[upraviť] Posádka
Posádka trénovala na túto misiu celkove 4 811 hodín a tréning prebiehal v 16 odlišných simulátoroch. 23. apríla 2002 sa k tréningu posádky pridal Orbiter Flight Control team (doslova kontrolný tím letu orbitera) a 22. októbra aj Ascent/Entry Flight Control Team (výstupný/návratový kontrolný tím).
[upraviť] Emblém misie
Ako každá misia, aj STS-107 mala svoj emblém. Mal tvar pôdorysu kozmického raketoplánu, pričom v jeho strede bolo označenie mikrogravitácie (bezváhového stavu) - μg. Ten smerom nahor prechádzal do symbolu astronautov - hviezdy s troma pruhmi obopnutými kruhom. Na pravej strane je symbolicky znázornená Zem, nad ktorou vychádza Slnko. Východ Slnka symbolizuje úsvit novej éry mikrogravitačného výskumu. Povrch Zeme zviera so znakom astronautov uhol 39°, lebo Columbia obiehala Zem po dráhe so sklonom 39° k rovníku. Na ľavej strane je súhvezdie Holubica (po latinsky Columba). Jeho sedem hviezd symbolizuje sedem astronautov, celé súhvezdie zároveň symbolizuje mier na Zemi. Po obvode emblému sú mená členov posádky a pri mene Ilana Ramona je naviac malá vlajka štátu Izrael.
[upraviť] Cieľ letu
Cieľom letu boli predovšetkým vedecké biologické experimenty v mikrogravitácii. Dôraz sa kládol na lekárske experimenty, ale realizované boli aj pokusy z oblasti technologického a materiálového výskumu. V nákladovom priestore raketoplánu sa nachádzalo laboratórium Spacehab, model RDM (Double Research Module - doslova dvojitý výskumný modul) slúžiace na experimenty v mikrogravitácii a externá prístrojová plošina FREESTAR (Fast Reaction Experiments Enabling Science Technology Applications and Research).
[upraviť] Problémy pred štartom
STS-107 bola jediná vedecká misia, ktorá „prežila“ škrty v rozpočte NASA. Pôvodné plány totiž hovorili o jednej vedeckej misii každý rok od roku 2001. Postupným znižovaním rozpočtu však z celého plánovaného radu misií zostala len misia Columbia STS-107. Aj tá však bola postupne odkladaná, pretože prednosť malo zásobovanie a výmena posádok ISS. Do hry vstúpili aj technické problémy. Columbia už od roku 1999 prechádzala rozsiahlou úpravou (Orbiter Maintenance Down Period), ktorá zahŕňala dôkladnú údržbu, kontrolu a modernizáciu raketoplánu. Táto kontrola sa však predĺžila a tak sa prvý termín štartu (11. január 2001) stal nereálnym. Počas nasledujúcich dvoch rokov došlo k 13 ďalším odkladom. Keď bol raketoplán konečne v letuschopnom stave, bolo prijaté rozhodnutie, že najprv sa uskutoční misia STS-109 - servisná misia k Hubblovmu vesmírnemu ďalekohľadu. Štart misie STS-107 bol plánovaný na júl 2002, ale z dôvodu ďalších technických problémov bol opäť odložený.
Lety raketoplánov nie sú označované podľa poradia, v akom štartujú, ale podľa poradia, v akom boli naplánované. Poradie ich štartu sa môže meniť z finančných, technických a iných dôvodov. Z tohto dôvodu mala misia označenie STS-107, hoci nasledovala po misii STS-113 a v skutočnosti bola 113.-tym letom raketoplánu a 28. štartom orbitera Columbia.
[upraviť] Priebeh letu
[upraviť] Štart
Cesta Columbie začala 12. marca 2002, kedy bol raketoplán presunutý do prípravného hangáru OPF (Orbiter Processing Facility). Tam bola do jej nákladového priestoru vložená najprv prístrojová paleta EDO (25. apríla 2002). 6. júna ju nasledovali Spacehab a FREESTAR a 31. októbra boli dvere do nákladového priestoru orbitera uzavreté. 18. novembra 2002 bola Columbia presunutá do montážnej haly VAB, kde bola o dva dni neskôr pripojená k hlavnej palivovej nádrži ET a pomocným motorom SRB. 9. decembra 2002 sa začala premiestňovať na odpaľovaciu rampu 39-A. Odpočítavanie bolo zahájené 13. januára 2003 v stave T-43 hodín. Prípravu na štart a samotný štart sprevádzali zvláštne bezpečnostné opatrenia, hlavne kvôli prítomnosti izraelského astronauta na palube. 7 hodín 20 minút pred štartom začal pozemný personál plniť nádrž ET pohonnými hmotami. Posádka začala do orbitera nastupovať o 8:30 UT. Prvý nastúpil veliteľ Rick Husband, posledná (v čase 13:45) Kalpana Chawlaová. Vstupný prielez bol uzavretý o 14:17.
Štart prebehol úspešne vo štvrtok 16. januára 2003 o 15:39:00 UT. Išlo celkove o 113. štart v programe Space Shuttle a celkove tretí kozmický štart v roku 2003. V čase 15:40:21 UT diaľkové kamery zistili odtrhnutie časti tepelnej izolácie nádrže ET a jeho zásah do ľavého krídla orbitera. Rýchlosť kolízie bola vypočítaná na 190 m/s, hmotnosť úlomku na 1,2 kg. Podľa vtedajšieho úsudku technikov to nemohlo spôsobiť vážnejšie poškodenie krídla ani jeho tepelnej ochrany. Práve tento náraz úlomku izolačnej peny do krídla sa však stal raketoplánu osudným. Štart pokračoval ďalej bez problémov. 2 minúty a 7 sekúnd po štarte sa od nádrže ET oddelili pomocné motory SRB a pristáli v Atlantickom oceáne. O 15:47:30 UT boli vypnuté hlavné motory SSME (Space Shuttle Main Engines), a o 16:23 UT bol raketoplán Columbia navedený na operačnú obežnú dráhu dvojminútovým zážihom motorov OMS (Orbital Maneuvering System).
Po dosiahnutí obežnej dráhy misia dostala medzinárodné označenie 2003-003A. Columbia sa dostala na obežnú dráhu 273-290 km a jeden obeh okolo Zeme jej trval 90,14 minút. Sklon dráhy Columbie k rovníku bol 39°. Dve hodiny po štarte boli otvorené dvere do nákladového priestoru a o ďalšiu hodinu bolo zahájené oživovanie Spacehabu a aktivácia súpravy EDO. Už v prvý deň letu sa uskutočnilo prvé pozorovanie - meranie slnečnej konštanty.
[upraviť] Operácie na obežnej dráhe
Orbitálne parametre:
Let STS-107 prebiehal takmer bez problémov. Základná náplň experimentov bola dokončená s dvojdenným predstihom. Misiu narušili len dva malé technické problémy. Prvým bola porucha separátorov kondenzovanej vzdušnej vlhkosti klimatizačného systému, ktorá nastala 18. januára. Druhým problémom bol skrat na jednom z dvojice separátorov kondenzovanej vody, ku ktorému došlo nasledujúceho dňa. Z tohto dôvodu muselo byť obmedzené chladenie vzduchu, aby bolo možné udržiavať na prijateľnej úrovni chladenie elektroniky. Tým však začala stúpať teplota na palube Spacehabu. Obidva problémy sa však posádke podarilo úspešne odstrániť. Po zvýšení klimatizačného výkonu na obytnej palube Columbie sa podarilo teplotu na palube Spacehabu udržať v rozpätí 24 až 25°C.
Celkove bolo úspešne vykonaných viac než 80 experimentov. Posádka pracovala nepretržite v dvoch dvanásťhodinových zmenách (tzv. červená a modrá zmena). Modrú zmenu tvorili Brown, McCool a Anderson, červenú Chawlaová, Husband, Clarková a Ramon. 27. januára o 17:36 UT sa podarilo červenej zmene nadviazať spojenie s posádkou Medzinárodnej vesmírnej stanice. V priebehu letu sa uskutočnili celkove štyri tlačové konferencie. Tá hlavná za účasti všetkých členov posádky prebehla 29. januára. Najväčšiu pozornosť na palube pútal prvý izraelský astronaut Ilan Ramon, kvôli ktorému sa uskutočnila samostatná tlačová konferencia 20. januára. Ramonov brat po havárii povedal: “Hovoril, že je taký šťastný, že sa ani nechce vrátiť späť na Zem… a nevrátil sa.”
Zaujímavosťou je kresba štrnásťročného chlapca Petra Ginza, ktorú si so sebou do vesmíru vzal Ilan Ramon. Kresba znázorňuje pohľad z Mesiaca na Zem. Petr Ginz ju nakreslil za bránami koncentračného tábora Terezín. Neskôr zahynul v plynovej komore Osvienčimu. Okrem toho mal Ramon so sebou napr. tóru, židovský náboženský text, ktorý prešiel nemeckým koncentračným táborom a „košer“ potraviny špeciálne balené pre použitie vo vesmíre.
[upraviť] Prístrojové vybavenie a experimenty
Ako už bolo spomínané, STS-107 bola vedecká misia. V nákladovom priestore raketoplánu sa nachádzalo laboratórium Spacehab slúžiace na experimenty v mikrogravitácii. Označenie dvojitý výskumný modul (DRM) znamená, že tento exemplár vznikol spojením dvoch menších modulov do jedného väčšieho. Spacehab a orbiter spájal šesťmetrový tunel, na ktorý bola napojená tiež komora EAL (External Airlock) pre výstup do otvoreného priestoru. V prechodovej komore boli dva skafandre a pútacie laná, napriek tomu, že nebol plánovaný a ani neprebehol nijaký výstup do otvoreného priestoru. Vesmírne laboratórium Spacehab malo tvar ležatého zrezaného valca s dĺžkou 6 metrov a vnútorným objemom objem 60 m3. Na palube Spacehabu bolo umiestnených 3375 kilogramov nákladu (prístroje, vzorky, manuály…) a ďalších 360 kg sa nachádzalo na obytnej palube orbitera. V zadnej časti raketoplánu bola umiestnená plošina EDO (Extended Duration Orbiter), ktorá zásobovala energetické články PRSD (Power Reactant Storage and Distribution - systém uloženia a distribúcie energie), čím umožnila predĺženie letu vo vesmíre na šestnásť dní s trojdennou rezervou. Medzi Spacehabom a plošinou EDO sa nachádzala ďalšia plošina nazvaná FREESTAR, ktorá niesla niekoľko vedeckých prístrojov, konkrétne:
Prístroje a experimenty na plošine FREESTAR fungovali buď automaticky, pasívne, alebo ich astronauti ovládali na diaľku.
V kýlovej časti sa nachádzal mikroakcelerometer OARE (Orbiter Acceleration Research Experiment), ktorý meral kvázikonštantné zrýchlenie. Okrem OARE meral mikrogravitáciu a chvenie prostredia akcelerometer SAMS-FF (Space Acceleration Measurement System for Free Flyers).
Pôvodne sa uvažovalo o tom, že v nákladovom priestore vynesie Columbia namiesto FREESTAR družicu Triana s urýchľovacím stupňom, ktorá bude potom navedená na vyššiu obežnú dráhu a bude fotografovať zemský povrch. Projekt však bol pozastavená a následne zrušený z dôvodu nezhôd medzi Kongresom a Bielym domom.
[upraviť] Biologické experimenty
Na palube Columbie boli tiež skleníky, akváriá a teráriá, aby sa mohlo študovať vplyv mikrogravitácie na živé organizmy. Zopár týchto živočíchov dokonca haváriu prežilo. Išlo o červy Caenorhabditis elegans. Ďalšie organizmy, ktoré prežili v kanystri pád rýchlosťou až 9�700�km/h pri teplotách dosahujúcich 175°C, boli baktérie kmeňa Microbispora. Tieto mikroorganizmy síce neboli súčasťou experimentov (tri experimentálne kmene haváriu neprežili), ale dostali sa do kanystra zrejme ešte pred štartom. Tieto objavy podporili možnosť, že niektoré organizmy dokážu prežiť prelet zemskou atmosférou a následný dopad. Mohli by teda teoreticky byť prenášané v meteoritoch z jedného telesa slnečnej sústavy na druhé.
Astronauti sledovali napríklad správanie sa mravcov (rod Pogonomyrmex), pavúkov (Eriophora) a včiel (Xylocopa) v bezváhovom stave, študovali ikry a embryá rýb Oryzias latipes, prispôsobenie sa krvného obehového systému krýs na mikrogravitáciu, vplyv podmienok kozmického letu na rast plesní, ich metabolizmus a citlivosť na fungicídne prostriedky a vplyv mikrogravitácie na fyziológiu mikroorganizmov. Vykonávali sa imunologické a embryologické štúdie na rybke Xiphophorus helleri, fyziologické štúdie na vodnej rastline Ceratophyllum demersum, pozoroval sa vývoj rastlinných buniek citlivých na gravitáciu u machu Ceratodon purpureum v mikrogravitácii a iné.
Experimenty pripravovali výskumníci najmä z USA a Izraela, ale tiež z ďalších štátov: z Kanady, európskych štátov združených v ESA, Japonska, Austrálie, Číny,... medzi experimenty bol tiež zaradený projekt vytvorený študentami. Po tragédii jeden z nich uviedol pre New York Times: “Bolo by to zneváženie astronautov, ak by sme výskum zastavili. Musíme pokračovať.”
[upraviť] Lekárske experimenty
Dôraz sa kládol na lekárske experimenty, pričom astronauti slúžili nielen ako výskumníci, ale aj ako pokusné objekty. Uskutočnili sa napríklad tieto lekárske experimenty (nasledujúce menované boli pripravené vesmírnou agentúrou ESA):
Niektoré lekárske experimenty agentúry NASA:
Lekárske experimenty Kanadskej kozmickej agentúry (CSA)
Ďalšie experimenty boli zamerané napríklad na skúmanie vplyvu osvetlenia na hĺbku spánku astronautov, štúdium kostného a svalového systému v mikrogravitácii, zmeny imunitného systému vyvolané kozmickým letom, vyhodnotenie zvládania stresu počas letu a pod. Na tieto účely bola posádka vybavená prípravkami pre odber slín, krvi a moču, automatickým analyzátorom krvi PCBA (Portable Clinical Blood Analyser) a ergometrom a pokročilým systémom pre monitorovanie dychu ARMS (Advanced Respiratory Monitoring System).
[upraviť] Technologický a materiálový výskum
Realizované boli aj pokusy z oblasti technologického a materiálového výskumu. Išlo napríklad o štúdium procesu horenia, skúšanie hasiaceho zariadenia s vodnou hmlou a štúdium mechaniky zrnitých materiálov. Z oblastí fyziky sa realizovali pokusy kryštalografie a molekulárnej fyziky, napríklad tvorba vláknitých kryštálov v zmesi chloridu kobaltnatého a chloridu vápenatého v roztoku kremičitanu sodného v bezváhovom stave. Študovali sa rôzne fyzikálne procesy, napríklad vlastnosti rozhrania dvoch kvapalín, štúdium guľatých plameňov, tvorba sadzí v bezváhovom stave, atď. Experimenty a pozorovania boli tiež z oblasti kozmickej výroby, napríklad príprava kryštálov bielkovín, výroba liečiv a podobne.
Na plošine FREESTAR boli tiež prístroje sledujúce a skúmajúce zemskú atmosféru (spektrometer, rádiometrická kamera,...) a tiež vplyv kozmického prostredia na rôzne materiály (guma, železo, magnety, krieda,...). Tieto materiály boli umiestnené na module SEM-14 (Space Experiment Module) a experimenty s nimi spojené pochádzali z 11 amerických škôl. Rádiometer SOLCON-3 umiestnený na plošine FREESTAR zase meral hodnotu slnečnej konštanty. Na letovej palube raketoplánu sa uskutočňoval experiment testovanie navigačného systému využívajúceho družice GPS a pri pristávacom manévri malo tiež dôjsť k testovaniu vplyvu bočného vetra na dynamiku pristávacieho manévru. Mimo raketoplánu sa sledoval účinok zážihu motorov raketoplánu na ionosféru a tiež pozorovanie zážihu motorov z družice USAF.
[upraviť] Prípravy na pristátie
Ešte v priebehu letu technici analyzovali možné dôsledky nárazu časti tepelnej izolácie z nádrže ET na ľavé krídlo raketoplánu. 28. januára prišli k záveru, že ani rozsiahle poškodenie dlaždíc tepelnej ochrany, ktoré mohol tento náraz spôsobiť, by nemalo mať za následok deštrukciu raketoplánu. Ani zábery zo stanice AMOS (U. S. Air Force Maui Optical and Supercomputing Site) neukázali nijaké poškodenie, avšak snímky nezaberali spodnú stranu orbitera. 30. a 31. januára piloti Columbie a Chawlaová zahájili nácvik pristávacieho manévru na simulátore PILOT. Nácvik prebehol bez akýchkoľvek problémov. 31. januára zahájila posádka previerky Columbie pred pristátím a tiež upratovanie predmetov na obytnej palube a v laboratóriu.
[upraviť] Havária raketoplánu
Pokus o pristátie prebehol 1. februára 2003. O 14:03 SEČ zahájila nič netušiaca posádka pristávací manéver. V čase 14:10:39 bola zapojená prvá jednotka hydrauliky. Raketoplán bol otočený motormi dopredu a o 14: 15: 30 bol prevedený stopäťdesiatosemsekundový zážih motorov OME (Orbital Maneuvering Engine - motor pre manévrovanie na obežnej dráhe). Potom piloti otočili Columbiu späť do pôvodnej polohy, čiže "nosom" dopredu. Z blokov FRCS (Foward Reaction Control System, doslova predný reaktívny kontrolný systém - skupina motorov RCS umiestnených v prednej časti raketoplánu) boli vypustené zvyšky pohonných hmôt. Raketoplán vstúpil do vrchných vrstiev atmosféry, kde ho začala postupne obklopovať žeravá plazma. Táto plazma s teplotou presahujúcou 1000°C vzniká trením riedkych vrstiev vzduchu o povrch raketoplánu. Raketoplán (presnejšie orbiter) je však proti nej chránený vrstvou izolačných doštičiek. Za oficiálny čas vstupu do atmosféry sa považuje čas 14:44 SEČ. Zatiaľ všetko prebiehalo podľa plánu. S dosadnutím stroja na pristávaciu dráhu Kennedyho kozmického strediska sa počítalo o 15:16 SEČ.
O 14:49 Columbia zahájila pravotočivú otáčku - manéver na zníženie rýchlosti. V čase 14:49 niekoľko snímačov zaregistrovalo slabý nárast teploty. O 14:52 zaregistrovali mierny nárast teploty aj snímače v hydraulickom systéme bŕzd ľavého podvozku. V nasledujúcich chvíľach došlo k strate údajov zo snímačov. Teplota rástla v celom krídle a v celej podvozkovej šachte. Tieto údaje riadiace stredisko zaregistrovalo, ale nevenovalo im zvláštnu pozornosť. Potom došlo k strate údajov o tlaku aj v pneumatikách ľavého podvozku. Túto skutočnosť už mohla znamenať vážnu závadu, stále však mohlo ísť len o poruchu komunikácie. Riadiace stredisko si to však chcelo overiť: "Columbia, tu je Houston," povedal capcom riadiaceho strediska Charles Hobaugh, "pozeráme sa tu na hodnoty tlaku v pneumatikách a posledné sme nedostali." "Rozumiem..." stihol ešte povedať veliteľ Rick Husband a vyslovil ešte začiatok ďalšieho slova. Akého, to sa už nikto nikdy nedozvedel, pretože v tej chvíli bolo s raketoplánom prerušené všetko spojenie. O niekoľko sekúnd sa stroj podľa radarových hlásení rozpadol. Tesne pred rozpadom došlo k odtrhnutiu ľavého krídla. V okamihu rozpadu sa Columbia nachádzala vo výške 63 kilometrov a pohybovala sa rýchlosťou 5,5 km/s. V trase raketoplánu naďalej leteli už len žeravé trosky, ktoré sa rozptýlili a dopadli na územie troch amerických štátov, najviac však na Texas. Okamžite sa rozbehli záchranné akcie. Nikto zo sedemčlennej posádky však neprežil.
Po katastrofe bola zostavená vyšetrovacia komisia CAIB (Columbia Accident Investigation Board). CAIB dospela k záveru, že príčinou nešťastia bola poškodená tepelná izolácia na nábežnej hrane ľavého krídla. K tomuto poškodeniu došlo ešte pri štarte. Spôsobil ho veľký kus penovej izolácie, ktorý odpadol z nádrže ET a dopadol na nábežnú hranu krídla, kde poškodil panely RCC. Miesto dopadu bolo naozaj nešťastné - keby tento kus dopadol na iné miesto, pravdepodobne by sa aj napriek poškodeniu podarilo Columbii bezpečne pristáť. Na nábežnej hrane krídla je však teplota plazmy najvyššia a celistvosť panelov RCC je pre bezpečné pristátie nevyhnutná. Vzniknutou trhlinou sa plazma dostala do krídla, kde postupne prepaľovala prepážky tvoriace jeho vnútornú konštrukciu. Nakoniec došlo k odtrhnutiu krídla a deštrukcii celého raketoplánu.
[upraviť] Zoznam piesní na zobúdzanie posádky
Už od čias programu Gemini NASA tradične na zobúdzanie astronautov používa piesne. Toto je zoznam piesní, ktoré zobúdzali posádku Columbie pri misii STS-107.

Summary: STS-107 bola poslednou misiou raketoplánu Columbia. Cieľom letu boli predovšetkým vedecké biologické experimenty v mikrogravitácii. 1. februára 2003, počas pokusu o pristátie, keď kvôli poškodeniu tepelnej ochrany na krídle do raketoplánu vnikla žeravá plazma a spôsobila jeho deštrukciu, zahynuli všetci siedmi členovia posádky. Príčinou poškodenia tepelného štítu bol kus izolačnej peny, ktorý odpadol z externej palivovej nádrže počas štartu raketoplánu. (viac informácií v hlavnom článku Havária raketoplánu Columbia).


[upraviť] Fyzikálne vlastnosti a štruktúra
Predpokladá sa, že kométy vznikli vo vzdialenom oblaku známom ako Oortov oblak, pomenovanom podľa holandského astronóma Jana Hendrika Oorta, ktorý vyslovil hypotézu o jeho existencii. Niekedy sa stáva, že kométu „vyrušia“ (perturbujú) z jej vzdialenej obežnej dráhy gravitačné interakcie, a potom nabehne na extrémne eliptickú obežnú dráhu, ktorá ju dostane veľmi blízko k Slnku. Kométa sa dá rozdeliť na hlavu, tvorenú pevným telesom (nazývané jadro) a komou (žiariacou plazmou) a na kometárny chvost, presnejšie chvosty. Kým jadro má vo všeobecnosti priemer menší ako 50 km, koma môže byť väčšia ako Slnko a chvosty môžu dosiahnuť dĺžku 150 miliónov km (1 astronomická jednotka) alebo viac. Väčšina komét je bez pomoci teleskopu príliš slabo viditeľná, ale niekoľko ich je počas desaťročia dostatočne jasných na to, aby boli viditeľné voľným okom. Pred vynálezom teleskopu sa kométy zdanlivo z ničoho nič zjavovali na oblohe a postupne mizli z dohľadu. Zvyčajne boli považované za zlé znamenia smrti kráľov alebo šľachticov, prípadne blížiacich sa katastrôf. Zo starovekých prameňov, ako napríklad čínskych kostí pre predpovedanie budúcnosti, je známe, že ich výskyty boli pozorované ľuďmi tisícročia. Jedným z najznámejších starých záznamov je zobrazenie Halleyho kométy na Bayeuxovom gobelíne, ktorý zaznamenáva Normanský zábor (dobytie) Anglicka v roku 1066.
[upraviť] Jadro
Vo veľkých vzdialenostiach od Slnka kométy existujú iba v podobe kometárneho jadra, ktoré je zložené zo zmrznutej vody, metánu a amoniaku s čiastočkami meteoritického prachu a minerálov (napr. silikáty, niklové nerasty). Prekvapením je, že kometárne jadrá patria medzi najčernejšie známe objekty, o ktorých vieme, že existujú v Slnečnej sústave. Sonda Giotto zistila, že jadro Halleyho kométy odráža približne 4% svetla, ktoré naňho dopadá, a Deep Space 1 objavila, že povrch Borrellyho kométy odráža iba od 2,4�% do 3�% svetla, ktoré naň dopadne; pre porovnanie, asfalt odráža 7�% naň dopadajúceho svetla. Všeobecne sa zastáva názor, že touto tmavou povrchovou látkou sú komplexné organické zlúčeniny. Teplo zo Slnka odháňa prchavé zložky, pričom zanecháva ťažké organické zlúčeniny s dlhým reťazcom, ktoré zvyknú byť veľmi tmavé, ako napríklad decht či ropa. Veľmi tmavý povrch komét im dovoľuje absorbovať teplo potrebné na pohon ich odplyňovania.
Keďže sa pri pozorovaniach komy zistilo, že len malá časť jadra je odplyňovaná, podľa nových predstáv je povrch kometárneho jadra tvorený kamennou sutinou, ktorá je zložená z úlomkov príliš ťažkých na prekonanie gravitačnej prítažlivosti jadra. Sonda Giotto objavila tiež maličké čiastočky, ktoré sú bohaté na prvky uhlík (C), vodík (H), kyslík (O) a dusík (N), a sú preto nazývané tiež ako CHON čiastočky. Tieto čiastočky by mohli pochádzať z tenkej vrstvy sadzí, ktorá pokrýva jadro a to by tiež vysvetľovalo kometárne albedo. Bližšie informácie by mala priniesť misia sondy Rosetta.
Špeciálnu zásluhu na objavoch štruktúry komét mal Fred Whipple.
[upraviť] Koma
Hlavný článok: Koma
V momente, keď sa kométa priblíži k Slnku a vo vzdialenosti približne 5 AU prekročí dráhu Jupitera, vytvorí sa koma, ktorá má v blízkosti jadra radiačné vlastnosti. Je vytváraná sublimáciou ľahko vyprchávajúcich látok na strane privrátenej k Slnku a vychádza z ľadom obalených prachových čiastočiek.
Pozorovania sondou Giotto zistili, že vyparovanie sa dotýka približne 10 až 15% povrchu kométy a že vyprchávajúca hmota uniká z krehkých miest čiernej kôry. Z týchto miest unikajúce molekuly tvoria vnútornú komu. Tá sa pri ďalšom zahrievaní vďaka ionizácii a disociácii zväčšuje a nakoniec sa koma stane uvoľňovanými iónmi a radikálmi viditeľnou. Toto sa deje v obklopení ultrafialového žiarenia atomárneho vodíku, a táto koma je známa tiež ako UV koma a bola pozorovaná pri kométe Hale-Bopp v roku 1997, kde dosiahla priemer 150 miliónov kilometrov. Pretože ozónová vrstva atmosféry je neprechodná pre UV žiarenie, môže byť UV koma pozorovaná iba cez satelity.
[upraviť] Chvost
Približne pri prekročení obežnej dráhy Marsu začnú čiastočky komy pôsobením radiačného tlaku a slnečného vetra formovať kometárny chvost, presnejšie dva chvosty:
Úbytok kometárneho materiálu je pre „nové“ kométy, ktoré sa k Slnku priblížia prvýkrát, približne 10 až 50 ton za sekundu, pri opakovaných preletoch sa úbytok hmoty zmenší na menej než 0,1 t/s. Tieto malé množstvá od maximálne 0,03 do 0,2 percent kometárnej hmoty na jeden prechod okolo Slnka znamenajú, že chvost je veľmi riedky. Ohromná jasnosť chvostov sa vysvetľuje práve v prípade prachového chvostu veľkým povrchom mikroskopických prachových čiastočiek a v prípade plynného chvostu príspevkom dokonca každého atómu a molekuly k svetelnosti. Toto priamo vedie k porovnávaniu veľkostí kometárnych jadier so zväčšovaním svetelností a zaraďovaním do rôznych stupníc.
 V roku 1996 bolo objavené, že kométy vyžarujú röntgenové žiarenie . Toto röntgenové žiarenie prekvapilo vedcov, pretože sa nepredpokladalo, že ho kométy vyžarujú. Röntgenové lúče sú pravdepodobne generované interakciou medzi kométami a slnečným vetrom: keď vysoko nabité ióny prelietajú cez atmosféru kométy, narážajú na kometárne atómy a molekuly. V týchto zrážkach ióny zachytia jeden alebo viac elektrónov, čo vedie k emisii röntgenového žiarenia a vysoko ultrafialových fotónov .
[upraviť] Obehové vlastnosti
[[Súbor:Comet Kohoutek orbit p391 slk.jpg|thumb|right|Obežné dráhy kométy Kohoutek a Zeme, znázorňujúce veľkú excentricitu obežnej dráhy a rýchlejší pohyb v blízkosti Slnka. Kométy sú klasifikované podľa ich obežných dôb (periód). Krátkoperiodické kométy majú obežné doby dlhé menej ako 200 rokov, kým dlhoperiodické kométy majú dlhšie obežné doby, pričom ale stále zostávajú gravitačne viazané k Slnku. Jednonávratové kométy majú parabolické a hyperbolické obežné dráhy, ktoré ich vynesú navždy mimo Slnečnú sústavu po jednom prechode popri Slnku. Opačným extrémom je krátkoperiodická kométa Encke, ktorá má obežnú dráhu, ktorá jej nedovolí vzdialiť sa od Slnka ďalej ako planéta Jupiter. Za miesto vzniku krátkoperiodických komét sa považuje Kuiperov pás, zatiaľ čo zdrojom dlhoperiodických je zrejme Oortov oblak. Množstvo rôznych modelov bolo navrhnutých na vysvetlenie, prečo sú kométy „vyrušené“ do veľmi eliptických dráh. Patria medzi ne priblíženie sa k iným hviezdam pri tom, ako sa Slnko pohybuje po svojej obežnej dráhe Mliečnou cestou; pôsobenie Nemesis - hypotetického sprievodca Slnka; alebo pôsobenie neznámej Planéty X.
Pre svoju malú hmotnosť a eliptické obežné dráhy, ktoré ich privádzajú do blízkosti veľkých planét, sú obežné dráhy komét často rušené (perturbované). Pri krátkoperiodických kométach badať veľkú tendenciu k zhode ich afélia s polomerom obežnej dráhy obrých planét, pričom Jupiterova skupina komét je zo všetkých najväčšia. Je zrejmé, že obežné dráhy komét prichádzajúcich z Oortovho oblaku často ovplyvňuje gravitácia obrých planét v dôsledku blízkych preletov okolo týchto planét. Jupiter je najväčším zdrojov takýchto perturbácií, pretože je zďaleka planétou s najväčšou hmotnosťou v Slnečnej sústave.
Pre gravitačné interakcie sa stratilo množstvo periodických komét objavených v minulých desaťročiach alebo v minulých storočiach, pretože ich obežné dráhy nikdy neboli dostatočne známe na to, aby sme vedeli, kde a kedy hľadať ich budúce priblíženie. Vďaka tomu sa niekedy stáva, že je novoobjavená kométa po vypočítaní jej dráhy v skutočnosti starou „stratenou“ kométou. Príkladom je kométa 11P/Tempel-Swift-LINEAR, ktorá bola objavená v roku 1869, ale po roku 1908 sa stala v dôsledku perturbácií Jupitera nepozorovateľnou, a náhodou bola znovu objavená až pozorovaniami v programe LINEAR v roku 2001.
[upraviť] Vypočítavanie obežných dráh
Pri novoobjavených kométach sú známe iba krátke pozorované úseky obežných dráh, preto sa najprv počítajú možné parabolické kurzy. So zväčšujúcou sa dobou pozorovania je možné rozhodnúť, či je dráha v skutočnosti eliptická, či prípadne hyperbolická. Z približne 660 skúmaných komét je známe nasledovné rozdelenie obežných dráh komét: 43% parabol, 25% dlhoperiodických elíps, 17% krátkoperiodických elíps a 15% hyperbol. Veľké pomerné množstvo parabol je však pravdepodobne skreslené príliš krátkou pozorovacou dobou. Pri napozorovanom období okolo 240-500 dní, iba 3% komét má parabolické dráhy. Teda elipsy pravdepodobne dosť jednoznačne prevládajú.
[upraviť] Názvy komét
Pomenovania pre kométy sa menili v ostatných dvoch storočiach podľa viacerých rôznych konvencií. Teda predtým než sa ustálilo systematické pomenovanie, kométy boli pomenované rôznymi spôsobmi. Halleyho kométa nesie názov po Edmundovi Halley, ktorý prvý vypočítal jej obežnú dráhu. Podobne aj druhá známa periodická kométa bola pomenovaná po astronómovi, ktorý vypočítal jej obežnú dráhu a nie po objaviteľovi kométy. Väčšina jasných komét boli označované ako 'Veľká kométa z roku...', v ktorom sa zjavila.
Na začiatku 20. storočia, bolo bežne používanou konvenciou pomenovanie komét podľa ich objaviteľov a takto zostalo aj do dnešných čias. Kométa je pomenovaná podľa prvých troch jej nezávislých objaviteľov. V posledných rokoch bolo mnoho komét objavených prístrojmi ovládanými veľkými tímami astronómov a v takom prípade môžu byť kométy pomenované podľa prístroja (napríklad kométa IRAS-Araki-Alcock bola nezávisle objavená IRAS satelitom a amatérskymi astronómami Genichim Arakim a Georgeom Alcockom).
Do roku 1994, systematické pomenovanie komét znamenalo najprv nazvanie kométy provizórnym označením roku jej objavenia nasledovaným malým písmenom vyjadrujúcim jej poradie objavu v danom roku (napr. Kométa Bennet 1969 i bola deviatou objavenou kométou v roku 1969). Keď sa vypočítala obežná dráha, kométa dostala stále označenie roku svojho perihélia, nasledovaným rímskym číslom, a teda z „Kométa Bennet 1969 i“ sa stala „Kométa Bennet 1970 II“.
Zvyšujúci počet objavených komét sťažil spracovanie tejto procedúry a v roku 1994 Medzinárodná astronomická únia schválila nový pomenovací systém. Kométy sú dnes označované rokom ich objavu nasledovaným písmenom vyjadrujúcim polovicu mesiaca v čase objavu a číslom vyjadrujúcim poradie objavu, takže štvrtá kométa objavená v druhe polovici februára 2006 by mala označenie 2006 D4. Takisto sa (po vypočítaní obežnej dráhy, prípadne neskôr) k označeniu pridáva jeden z prefixov:
Periodické kométy majú takisto číslo označujúce poradie ich objavu. Teda Halleyho kométa, ako prvá identifikovaná periodická kométa, má systematický názov 1P/1682 Q1. Kométa Hale-Bopp má systematické označenie C/1995 O1 a kométa Hyakutake nesie názov C/1996 B2.
[upraviť] História štúdia komét
[upraviť] Prvé pozorovania a názory
V minulosti boli kométy považované za nešťastné znamenia alebo boli dokonca vykladané ako útok nebeských bytostí proti pozemským obyvateľom. Niektoré autority interpretujú zmienky „padajúcich hviezd“ v Gilgamešovi, Zjavení Jána (Apokalypse) a Knihe Enochovej ako zmienky o kométach, prípadne o bolidoch.
V prvej knihe zo svojej Meteorologica navrhol Aristoteles pohľad na kométy, ktorý ovládol západné myslenie skoro po dve tisícky rokov. Odmietol názory niekoľkých skorších filozofov, že kométy sú planéty alebo aspoň javy podobné planétam, z toho dôvod, že kým planéty majú obmedzený pohyb okolo zvieratníka, kométy sa môžu zjaviť v ktorejkoľvek časti oblohy. Aristoteles naopak opísal kométy ako javy vrchnej atmosféry, kde sa príležitostne horúce a suché exhaláty spájajú a vybuchujú v plameňoch. Aristoteles považuje tento mechanizmus za zodpovedný nielen za kométy, ale aj meteory, polárnu žiaru, ba dokonca aj za Mliečnu cestu.
Neskôr niekoľko klasických filozofov spochybnilo jeho názor na kométy. Seneca vo svojich Prírodovedeckých otázkach pozoroval, že kométy sa pohybujú pravidelne po oblohe a nie sú rušené vetrom, čo je správanie typickejšie pre nebeské než pre atmosferické javy. Pripustil, že iné planéty sa neobjavujú mimo zvieratníka, nevidel však žiadny dôvod, prečo by sa planétam príbuzné objekty nemohli objavovať v ktorejkoľvek časti oblohy, keďže ľudské vedomosti o nebeských veciach boli veľmi obmedzené. Napriek tomu sa Aristotelovský názor ukázal ako vplyvnejší a až v 16. storočia sa dokázalo, že kométy musia existovať mimo atmosféry Zeme.
V roku 1577 bola niekoľko mesiacov viditeľná jasná kométa. Dánsky astronóm Tycho Brahe použil merania polohy kométy, ktoré vykonal sám a ďalší, geograficky oddelení pozorovatelia, aby zistil, že kométa nemá žiadnu merateľnú paralaxu. V rámci presnosti týchto meraní toto zistenie znamenalo, že kométa musí byť aspoň štyrikrát ďalej od Zeme ako Mesiac.
[upraviť] Štúdium obežnej dráhy (orbity)
[[Súbor:Newton Comet1680.jpg|left|thumbnail|Obežná dráha kométy z roku 1680, v parabole, načrtnuté v Newtonovej Principia.]]
Aj keď teraz bolo dokázané, že kométy patria na oblohu, o otázke, ako sa pohybujú po oblohe sa debatovalo väčšinu nasledujúceho storočia. Dokonca aj po tom, čo Johannes Kepler zistil v roku 1609, že planéty sa pohybujú okolo Slnka po eliptických obežných dráhach, zdráhal sa uveriť, že zákony, ktorými sa riadia pohyby planét ovplyvňujú aj pohyb ostatných objektov — domnieval sa, že kométy sa pohybujú medzi planétami po priamych dráhach. Galileo Galilei, hoci bol oddaným stúpencom Kopernika, odmietol Tychove paralaktické pozorovania a držal sa Aristotelovskej predstavy pohybu po priamkach cez vrchnú atmosféru.
Prvý návrh, že Keplerove zákony planetárnych pohybov by mali platiť aj pre kométy, predložil Williamom Lowerom v roku 1610. V nasledujúcich desaťročiach ďalší astronómovia, vrátane Pierra Petita, Giovanni Borelliho, Adriena Auzouta, Roberta Hookeho a Jean-Dominique Cassiniho, všetci argumentovali v prospech tvrdenia, že sa kométy okolo Slnka pohybujú buď po eliptických alebo parabolických dráhach, zatiaľ čo iní, ako napríklad Christian Huygens a Johannes Hevelius, podporovali tvrdenie o lineárnom pohybe komét.
Záležitosť vyriešila jasná kométa, ktorú objavil Gottfried Kirch 14. novembra 1680. Astronómovia v celej Európe sledovali jej polohu počas niekoľkých mesiacov. Vo svojich Principia Mathematica z roku 1687 Isaac Newton dokázal, že objekt pohybujúci sa podľa jeho zákona o úbytku gravitácie so štvorcom vzdialenosti musí opisovať obežnú dráhu tvaru jednej z kužeľosečiek a demonštroval, ako napasovať dráhu kométy po oblohe na parabolickú obežnú dráhu s použitím kométy z roku 1680 ako príkladu.
V roku 1705 Edmond Halley aplikoval Newtonovu metódu na 24 pozorovaní komét medzi rokmi 1337 a 1698. Zaznamenal, že tri z nich - kométy z rokov 1531, 1607 a 1682 - majú veľmi podobné dráhové elementy a bol ďalej schopný zdôvodniť malé rozdiely v ich obežných dráhach na základe gravitačných perturbácií Jupitera and Saturnu. V presvedčení, že tieto tri úkazy boli tri výskyty tej istej kométy, predpovedal, že sa objaví znova niekedy v rokoch 1758-9. (Ešte predtým Robert Hooke stotožnil kométu z roku 1664 s ďalšou z roku 1618 a Jean-Dominique Cassini vyslovil podozrenie o totožnosti komét z rokov 1577, 1665 a 1680. Obaja sa mýlili.) Halleyho predpoveď o dátume návratu bola neskôr upresnená tímom troch francúzskych matematikov: Alexis Clairaut, Joseph Lalande a Nicole-Reine Lepaute, ktorí predpovedali dátum perihélia kométy v roku 1759 s presnosťou na jeden mesiac. Keď sa kométa objavila podľa predpovedí, stala sa známou ako Halleyho kométa (jej oficiálne označenie je 1P/Halley). Jej ďalší návrat sa očakáva v roku 2061.
Medzi kométami s dostatočne krátkymi periódami, ktoré boli pozorované niekoľkokrát v historických záznamoch, je Halleyho kométa unikátna tým, že je stále dostatočne jasná na to, aby ju bolo možné pozorovať voľným okom. Od potvrdenia periodicity Halleyho kométy bolo objavených veľa ďalších periodických komét pomocou teleskopov. Druhá kométa, u ktorej bola objavená periodická obežná dráha, bola kométa Encke (oficiálne označenie 2P/Encke). Medzi rokmi 1819-1821 nemecký matematik a fyzik Johann Franz Encke vypočítal obežné dráhy série kometárnych výskytov pozorovaných v rokoch 1786, 1795, 1805 a 1818, vyvodil, že ide o tú istú kométu a úspešne predpovedal jej návrat v roku 1822. Do roku 1900 bol pri sedemnástich kométach bol pozorovaný viac ako jeden prechod perihéliom a boli uznané za periodické kométy. Do januára 2005 bol priznaný tento štatút 164 kométam, hoci niektoré z nich boli medzitým zničené alebo sa stratili.
[upraviť] Štúdium fyzikálnych charakteristík
Už na začiatku 18. storočia niektorí vedci navrhli správne hypotézy fyzikálneho zloženia komét. V roku 1755 Immanuel Kant vyslovil hypotézu, že kométy sú zložené z nejakej prchavej látky, ktorej vyparovanie spôsobuje ich žiarivý výzor v perihéliu. V roku 1836, nemecký matematik Friedrich Wilhelm Bessel, po tom, čo pozoroval prúdy vyparovania pri výskyte Halleyho kométy v roku 1835, prišiel s myšlienkou, že reaktívne sily vyparujúcej sa hmoty by mohli byť dostatočne veľké na to, aby podstatne zmenili obežnú dráhu kométy, a tvrdil, že negravitačné pohyby kométy Encke vyplývajú z tohoto mechanizmu.
Ďalší objav týkajúci sa komét však zatienil tieto idey na takmer jedno storočie. V období 1864-1866 taliansky astronóm Giovanni Schiaparelli vypočítal obežnú dráhu meteorického roja Perzeíd a na základe podobnosti obežných dráh vyslovil správnu hypotézu, že Perzeidy sú fragmenty kométy Swift-Tuttle. Súvislosť medzi kométami a meteorickými rojmi dramaticky podčiarkol výskyt veľmi veľkého meteorického roja z dráhy kométy Biela v roku 1872, pri ktorej bol pozorovaný jej rozpad na dve časti počas návratu v roku 1846, a ktorá už nebola nikdy pozorovaná po roku 1852. Vznikol model „štrkového brehu/násypu“ (gravel bank) kometárnej štruktúry, podľa ktorého sa kométy skladajú zo sypkých hromád malých skalnatých objektov obalených ľadovou vrstvou.
Do polovice 20. storočia tento model už mal niekoľko nedostatkov: predovšetkým nedokázal vysvetliť, ako teleso, ktoré obsahovalo iba neveľké množstvo ľadu, mohlo mať žiarivé prejavy vyparujúcej sa pary po niekoľkých prechodoch perihéliom. V roku 1950 Fred Lawrence Whipple navrhol, že namiesto skalnatých objektov obsahujúcich málo ľadu, sú kométy ľadové objekty obsahujúce malé množstvo prachu a skaly. Tento model „špinavej snehovej gule“ bol rýchlo akceptovaný. Bol potvrdený, keď „armáda“ vesmírnych sond (vrátane sondy Európskej vesmírnej agentúry Giotto a sovietske sondy Vega 1 a Vega 2) preletela cez chvost Halleyho kométy v roku 1986, aby odfotografovala jadro a pozorovala prúdy vyparujúceho sa materiálu. Americká sonda Deep Space 1 preletela popri jadre kométy Borrelly 21. septembra 2001 a potvrdila, že charakteristika Halleyho kométy je rovnaká aj pre ďalšie kométy.
Budúce vesmírne misie pridajú ďalšie detaily k našej predstave o zložení komét. Sonda Stardust, ktorá odštartovala vo februári 1999 už zozbierala čiastočky komy kométy Wild 2 v januári 2004 a pristála so vzorkami na Zemi v januári 2006. V roku 2005 sonda Deep Impact vypustila projektil, ktorý narazil do kométy Tempel 1. Impkator vysielal údaje snímky približujúcej sa kométy až do okamihu tersne pred dopadom. Pri náraze na povrch kométy vytvoril kráter, ktorý skúmala samotná sonda, kozmické ďalekohľady ako aj observatóriá na Zemi. V roku 2014 európska sonda Rosetta prekríži obežnú dráhu kométy Churyumov-Gerasimenko a umiestni malý pristávací modul na jej povrch.
[upraviť] Veľké kométy
Zatiaľ čo stovky maličkých komét prelietajú vnútornou slnečnou sústavou každý rok, iba zopár komét však zapôsobí na verejnosť. Približne každú dekádu nejaká kométa sa stane dosť jasnou na to, aby bola pozorovateľná pre normálneho pozorovateľa — takéto kométy sú často označované ako veľké kométy. V minulosti jasné kométy spôsobovali paniku a hystériu medzi verejnosťou, ich zjavenia boli interpretované ako zlé znamenia. V nedávnej minulosti, počas príchodu Halleyho kométy v roku 1910, Zem prechádzala cez chvost kométy a noviny v tom čase mylne podnietili paniku, že dikyán obsiahnutý v chvoste by mohol otráviť milióny ľudí, no a príchod Hale-Boppovej kométy v roku 1997 spustil masovú samovraždu kultu Nebeská brána. Väčšina ľudí však považuje veľké kométy iba za krásny výjav.
Predpovedanie, či sa nejaká kométa stane veľkou kométou, je obzvlášť ťažké, keďže veľa faktorov môže pôsobiť na jasnosť kométy a drasticky ju odchýliť od predpovedí. Všeobecne povedané, ak má kométa veľké a aktívne jadro, bude prechádzať blízko pri Slnku a nie je v zákryte za Slnkom pri pohľade zo Zeme v momente najväčšej jasnosti, má veľkú šancu zaradiť sa medzi veľké kométy. Napriek tomu, že kométa Kohoutek v roku 1973 splňovala všetky tieto kritéria a bol očakávaný veľký výjav, opak bol pravdou. Kométa West, ktorá sa objavila o tri roky neskôr mala oveľa menšie očakávania (zrejme pretože vedci sa viac báli veľkých predpovedí po fiasku s kométou Kohoutek), stala sa však extrémne pôsobivou kométou.
Neskoré 20. storočie zažilo dlhú prestávku medzi objavením sa veľkých komét, nasledovanú príchodom hneď dvoch v rýchlom slede — kométa Hyakutake v roku 1996, nasledovaná Hale-Boppovou kométou, ktorá dosiahla maximum jasnosti v roku 1997, aj keď bola objavená dva roky pred tým. Návrat Halleyovej kométy sa očakáva v roku 2061. Až dodnes, 21. storočie ešte nevidelo príchod žiadnej z veľkých komét.
[upraviť] Zvláštne kométy
Z tisícov známych komét sú niektoré nezvyčajné. Kométa Encke má orbitu medzi obežnými dráhami Jupitera a Merkúra, zatiaľ čo kométa 29P/Schwassmann-Wachmann má nestálu obežnú dráhu celú však medzi Jupiterom a Saturnom. Kométa 2060 Chiron, ktorej nestabilná orbita sa drží medzi Saturnom a Uránom, bola sprvu klasifikovaná ako asteroid, až kým bola zaznamenaná jej slabá koma. Podobne aj kométa Shoemaker-Levy 2 bola sprvu označená ako asteroid 1990 UL3. Niektoré blízkozemné asteroidy sú považované za vyhasnuté jadrá komét, z ktorých sa už neuvoľňujú plyny.
Pri niektorých kométach bol pozorovaný rozpad. Kométa Biela bola významným príkladom rozlomenia na dve časti počas jej prechodu perihéliom v roku 1846. Dve novovzniknuté kométy boli videné nezávisle v roku 1852, ale nikdy viac potom. Namiesto toho boli v rokoch 1872 a 1885 pozorované veľkolepé meteoritické roje, v časoch, keď mala byť kométa viditeľná. Slabý meteoritický roj, Andromedidy, ktorý je možné pozorovať každoročne v novembri, je spôsobený tým, že Zem prechádza pôvodnou obežnou dráhou kométy Biela .
Niekoľko ďalších komét bolo pozorovaných rozpadať sa v ich perihéliu, vrátane veľkej kométy West a kométy Ikeya-Seki. Niektoré kométy ako napríklad kométy Kreutzovej skupiny sa pohybujú po obežných dráhach v skupinách a sú považované za časti jedného objektu, ktorý sa dávno rozpadol.
Ďalšie význačné pozorovanie kometárneho rozpadu bol rozpad kométy Shoemaker-Levy 9 pozorované v roku 1993. V čase objavu bola dráha kométy v blízkosti Jupitera, ktorého gravitácia udržala kométu pri blízkom priblížení v roku 1992. Toto priblíženie roztrhlo kométu na stovky častí a počas 6 dní v júli 1994, tieto kúsky udreli do atmosféry Jupitera — prvýkrát, čo astronómovia pozorovali kolíziu medzi dvoma objektmi v slnečnej sústave. Rovnako existuje diskusia, či objekt zodpovedný za Tunguzkú udalosť v roku 1908 nebol jedným z fragmentov kométy Encke.
[upraviť] Kométy vo fikciách
Kométy sú populárnym objektom pre autorov science fiction a tvorcov filmov, aj keď sú často zle vysvetľované ako horľavé objekty, namiesto ľadových.

Summary:
Kométa je malý astronomický objekt podobný asteroidu, ale zložený predovšetkým z ľadu. Kométy sa typicky pohybujú po veľmi eliptických obežných dráhach, ktorých odslnie môže byť oveľa vzdialenejšie ako obežná dráha Pluta. Veľmi často sú opisované ako „špinavé snehové gule“ a z veľkej časti ich tvorí zmrznutý oxid uhličitý, metán a voda s primiešaným prachom a rôznymi nerastnými agregátmi.
Všeobecne sa predpokladá, že kométy vznikajú v oblaku (Oortov oblak) vo veľkých vzdialenostiach od Slnka skladajúcom sa z trosiek, ktoré zostali po kondenzácii slnečnej hmloviny; vonkajšie okraje takýchto hmlovín sú dosť chladné na to, aby voda mohla existovať v pevnom (a nie plynnom) skupenstve. Asteroidy vznikajú iným procesom, no veľmi staré kométy, ktoré stratili všetku svoju prchavú hmotu, sa môžu podobať na asteroidy.


[upraviť] Formy uhlíka
[upraviť] Elementárny uhlík
Uhlík je typický nekovový prvok, ktorý sa ako nerast v elementárnom stave vyskytuje v prírode v dvoch základných modifikáciách a v posledných približne 20 rokoch bola laboratórne vytvorená tretia modifikácia:
[upraviť] Anorganické zlúčeniny
V anorganických chemických zlúčeninách sa uhlík vyskytuje s mocnosťou +2, +4 a -1.
[upraviť] Organické zlúčeniny
Organické zlúčeniny sú chemické látky, ktoré obsahujú väzbu C-C. Každý atóm uhlíka je schopný vytvárať celkom 4 tieto tzv. jednoduché väzby, okrem toho aj väzbu dvojitú C=C a väzbu trojitú. Môžu preto vznikať dlhé reťazce a molekuly s rozvetvenou alebo cyklickou štruktúrou. Spolu s uhlíkom sa v týchto molekulách viažu aj ďalšie prvky, najmä biogénne prvky vodík, kyslík, dusík, síra a fosfor, ale môžu to byť aj halogény, kremík a mnoho ďalších. Vďaka tomu existuje veľa kombinácií; v súčasnosti poznáme viac ako 10 miliónov organických zlúčenín.
Práve vďaka tejto obrovskej rozmanitosti sa organické látky stali základným stavebným kameňom živej hmoty. Každá bunka živého organizmu obsahuje desiatky tisíc chemických zlúčenín, ktoré majú tú jedinú spoločnú vlastnosť, že ich základný skelet je vytvorený atómami uhlíka v rôznych väzobných stavoch.
Nasledujúci výpočet typov organických zlúčenín zďaleka nie je úplný a mal by iba informovať o najčastejšie používaných a vyrábaných typoch organických látok.
[upraviť] Výskyt a využitie
[upraviť] Grafit
Grafit alebo tuha je nerast, ktorý sa nachádza na mnohých miestach na Zemi. Jedny z najväčších grafitových baní sa nachádzajú v USA (Texas a štát New York), Mexiku, Indii a Rusku. Grafit je napr. aj zložkou sadzí, ktoré vznikajú spaľovaním fosílnych palív. Je však v čiastočkách tak malých, že sadza má skôr vlastnosti amorfného uhlíka.
Grafit sa priemyselne využíva najmä na výrobu ceruziek. Pritom sa najskôr spoločne s vápnom veľmi jemne pomelie a potom vylisuje do vhodného tvaru.
Ďalšie významné použitie grafitu je v metalurgickom priemysle. Vzhľadom na jeho veľmi dobrú tepelnú odolnosť sa z neho vyrábajú nádoby, tzv. kokily, do ktorých sa odlievajú roztavené kovy a ich zliatiny. Zabráni sa tak kontaminácii zliatiny kovom, z ktorého by sa kokila musela vyrobiť. Z grafitu sa vyrábajú aj elektródy pre elektrolytickú výrobu hliníka z taveniny bauxitu a kryolitu alebo pri výrobe kremíka z taveniny oxidu kremičitého.
[upraviť] Sklový grafit
Umelo vyrobenou formou grafitu je tzv. sklený uhlík (angl. glassy carbon), ktorý sa vyznačuje vysokou hustotou, nízkou pórovitosťou a veľmi dobrou chemickou a mechanickou odolnosťou. V praxi sa vyrába presne riadeným dlhodobým vysokoteplotným (pyrolitickým) rozkladom organických látok na povrchu normálneho grafitu.
Vďaka mimoriadnym fyzikálnym a chemickým vlastnostiam sklového grafitu sa jeho praktické využitie aj napriek jeho vysokej cene stále rozširuje.
[upraviť] Diamant
Hlavný článok: Diamant
Diamant je jedným z najvzácnejších a najdrahších nerastov. Vyskytuje sa v rôznych farebných modifikáciách od takmer priehľadnej až po čiernu. Pretože k vzniku diamantu je potrebný obrovský tlak a vysoké teploty, nachádzajú sa predovšetkým tam, kde žeravá magma z veľkých hĺbok vystúpila na povrch a stuhla. Náleziská s najkvalitnejšími diamantmi ležia najmä v južnej Afrike – JAR, Namíbia, Sierra Leone, ďalej v Brazílii, Rusku, Kanade a Austrálii.
Diamanty sa v súčasnosti aj priemyselne vyrábajú, aj keď produkty zďaleka nedosahujú kvalít prírodných diamantov. Tzv. priemyselné diamanty sa preto využívajú najmä pre rôzne vrtné a rezné hlavice nástrojov, ktoré pre svoju činnosť musia mať mimoriadnu tvrdosť a odolnosť.
Prírodné diamanty slúžia už od pradávna najmä na výrobu tých najdrahších šperkov. Aby sa mohol diamant zasadiť do zlatého alebo platinového šperku, musí byť najskôr zložito a opatrne vybrúsený. K úspešnému vybrúseniu drahého a vzácneho diamantu je potrebná nielen skúsenosť, ale aj zručnosť a trpezlivosť. Strediskami brúsenia diamantov a obchodu s nimi sú belgické Antverpy a holandský Rotterdam a Amsterdam.
[upraviť] Fosílne palivá
Medzi základné fosílne palivá patria uhlie, ropa a zemný plyn. Všetky tieto palivá obsahujú ako väčšinovú zložku pestrú paletu organických zlúčenín, ktoré podľa súčasných teórií vznikli dlhodobým anaeróbnym rozkladom organickej hmoty. V prípade uhlia sa zdá byť prekurzorom drevo druho- a treťohorných pralesov, ktoré boli zničené nejakou náhlou katastrofou.
Ropa a zemný plyn pochádzajú pravdepodobne zo živočíšnych tkanív obyvateľov pravekých morí, ktorí boli pri nejakej katastrofickej udalosti prekrytí vrstvou hornín a počas miliónov nasledujúcich rokov sa postupne rozložili za vzniku pestrej palety zlúčenín na báze uhľovodíkov.
Všetky vyššie uvedené komodity tvoria v súčasnosti chrbtovú kosť svetovej energetiky a prevažnej časti chemického priemyslu. Najmä ropa sa v posledných rokoch javí ako kľúčová surovina pre súčasnú civilizáciu. Je jednak základným zdrojom energie pre stále rastúcu dopravnú infraštruktúru a zároveň je zrejmé, že jej celosvetové zásoby môžu byť vyčerpané v nasledujúcich niekoľkých desaťročiach. Ovládnutie lokalít s ich výskytom sa v ďalších desaťročiach môže stať zdrojom globálneho konfliktu.
Ropa aj zemný plyn sa zvyčajne vyskytujú spoločne. V súčasnosti sa hlavným zdrojom tejto suroviny stala oblasť Perzského zálivu a Sibíri, ale nezanedbateľné množstvo ropy sa ťaží aj šelfových vodách Severného mora, v Mexickom zálive a juhovýchodnej Ázie. Aj náleziská v Texase doteraz poskytujú pomerne silný zdroj, ktorý však rozhodne pre potreby ekonomiky USA nestačí.
Svetové zásoby uhlia sú výrazne väčšie ako ropy a zemného plynu. V súčasnosti sa využíva skôr ako zdroj na výrobu elektrickej energie. V princípe ho možno prerobiť aj na kvapalný zdroj energie pre spaľovacie motory, ale problémom sú omnoho vyššie náklady na ťažbu aj nutnosť komplikovanejšej a drahšej cesty na získanie požadovaných produktov – teda predovšetkým benzínu a motorovej nafty.
Okrem energetického využitia nachádza uhlie využitie v metalurgii, kde po prerobení na koks slúži ako redukčné médium pri výrobe železa a podobných kovov z oxidických rúd vo vysokej peci.
[upraviť] Jantár
Zvláštnu formu uhlíkatého minerálu predstavuje jantár - mineralizované zvyšky treťohornej živice staré okolo 50 milónov rokov. Priemerné chemické zloženie jantáru bolo určené ako C10H16O. Základná farba jantáru je zlatožltá, ale môžeme nájsť aj odrody celkom priehľadné, červené, kávové aj biele.
Nachádza sa v Európe ako skamenená živica borovíc a v Strednej Amerike a Mexiku, kde ide o živicu tropickej dreviny kopálu.
Význam jantáru je najmä vo výrobe šperkov a ozdobných predmetov. Asi najvýznamnejším projektom v tomto obore bola povestná Jantárová komnata, miestnosť obložená nádhernými umelecky spracovanými jantárovými blokmi v Petrohradskom cárskom paláci. V priebehu 2. svetovej vojny nemecké okupačné vojská Jantárovú komnatu rozobrali a odviezli na neznáme miesto. Dodnes sa po tejto kultúrnej pamiatke bezvýsledne pátra.
Ďalší význam jantáru je paleontologický. V hmote jantárových nálezov sú veľmi často perfektne zachované telá treťohorného hmyzu, peľ vtedajších rastlín a ďalšie artefakty.
Zaujímavé je, že sa dodnes nepodarilo jantár umelo vyrobiť, aj napriek tomu, že je dobre známe jeho chemické zloženie aj predpokladaný postup vzniku.
[upraviť] Vápenec a ďalšie uhličitany
Čistý uhličitan vápenatý CaCO3 je známy ako nerast kalcit.
Horniny na báze uhličitanu vápenatého alebo vápence sú biogénneho pôvodu, pretože vznikly prevažne z vápenatých ulít druhohorných morských živočíchov. Veľké náleziská týchto hornín sa nachádzajú v Čechách, v Taliansku, Anglicku a napr. USA. Podľa prítomných prímesí majú rôznu farbu, od čisto bielej až po takmer čiernu, aj mechanické vlastnosti. Používajú sa preto na výrobu bežných stavebných surovín ako pálené vápno alebo cement alebo ako dekoračný kameň (mramor). Vápenec je tiež základom tzv. krasových javov, pri ktorých dochádza systémom zložitých rovnováh medzi uhličitanmi a hydrouhličitanmi vápnika ku vzniku nádherných prírodných úkazov najmä v jaskyniach a podzemných priestoroch.
Uhličitan horečnatý MgCO3 nazývaný magnezit sa predovšetkým používa ako surovina na výrobu žiaruvzdorných materiálov pre výstavbu vysokých a cementárských pecí. Veľké ložiská magnezitu sa nachádzajú na Slovensku, v Rakúsku, Číne a Kórei.
[upraviť] Oxid uhličitý
Oxid uhličitý CO2 je bezfarebný plyn, bez zápachu, ktorý sa rozpúšťa vo vode za vzniku veľmi slabej kyseliny uhličitej. Tvorí približne 0,038�% objemu atmosféry Zeme, kam sa dostáva jednak dýchaním živých organizmov, jednak v súčasnosti stále rastúcim tempom spaľovania fosílnych palív.
Z atmosféry odčerpávajú oxid uhličitý rastliny procesom zvaným fotosyntéza s pomocou organického farbiva chlorofylu. Toto farbivo je schopné využiť energiu fotónu slnečného svetla na naštartovanie značne komplikovaného reťazca chemických reakcií, ich výsledok možno jednoducho opísať takto:
Uvedená reakcia je vcelku kľúčová pre všetok pozemský život, pretože s jej pomocou sa ku všetkým živým organizmom dostáva energia, ktorá im umožňuje existenciu a zároveň sa takto vytvára kyslík, ktorý je nevyhnutný pre ich dýchanie.
Zvyšujúca sa koncentrácia oxidu uhličitého je spojená s javom nazývaným skleníkový efekt, pretože molekuly CO2 intenzívne pohlcujú infračervené žiarenie a zabraňujú tak jeho vyžarovaniu do kozmického priestoru. Tým dochádza k postupnému zahrievaniu povrchu Zeme a mohlo by to viesť napr. k pomerne prudkému topeniu ľadovcov a následnému zvýšeniu hladiny svetových oceánov až o desiatky metrov.
V priemysle sa oxid uhličitý využíva napr. ako inertná atmosféra pri procesoch, pri ktorých je nutné vylúčiť prítomnosť kyslíka. Pretože oxid uhličitý nehorí, používa sa aj ako náplň niektorých typov hasiacich prístrojov.
Oxid uhličitý sa tiež nachádza v množstve nápojov; buď je ich prirodzenou zložkou (alkoholové kvasenie piva, šumivého vína, burčiaku; minerálne vody) alebo sú ním sýtené umelo na zlepšenie chuti (ovocné limonády, lacnejšie perlivé vína, niektoré minerálky).
Stlačením oxidu uhličitého vzniká pevná látka, tzv. suchý ľad, ktorá ľahko sublimuje, pričom odoberá značné množstvo tepla z okolia a využíva sa na chladenie napr. v potravinárstve.
[upraviť] Oxid uhoľnatý
Oxid uhoľnatý CO je vysoko toxický, vznietiteľný až výbušný, bezfarebný plyn, bez zápachu, ktorý vzniká najmä nedokonalou oxidáciou organických zlúčenín uhlíka (nedokonalým horením).
Nachádza sa predovšetkým ako súčasť svietiplynu, ktorý vzniká tlakovým a tepelným rozkladom uhlia. Oxid uhoľnatý vzniká vždy v malom množstve pri spaľovaní benzínu a ropy v spaľovacích motoroch. Tým sa stáva významnou súčasťou tzv. suchého smogu losangelského typu. V posledných rokoch je tvorba CO pri prevádzke spaľovacích motorov potlačovaná použitím autokatalyzátorov, zvyčajne založených na kombinácií pôsobenia rôznych platinových kovov na splodiny pri vysokej teplote. Pôsobením týchto katalyzátorov dochádza k takmer 100% konverzii oxidu uhoľnatého na oxid uhličitý. Malé množstvo oxidu uhoľnatého je aj v cigaretovom dyme ako dôsledok nedokonalého spaľovania tabaku.
Medzi prírodné zdroje oxidu uhoľnatého patria napr. zemný plyn, kde sa však nachádza iba v malých koncentráciách. Je zložkou banských plynov, kde spolu s metánom spôsobuje ich mimoriadnu výbušnosť, a sám o sebe je príčinou ich toxicity.
Vysoká toxicita oxidu uhoľnatého je daná jeho schopnosťou blokovať dýchací reťazec. Molekula CO sa pritom takmer ireverzibilne naviaže na atóm železa v molekule hemoglobínu, ktorá slúži ako prenášač kyslíka. Tak dôjde k zablokovaniu prenosu kyslíka z pľúc do organizmu a k uduseniu postihnutého organizmu.
[upraviť] Izotopy uhlíka a rádiokarbónová metóda datovania
V prírode sa uhlík vyskytuje bežne vo forme dvoch stabilných izotopov: 12C, ktorý tvorí 98,9�% a 13C s priemerným výskytom 1,1�%.
Reakciou atómov dusíka 14N, prítomných vo vysokých vrstvách atmosféry s kozmickým žiarením, vzniká nestabilný izotop 14C, ktorý sa rozpadá s polčasom 5�715 rokov. Pomer všetkých 3 izotopov uhlíka v atmosférickom oxide uhličitom sa tak dlhodobo udržuje na konštantnej hodnote.
Živé organizmy neustále prichádzajú do styku s atmosférickým CO2 či už formou fotosyntézy (rastliny) alebo prijímaním ich produktov – bylinožravci a následne dravci. Preto je možné tvrdiť, že pomer 14C/12C zostáva v priebehu života daného organizmu konštantný.
Po odumretí akéhokoľvek biologického tkaniva sa výmena uhlíka medzi organizmom a prostredím zastaví. Zároveň nedochádza ani ku vzniku 14C reakciou s kozmickým žiarením, pretože to je pohltené atmosférou. Obsah 14C klesá podľa zákonitostí rozpadu nestabilných atómových jadier.
Rádiokarbónová metóda datovania využíva spomenutý jav tým spôsobom, že sa v archeologickom či inom náleze pozostatku živej hmoty (zvyšky tkanív, kostí, popol…) analyzuje pomer 14C/12C. Zistený pomer potom vcelku presne ukazuje na dobu zániku danej živej hmoty. Vzhľadom na uvedený polčas rozpadu uhlíka 14C je metóda optimálne použiteľná pre objekty staré od 2 do 100 tisíc rokov. Pri hodnotení nameraných výsledkov je potrebné zobrať do úvahy aj možnosť pôsobenia radioaktívnych žiaričov na skúmaný materiál v priebehu jeho pôsobenia na mieste nálezu, pretože tak môže dôjsť k významnému skresleniu dát.
[upraviť] Iné projekty
[upraviť] Dodatočný popis (legúra pre oceľ)
Užitočný prvok. Vlastnosti sa silne menia od formy (fázy) uhlíka. Napr. vo forma martenzitu alebo cementitu zvyšuje tvrdosť a vo forme austenitu zase pevnosť (tuhosť) - hlavne po studenom valcovaní. Užitočné je aj povrchové kalenie, kde povrch je martenzitický a vnútro austenitické - vtedy je vysoká vrubová húževnatosť (prierazuvzdornosť). Zvýšený obsah uhlíka zlepšuje zvariteľnosť ocele a naopak.

Summary: Uhlík (lat. Carboneum) je chemický prvok v Periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku C a protónové číslo 6. Uhlík tvorí základný stavebný kameň všetkých organických zlúčenín a tým aj všetkých živých organizmov. Zlúčeniny uhlíku sú aj jedným zo základov svetovej energetiky, fosílne palivá ako zemný plyn a uhlie slúžia ako energetický zdroj na výrobu elektriny a vykurovanie, produkty spracovania ropy sú nevyhnutné pre pohon spaľovacích motorov. Výrobky chemického priemyslu na báze uhlíka sú súčasťou každodenného života či ide o o plastické hmoty, umelé vlákna, náterové hmoty alebo liečivá.


[upraviť] Rozdelenie
[upraviť] Výskyt zemetrasení
Zemetrasenia tektonického pôvodu sa vyskytujú v miestach s poruchami zemskej kôry (nazývaných aj zlomy alebo dislokácie), kde dochádza k pohybu jednotlivých horninových blokov. Veľká väčšina takýchto zlomov je umiestnená na okrajoch tektonických platní, kde dochádza k ich interakcii s inými platňami.
Viac ako 75�% tektonických zemetrasení sa odohrá v pásme, ohraničujúcom Pacifik, tzv. Ohnivom kruhu. Ďalších 15-20�% v zóne, tiahnúcej sa od Azor cez Severnú Afriku, Stredozemné more, Apeninský polostrov, Alpy, Dináre, Turecko, Irán a Himaláje, teda podstate v zóne Alpsko-himalájskeho vrásnenia. Ostatné tektonické zemetrasenia pripadajú na tektoniku stredooceánskych chrbtov a vnútroplatňové zemetrasenia.
Masívny výskyt zemetrasení v konvergentných, divergentných a transformných okrajoch tektonických platní je jedným z faktorov podporujúcich teóriu platňovej tektoniky. Jednotlivé typy okrajov a ich interakcie produkujú charakteristické zemetrasenia (napr. zemetrasenia transformých okrajov majú ohniskovú hĺbku približne 100�km, v prípade konvergentných okrajov je charakteristický výskyt hlbších zemetrasení, lemujúcich poklesávajúcu platňu - tzv. benioffova zóna).
[upraviť] Mechanizmus zemetrasenia
Väčšina zemetrasení sa vyskytuje na aktívnych zlomoch. Zlom predstavuje oslabenú zónu medzi dvoma blokmi hornín, tvorenú vysokotlakovo metamorfovanými horninami (mylonitmi, tektonitmi až pseudotachylitmi). Hrúbka zlomu je len niekoľko metrov, v porovnaní s jeho dĺžkou (až niekoľko sto kilometrov) je zanedbateľná. Zlomy sa vyskytujú na okrajoch litosférických dosiek, ale aj v ich vnútri. Niektoré vystupujú na povrch Zeme, no väčšina sa nachádza pod povrchom.
Jednotlivé horninové bloky sa pohybujú pozdĺž zlomu rôznymi rýchlosťami (rýchlosť pohybu je od niekoľko milimetrov až po centrimetre za rok, smer pohybu je protismerný, prípadne rovnobežný s rozdielnymi rýchlosťami jednotlivých blokov). Ak dôjde k ich zakliesneniu (v dôsledku zložiek síl kolmých na zlom, trenia a nerovností povrchov blokov), kinetická energia pohybu sa mení na potenciálnu a dochádza k deformácii zakliesnenej časti a jej okolia, pretože zvyšok bloku sa naďalej pohybuje. Trecie sily môžu byť oslabované silikagélom, ktorý vzniká reakciou oxidu kremičitého s vodou a pôsobí ako mazivo. Platí všeobecný vzťah, že so zvyšovaním obsahu SiO2 v hornine (horniny ako granit a gabro) klesá trenie v horninových blokoch.
Proces kumulácie potenciálnej energie je pomalý, trvá niekoľko desiatok (stoviek) rokov, pričom dochádza k fyzikálnym a chemickým zmenám na zlomovej ploche. Faktorom, ktorý hrá dôležitú úlohu pri spúšťaní zemetrasenia je voda. Jej uvoľňovaním (napr. dehydratáciou serpentinitu) a následným tlakovým nasýtením zakliesnenej časti v nej vytvára mikrotrhliny. Nárast počtu mikrotrhlín má za následok prekročenie medze pevnosti horniny a vznikná trhlina.
Zakliesnuté bloky sa nevratne posunú do novej polohy a vyžiaria sa seizmické vlny, ktoré generuje celá porušená oblasť (trhlina, ohnisko zemetrasenia). Miesto výskytu trhliny sa nazýva hypocentrum a kolmý priemet hypocentra na povrch Zeme je epicentrum zemetrasenia. Jednotlivé horninové bloky sa po uvoľnení napätia nemusia dostať do polôh, kde by boli, keby nedošlo k zakliesneniu. Rozdiel medzi vzdialenosťou bodov pred a po zemetrasení sa nazýva diskontinuita v posunutí. Jej veľkosť je rádovo v metroch, pri najväčších zemetraseniach približne 10�m. Rýchlosť posunu bloku sa nazýva rýchlosť posunutia a čas, po ktorý sa tento posun odohral je nábehový čas.
Z hypocentra sa trhlina šíri po deformovanej zlomovej ploche všetkými smermi, kým nenarazí na voľný povrch, alebo na miesta s deformáciou nepostačujúcou na šírenie trhliny. Miesta, kde sa šírenie trhliny zastaví, môžu energiu akumulovať a stať sa miestom menších zemetrasení, tzv. dotrasov. Predtrasy sú naopak menšie zemetrasenia, ktoré predchádzajú hlavnému otrasu. Ich vznik je pripisovaný existencii miest s veľmi veľkým napätím, ktorého uvoľnenie sa nerozšíri na celú zlomovú plochu. Ak je zlom nehomogénny a neudrží kumuláciu napätia, dochádza k zemetrasným rojom - sérii slabších zemetrasení v relatívne krátkom čase (týždne až mesiace). Viacnásobné zemetrasenie nastáva, ak v krátkom časovom slede (sekundy až minúty) dôjde na zlome k sérii izolovaných zemetrasení.
Zemetrasenie nie je jedinou udalosťou na zlome - je len epizódou tektonického vývoja oblasti. Po uvoľnení nahromadenej energie (predtrasmi, hlavným zemetrasením a dotrasmi) sa celý cyklus opakuje. Hypocentrum a porušená časť zlomovej plochy však spravidla nebýva zhodná s predchádzajúcim zemetrasením.
[upraviť] Seizmické vlny
Seizmické vlny sú elastické vlny šíriace sa v zemskom telese, ktoré sú vyžarované v dôsledku šírenia sa trhliny na zlome. Sú jedným z prejavov zemetrasenia a pripadá na ne asi 30�% celkovej uvoľnenej energie (zvyšok sa spotrebuje posunom blokov, premenou energie na teplo a procesmi drvenia a premeny hornín). Okrem zemetrasenia ich môžu generovať aj fázové prechody v zemskom vnútri, dopady meteoritov, svahové zosuvy, ako aj ľudská činnosť (doprava, štarty rakiet, výbuchy a pod.). Výskum šírenia seizmických vĺn ma význam pre poznanie mechanizmu zemetrasenia a účinkov zemetrasení. Výskum priestorových vĺn poskytuje informácie o zemskom vnútre (seizmický model Zeme je najpresnejší).
Dva základné typy seizmických sú povrchové a objemové seizmické vlny. Povrchové vlny sa šíria len v blízkosti zemského povrchu (majú amplitúdy nenulové len do určitej hĺbky, táto hĺbka závisí od periódy - napr. dlhoperiodické povrchové seizmické vlny s periódou okolo 200�s zasahujú do vrchného plášťa). Rozdeľujú sa na Raileighove a Loveove. Priestorové vlny sa môžu šíriť objemom zemského telesa a rozdeľujú sa na primárne (alebo P-vlny, priečne vlny), ktoré sa šíria celým telesom Zeme a sekundárne (S-vlny, pozdĺžne vlny), ktoré neprechádzajú tekutým vonkajším jadrom Zeme.
Ako sa seizmické vlny šíria telesom (resp. po povrchu) Zeme, dochádza k ich postupnému tlmeniu, t.j. premene mechnickej energie na iné formy a tým k postupnému zmenšovaniu ich amplitúdy počas šírenia. Je to dôsledok druhého termodynamického zákona, z ktorého vyplýva, že mechanická energia sa postupne mení na teplo.
[upraviť] Energia zemetrasenia a jeho veľkosť
Energiu uvoľnenú zemetrasením, resp. tú jej časť, ktorá sa vyžiari seizmickými vlnami zaznamenávajú seizmometre na seizmogramy. Účinky na ľudí a stavby merajú makroseizmické stupnice intenzity a na odhad veľkosti uvoľnenej energie sa používa magnitúdo a seizmické momenty.
[upraviť] Makroseizmické účinky zemetrasenia
Makroseizmické účinky zemetrasenia sú tie účinky zemetrasenia, ktoré sa prejavujú na prírode, stavbách a ľuďoch na určitej lokalite. Sú definované tzv. makroseizmickou intenzitou, ktorá je určovaná stupňami makroseizmickej stupnice. Jeden stupeň takejto stupnice je charakterizovaný súborom pozorovateľných príznakov. Napríklad stupeň tri v Mercalliho stupnici je charakterizovaný slabými otrasmi, ktoré môžu pocítiť ľudia na vyšších poschodiach budov, prípadne rozkývu visace predmety (lustre a pod.), kým dvanásty, posledný stupeň tejto stupnice je charakterizovaný deštrukciou všetkých stavieb, zdvíhaním, príp. poklesmi povrchu Zeme, vznikom trhlín.
V súčasnosti sa používajú 12-stupňové stupnice (MCS, MM, EMS-98, MKS) a sedemstupňové (JMA). V Japonsku sa používa japonská intenzitná stupnica (JMA), v Taliansku Mercalli-Cancani-Siebergova stupnica (MKS), v Grécku a USA modifikovaná Mercalliho stupnica (MM) a na Slovensku a v ostatných európskych štátoch makroseizmická stupnica EMS-98 (EMS-98).
[upraviť] Magnitúdo
Definovanie sily zemetrasenia pomocou stupníc je dosť subjektívne, preto sa na exaktné meranie sily zaviedlo magnitúdo, ktoré je funkciou dekadického logaritmu amplitúdy vlny (zjednodušene). Meranie sily zemetrasenia pomocou magnitúda navrhol prvýkrát japonský seizmológ Kijoo Wadači v 30. rokoch 20. storočia a do praxe ju uviedli Charles Richter a Beno Gutenberg, ktorí v roku 1935 vypracovali metódu analyzovania seizmogramov pre zemetrasenia v južnej Kalifornii. Táto metóda meria tzv. lokálne magnitúdo (ML) ako dekadický logaritmus pomeru amplitúdy a periódy seizmickej vlny, verejnosti je známa ako Richterova stupnica. Richter sa pri názve inšpiroval hviezdnou magnitúdou. V súvislosti s Richterovou stupnicou treba zároveň poukázať na chybu, ktorej sa často dopúšťa laická verejnosť (hlavne médiá pri informovaní o sile určitého zemetrasenia) - a to na skutočnosť, že Richterova stupnica sa používa len na meranie sily zemetrasení v južnej Kalifornii, nie celosvetovo.
Ďalšie magnitúda, používané na odhad veľkosti uvoľnenej energie, vypočítavané zo záznamov jedného druhu seizmických vĺn sú magnitúdo z�objemových vĺn (mb) a magnitúdo z�povrchových vĺn (MS). Všeobecný vzorec pre tieto tri magnitúda je:
kde:
[upraviť] Obmedzenia lokálnych magnitúd
Problémom vyššie uvedených magnitúd je ich nepresnosť (resp. nemerateľnosť momentu) pri veľkých zemetraseniach. Je to spôsobené tým, že amplitúda seizmickej vlny s vlnovou dĺžkou menšou ako rozmery poruchovej časti zlomu sa s plochou poruchy (teda aj so zväčšujúcou sa energiou) nezväčšuje. Túto chybu rieši momentové magnitúdo (MW), ktoré sa vypočítava nasledovne:
kde M0 je seizmický moment vyjadrený vzťahom:
[upraviť] Energia zemetrasenia
Na odhad energie, uvoľnenej vo forme seizmických vĺn sa používa približný empirický vzorec:
Tento vzorec možno dobre využiť na porovnanie zemetrasení s magnitúdom x a x + 1. Energia zemetrasenia s magnitúdom x + 1 je väčšia 31,6 krát. Pri najväčšom známom zemetrasení v Čile v roku 1960 sa uvoľnilo (vo forme seizmických vĺn) miliónkrát viac energie, ako pri výbuchu atómovej bomby v Hirošime. Je to najväčšie jednorazovo uvoľnené množstvo energie pri krátkodobom fyzikálnom procese na Zemi.
[upraviť] Meranie zemetrasení
Jediné záznamy o výskyte zemetrasenia predstavujú (ak nerátame ľudskými zmyslami pozorovateľné prejavy, tie však pre vyhodnotenie jeho intenzity nemajú žiaden význam) pre geofyzikov seizmogramy, ktoré sú zhotovované seizmometrami. Seizmometer je zariadenie, využívajúce princíp zotrvačnosti. Konštrukciu jednoduchého seizmometra tvorí pevne ukotvený rám, na ktorom je zavesené kyvadlo, potom zariadenie na prevod mechanického pohybu kyvadla na elektrický impulz a záznamové zariadenie. Po príchode seizmických vĺn dochádza k pohybu zeme a relatívnemu pohybu kyvadla voči rámu (prenesene voči zemi, kde je rám ukotvený).
[upraviť] Seizmické siete
Seizmogram zaznamenáva vertikálne aj horizontálne pohyby (v smere sever-juh a východ-západ) a predstavuje úplnú informáciu o pohybe pôdy na určitom mieste v určitom časovom intervale. Čo však nie je možné z takéhoto záznamu zistiť, je správanie sa seizmických vĺn medzi ohniskom zemetrasenia a umiestnením seizmogramu. Na takéto účely sa používa sústava viacerých seizmometrov - tzv. seizmická sieť. Na lokalizáciu ohniska zemetrasenia sú potrebné záznamy z najmenej troch seizmometrov (seizmických staníc), pričom ohnisko zemetrasenia sa nachádza v priesečníku kružníc, ktorých stred je definovaný polohou seizmickej stanice a polomer vzdialenosťou ohniska od stanice.
Siete sa rozdeľujú na globálne, národné, regionálne a lokálne. Globálnu sieť seizmogramov predstavuje napr. Svetová sieť štandardných seizmografov (WWSSN), ktorá bola vybudovaná v 60. rokoch 20. storočia a pozostáva z viac ako 100 seizmických staníc v 60 krajinách sveta.
Národné siete sú zriaďované jednotlivými krajinami (niektoré už fungujú viac ako 100 rokov). Údaje národných sietí sa priebežne zasielajú a vyhodnocujú v medzinárodných centrách (napr. Medzinárodné seizmologické centrum v Newbury vo Veľkej Británii). Regionálne a lokálne siete (rozdiel je vo veľkosti monitorovanej plochy 100�km2 regionálnej až po 1�km2 lokálnej siete) slúžia na monitorovanie určitej oblasti (napr. okolia aktívneho zlomu, alebo dôležitých stavieb - elektrární, mostov, priehrad).
[upraviť] Účinky zemetrasenia
[upraviť] Otrasy zemského povrchu
Pohyb pôdy na určitom mieste zemského povrchu je hlavným prejavom zemetrasenia, výsledkom týchto pohybov vo vzťahu k civilizácii je poškodenie budov a iných stavieb. Výška poškodenia závisí od niekoľkých faktorov - ohniska zemetrasenia, prostredia medzi ohniskom a danou lokalitou a od geologickej, príp. topografickej charakteristiky samotnej lokality. Pohyby pôdy najviac ovplyvňujú povrchové seizmické vlny (tzv. Rayleighove vlny).
Dôležitým faktorom, ktorý ovplyvňuje intenzitu prejavov zemetrasenia v určitej lokalite sú geologické pomery a topografia povrchu. Nepríjemným javom je lokálne zosilnenie seizmických vĺn prechodom cez vrstvy napr. nespevnených sedimentov (čo bolo príčinou katastrofického zemetrasenia, ktoré zasiahlo mexické hlavné mesto Mexiko City v roku 1985). Iné lokálne zosilnenia predstavujú napr. zosilnenie na vrchole kopca, prechod seizmických vĺn z tvrdších do mäkších hornín.
[upraviť] Vibrácie Zeme
Veľké zemetrasenia (s magnitúdom Mw > 6,5) rozkmitajú teleso Zeme. Tento jav je známy ako EFO (z angl. Earth's free oscillation) a prvýkrát bol zdokumentovaný pri veľkom čilskom zemetrasení v roku 1960. Zemské teleso kmitá sféroidálne (podobne ako kmitá futbalová lopta po náraze), radiálne (rytmické zväčšovanie a zmenšovanie povrchu Zeme) a toroidálne (dochádza k strižným pohybom paralelným k povrchu Zeme).
[upraviť] Cunami
Termín cunami označuje jednu alebo niekoľko po sebe idúcich vĺn na hladine mora, ktoré vznikajú pri silnom podmorskom zemetrasení, podmorskom zosuve alebo dopade meteoritu do mora alebo jeho blízkosti. Energia cunami je konštantná a závisí od jej rýchlosti a štvorca (druhej mocniny) jej výšky. Keď vlna dorazí k pobrežiu, jej výška rastie a rýchlosť klesá. Vlnová dĺžka cunami je veľmi veľká, v rade stoviek kilometrov, čo určuje jej chovanie. Vlna s tak dlhou vlnovou dĺžkou sa správa aj na voľnom oceáne ako v plytkej vode. Pri pobreží sa ale vlna značne spomalí. Kým na hlbokom mori je cunami ťažko pozorovateľné (zvyčajne má výšku v jednotkách až desiatkach�cm), pri pobreží nahromadená energia zdvíha vlnu až do výšky 30�metrov a viac. Vďaka veľmi dlhej vlnovej dĺžke na hlbokom mori môže cunami putovať tisíce kilometrov bez väčších strát energie.
[upraviť] Sekundárne efekty zemetrasení
K sekundárnym prejavom zemetrasení patria rôzne zosuvy a závaly, padanie skál, resp. celých skalných a sutinových lavín, bahnotoky, vznik trhlín, alebo prepadov v pôde, ktoré môžu mať za následok ničivé požiare a záplavy spôsobené poškodením elektrického vedenia, resp. hrádzí, najmä v oblastiach, kde neboli stavby konštrukčne prispôsobené možným následkom zemetrasení. Príkladom môže byť zemetrasenie v San Franciscu roku 1906, kde najväčšie škody spôsobili požiare, ktoré v prevažne drevenom meste nastali po prerušení plynových potrubí. Správny výber bezpečných stavebných konštrukcií, ktorý by mal byť presne stanovený legislatívou, tak môže nebezpečenstvo sekundárnych efektov zemetrasení výrazne zredukovať.
[upraviť] Predpovedanie zemetrasení
Predpovedanie zemetrasení v určitom čase na určitom mieste je takpovediac nereálna záležitosť. Aj keď existujú určité náznaky ako zmeny elektromagnetického poľa Zeme, zvýšený únik radónu, zníženie hladiny podzemných vôd, alebo anomálne správanie sa zvierat, tieto javy nie sú pravidelným sprievodcom zemetrasení, preto na nich založené predpovede sú často nepresné (a často hraničia až so šarlatánstvom). Seizmológovia oveľa radšej používajú mapy seizmických rizík s uvedením pravdepodobnosti výskytu zemetrasenia v určitom čase na určitom mieste - to sa však už nejedná o predpoveď.
V Číne úspešne predpovedali príchod zemetrasenia v roku 1975 na základe pozorovania zmien hladiny spodných vôd, zmien v správaní sa zvierat a meraní predtrasov. No už v roku 1976 vôbec nezachytili príznaky zemetrasenia v Tangšane, ktoré si vyžiadalo cez 240�000 obetí (podľa niektorých zdrojov až niečo cez pol milióna).
Zmeny v chemickom zložení minerálov deformačnej zóny, resp. zmeny fyzikálnych vlastností hornín by boli dobrým indikátorom budúceho zemetrasenia, no ich sledovanie je prakticky nerealizovateľné. Ak uvážime dĺžku zlomovej zóny niekoľko sto kilometrov, je takáto akcia nad možnosti vedeckých kapacít. Negatívne tiež vystupuje fakt, že väčšina zlomov je lokalizovaná pod zemským povrchom a odber vzoriek by bol dosť problematický.
Jediná použiteľná metóda je detekcia primárnych vĺn, ktoré sú nedeštruktívne a sú rýchlejšie ako sekundárne. No príchod ničivých S vĺn sa oneskoruje (v závislosti od vzdialenosti od ohniska a hĺbky zemetrasenia) len o niekoľko sekúnd (v prípade vzdialených zemetrasení o desiatky sekúnd). Napriek tomu existujú patentované technológie na varovanie pred zemetraseniami založené na tomto princípe, známa ako Quake Guard alebo Quake Alarm.
[upraviť] Seizmické ohrozenie
Seizmické ohrozenie predstavuje pravdepodobnosť výskytu seizmickej aktivity určitej úrovne na určitej lokalite v určitom čase. Odvodená veličina je seizmické riziko, ktoré určuje pravdepodobnosť vzniku škody pri seizmickom ohrození a seizmicita je pravdepodobnosť výskytu zemetrasenia s určitým magnitúdom v určitom čase v určitej zóne.
Pre účely stavebných noriem o seizmických zaťaženiach je seizmické ohrozenie charakterizované hodnotami špičkového zrýchlenia (v m/s2). Voľba času v definícii závisí od charakteru (a životnosti) stavieb. Pre bežné stavby je na 90% pravdepodobnosť nepresiahnutia zvolenej úrovne seizmického pohybu záujmovým obdobím 50 rokov (pre lokality jadrových elektrární až 1�000�rokov). Na Slovensku sa seizmické zaťaženie stavebných konštrukcií bežných stavieb riadi normou STN 730036.
V krajinách s veľkým výskytom veľkých zemetrasení má určenie seizmického ohrozenia význam aj pre civilnú ochranu. Na základe hodnôt jednotlivých charakteristík seizmického ohrozenia sa vypracovávajú štúdie seizmického rizika (pri určitej hodnote seizmického pohybu), čo pomáha pri plánovaní a organizácii záchranných prác.
[upraviť] Seizmické ohrozenie Slovenska
Zemetrasenia sú na Slovensku pomerne ojedinelým javom, v porovnaní s Poľskom a Českom je miera seizmického ohrozenia väčšia. Od roku 1043 je na území Slovenska evidovaných viac ako 650 zemetrasení s makroseizmickými prejavmi. Najsilnejšie boli zemetrasenia v rokoch 1443 (s epicentrom na strednom Slovensku - oblasť Banskej Štiavnice a Kremnice), 1763 (epicentrum v Komárne) a 1906 (epicentrum v Dobrej Vode) . Pre posledné zemetrasenie existujú aj seizmické záznamy - otrasená oblasť zasahovala do Rakúska, Maďarska a Česka, intenzita v epicentre dosiahla hodnoty 8 až 9 stupňov lokálneho magnitúda.
V Západných Karpatoch sú zemetrasenia tektonickými dozvukmi treťohornej horotvornej činnosti. Na základe údajov seizmogramov, ako aj geologického prieskumu boli na území Slovenska vyčlenené ohniskové zóny Pernek-Modra, Dobrá Voda, Trenčín-Žilina, Komárno, Stredné Slovensko, Spiš a Slanské vrchy.
[upraviť] Predchádzanie zemetraseniam
V 60. rokoch minulého storočia prebehol v Denveri v americkom štáte Colorado pokus, pri ktorom boli do zlomovej zóny navŕtané vrty, do ktorých bola napumpovaná voda. Výsledkom tohto experimentu bola séria menších zemetrasení. Experiment bol založený na tom, že voda ako „mazivo“ znížila trenie v kontaktnej zóne horninových blokov, čím došlo k ich uvoľneniu. Cieľom bolo poukázať na možnosti znižovania rizika, resp. znižovania veľkosti zemetrasenia. Bohužiaľ daný proces je z vyššie uvedených dôvodov (hĺbka zlomu - najhlbší vrt na Zemi má len niečo cez 12�km - 12�262�m, lokalita polostrov Kola v Rusku, 10�km západne od mesta Zapoľarnij) použiteľný iba vo veľmi obmedzenom okruhu potenciálnych ohnísk.
[upraviť] Veľké zemetrasenia
V nasledujúcich tabuľkách je uvedených desať najväčších zemetrasení, spracovaných podľa USGS od roku 1900. Absolútne najväčším zemetrasením, čo sa týka počtu obetí, bolo zemetrasenie v roku 1556 v Číne, kde zahynulo približne 830�000 ľudí.

Summary:
Zemetrasenie je vonkajší prejav náhleho uvoľnenia nahromadenej mechanickej energie v litosfére (v kôre a vo vrchnom plášti). Vyše 90�% zemetrasení je spôsobených tektonickými pohybmi Zeme, zvyšok pripadá na vulkanizmus, zrútenie veľkých podzemných dutín (napr. stropov jaskýň) alebo skalných masívov, ako aj na činnosť človeka (banská činnosť, explózie, atď...).
Zemetrasenia sa zaznamenávajú seizmometrami umiestnenými v tzv. seizmologických staniciach. Ročne je takto zaznamenaných na Zemi niekoľko miliónov zemetrasení, no len nepatrná časť z nich (približne 30�000) má aj účinky, postrehnuteľné zmyslami človeka.