Zahlavi

Blýskání na Jupiteru

Blýskání na Jupiteru

Fri Jun 08 21:40:00 CEST 2018

Planetu Jupiter křižují blesky – a vědci zjistili, že elektromagnetické signály vyzařované tamními bleskovými výboji se podobají pozemským daleko víc, než původně předpokládali. K těmto zjištěním, o nichž informují nejnovější vydání prestižních časopisů Nature a Nature Astronomy, významně přispěli pracovníci oddělení kosmické fyziky Ústavu fyziky atmosféry AV ČR.

V roce 1979 zaznamenala sonda Voyager 1 v blízkosti planety Jupiter rádiové signály ve slyšitelném frekvenčním pásmu, které při převedení do zvukové podoby hvízdaly podobně jako signály vyzařované pozemskými bleskovými výboji. Ty se běžně detekují na povrchu Země či na oběžné dráze. Jejich hvízdavý zvuk je způsoben tím, že se různé frekvence původně širokospektrálního rádiového impulzu od blesku šíří v plazmatickém okolí Země různě rychle a nižší frekvence dorazí k přijímači později než vyšší frekvence. Existence blesků na Jupiteru dále potvrdila optická měření řady dalších sond, které navštívily planetu v minulých desetiletích, ale na rozdíl od pozorování na Zemi už nenalezly rádiové signály od blesků na Jupiteru v jiných než slyšitelných frekvenčních pásmech.



Sonda Juno u plynného obra
V současnosti obíhá planetu Jupiter sonda Juno (NASA), která k této obří plynné planetě dorazila po pět let trvající cestě v červenci 2016 a byla navedena na polární oběžnou dráhu. Každých 53 dní se k planetě dostane velmi blízko – do výšek pouhých 4000 km (méně než desetinu poloměru Jupiteru) nad viditelný povrch. Tak blízko se žádná z předchozích sond nedostala. Přístroje umístěné na sondě Juno nyní odhalily, že elektromagnetické signály vyzařované bleskovými výboji na Jupiteru jsou mnohem podobnější těm pozemským, než se vědci domnívali na základě předchozích pozorování.

První mikrovlnná měření blesků nad Jupiterem
Mikrovlnný detektor na palubě Juna zaznamenal během prvních osmi obletů Jupiteru téměř 400 impulzů, které lze interpretovat jako záření bleskových výbojů ve frekvenčním pásmu okolo 600 MHz. Tato data by tak ukazovala, že se blesky objevují častěji ve středních šířkách a v polárních oblastech planety a že je více blesků na severní polokouli než na jižní. Přístroj překvapivě nedetekoval žádné impulzy, a tedy žádné bleskové signály v rovníkových oblastech planety.

Sbírka rychlých hvizdů
Interpretaci mikrovlnných pulzů jako záření pocházející od blesků se podařilo ověřit pomocí měření nízkofrekvenčního přijímače elektromagnetických vln. Masafumi Imai, postdoktorand z university v Iowě v USA a dr. Ivana Kolmašová z oddělení kosmické fyziky Ústavu fyziky atmosféry AV ČR nezávisle prohlédli několik desítek tisíc záznamů, které pořídil tento přístroj. Obrželi sbírku více než 1600 tzv. rychlých hvizdů – signálů, které hvízdaly přibližně 100krát rychleji než ty, jež před téměř 40 lety objevila sonda Voyager 1.

Proč Jupiter nyní hvízdá rychleji
Získaná data dále analyzoval prof. Ondřej Santolík z oddělení kosmické fyziky Ústavu fyziky atmosféry AV ČR. Pomocí současného měření elektrického a magnetického pole ověřil, že se pozorované elektromagnetické vlny skutečně šíří směrem od Jupiteru. Podařilo se mu též nalézt spolehlivé vysvětlení pozorovaných rozdílů oproti předchozím měřením: hlavním důvodem je, že se vlny od zdrojového blesku k sondě Juno šíří řídkým plazmatem a na poměrně krátkou vzdálenost.

Na Jupiteru se blýská podobně často jak na Zemi
Záznamy rychých hvizdů shromážděné během osmi blízkých průletů sondy Juno okolo planety představují dosud nejrozsáhlejší soubor měření blesků u Jupiteru. Několikrát nezávisle ověřená analýza dat potvrzuje výskyt většího množství blesků ve vyšších šířkách a na severní polokouli. Překvapivě z ní rovněž vyplynulo, že se četnost blesků na Jupiteru blíží četnosti pozemských blesků. Odhady vytvořené na základě měření předchozích misí totiž většinou udávaly výrazně menší bleskovou aktivitu v porovnání se Zemí, a to až tisíckrát.

Výsledky nových měření publikoval časopis Nature v článku Prevalent lightning sferics at 600 megahertz near Jupiter’s poles (Brown a kol.) a časopis Nature Astronomy v práci Discovery of rapid whistlers close to Jupiter implying lightning rates similar to those on Earth (Kolmašová a kol.)

Připravili: Jana Olivová, Odbor akademických médií SSČ AV ČR, ve spolupráci s Ivanou Kolmašovou a Ondřejem Santolíkem, Ústav fyziky atmosféry AV ČR
Foto: NASA