z pokusů v aerodynamických tunelech vůbec neznáme. Jejich výsledkem je ohřev a ionizace okolní atmosféry, která pak září.

Co je s touto teorií podle vás v rozporu?
Pro teorii aerodynamického tlaku vědci přijali řadu předpokladů, které jsme, ale my postupně vyvraceli. Během našeho výzkumu jsme narazili na několik jednotlivostí. Pro řadu meteoroidů bylo potřeba předpokládat, že mají velmi malou hustotu. Už před lety jsme to napadli a ukázali, že to není možné. A těch rozporů bylo více. Ze spektra meteorů vyplývalo, že teplota jejich okolí je 4500 stupňů, a to je příliš nízká hodnota vzhledem ke kinetické energii tělíska. Takže vzduch kolem meteoroidu se zřejmě nerozpálí tolik, jak se myslelo.

Vnitřek automatické kamery na sledování meteorů

Ukázalo se také, že se meteoroidy rozpadají na jednotlivé úlomky, které potom pokračují zase dál jako skupina jednotlivých meteoroidů, jako by to byla taková kaskádová sprška meteoroidů. Tady už začalo být podivné to, že rozpady se ve skutečnosti odehrávají ve vysokých výškách, kde není dostatečné působení aerodynamického tlaku, který by mohl tělesa roztrhnout. Ty síly jsou podle výpočtů v těch výškách asi desetkrát menší, než aby dokázaly meteoroid roztrhnout.

Na základě čeho jste usoudili, že bude třeba obecně přijímanou teorii přehodnotit?
V poslední době měli dr. Pavel Spurný s dr. Jiřím Borovičkou možnost konstruovat zcela nový systém kamer na fotografování těch jasnějších meteorů - bolidů. Je to řada stanic, které pracují zcela automaticky, takže má řadu výsledků. Hlavní je, že v každé té stanici je fotometr, který je velice rychlý a dělá mnoho záznamů za sekundu. Bylo tedy možné začít sledovat na průběhu jasu meteoru velmi krátké časové intervaly, kratší než tisícinu vteřiny. A právě teď v posledních třech letech jsme díky dr. Spurnému přišli na to, že většina meteorů má světelné křivky přímo poseté drobnými mikrosekundovými vzplanutími, jakýmisi světelnými výbušky. To jsme zaznamenali u všech typů meteoroidů, i u těch nejpevnějších. Toto byl takový poslední hřebíček do rakve aerodynamiky jako primárního vysvětlení jevu.

Co je tedy tím primárním vysvětlením?
My navrhujeme, že se jedná stručně řečeno o tření o vzduch. To je kupodivu vysvětlení, které všichni od začátku meteorické astronomie zamítali. My ale naopak navrhujeme, že to je tření o vzduch. Tím třením jsou ve velkých výškách strhávány z povrchu meteoroidu elektrony. Protože se to děje ve velké rychlosti, je to poměrně účinný proces. Když elektrony opustí tělísko, vznikne nerovnovážný stav, protože na povrchu je přebytek kladných nábojů.

Na to reagují elektrony zevnitř meteoroidu, protože přitažlivá elektrická síla je nutí tuto nerovnováhu napravit. Jenomže vnitřek tělesa není homogenní, jsou v něm oblasti různé vodivosti, ve kterých se elektrony pohybují buď snáze, nebo obtížněji. Na hranicích těchto vodivostních vrstev se hromadí náboj. Jak meteoroid prolétává atmosférou, z jeho povrchu je strháváno stále více elektronů. Na povrchu se tak stále zvětšuje kladný náboj, ke kterému se ovšem nemohou díky vodivostním bariérám dostat elektrony zevnitř tělesa.

Meteory svítí kvůli elektrickým výbojům

Tím vzniká tak velké napětí, že vznikne výboj neboli zkrat. Můžeme si to představit jako takový malý blesk uvnitř meteoroidu. Tento výboj roztrhne těleso, a je to ta primární příčina fragmentací, tedy drobení meteoroidů. Potom ty jednotlivé fragmenty pokračují dál prakticky stejnou rychlostí, takže opět dochází ke stejně intenzivnímu strhávání elektronů z povrchu úlomků a celý proces se opakuje tak dlouho, dokud se celé těleso nerozdrobí.