Lekce V / 11: Hvězdy

Cíl lekce:

Žáci se blíže seznámí s noční oblohou. Během lekce si vyrobí vlastní model noční oblohy i pomůcku k určování souhvězdí v jednotlivých ročních obdobích.

Zeptejte se Vašich dětí:

Co jsou to hvězdy? Znáte nějakou jménem?
Co je to souhvězdí?
Znáte nějaká souhvězdí? Umíte je nakreslit?
Jak se jmenuje nejdůležitější hvězda naší soustavy?
Co je to prahvězda?
Co je to červený trpaslík?

Hvězdy

Hvězdy jsou zřejmě nejzákladnějším a nejdůležitějším prvkem ve vesmíru, vedle toho, že jsou to také jeho nejhmotnější prvky. Typickou hvězdou je Slunce, jež je od Země vzdáleno 8 světelných minut. Po Slunci druhou nejbližší hvězdou k nám je Proxima Centauri vzdálená 4,3 světelných let. Ovšem vedle Slunce je tu ještě zhruba 200 miliard hvězd jen v naší galaxii a v celém vesmíru je jich mnohonásobně více.

Hvězdy jsou ohromné žhavé koule ionizovaných plynů (elektrony nejsou vázány k jádrům), především vodíku a hélia s příměsí dalších prvků. Gravitační síla tlačí hmotu hvězdy dohromady do středu, proti ní působí tlak horkého plynu, čímž se utváří rovnováha. Zdroj energie hvězdy leží v jejím nitru, kde se za jedinou sekundu přeměňují miliony tun vodíku na helium. Tomuto procesu se říká termojaderná reakce. Tedy i vznik je spojen s principem termojaderné reakce.

Hvězdy
Obrázek Starsinthesky od European Space Agency (ESA/Hubble) [CC BY 3.0] via Wikimedia commons

Než vznikne hvězda je na jejím místě mezihvězdný oblak (prach a plyn), který se vlastní gravitací začne smršťovat do kulovitého, hustého a malého (ve srovnání s budoucí hvězdou) objektu - globule. Z globule se stává hustější objekt - prahvězda. Tlak vzniklý v jádru prahvězdy je tak velký, že začne proces přeměny vodíku na hélium, a to se projeví vznikem energie, jehož součást pozorujeme jako světlo, tedy zářivost hvězdy. Energie vzniklá termojadernou reakcí je soustředěna převážně do fotonů gama, ty jsou na cestě z jádra hvězdy mnohokrát pohlceny při srážkách s jinými fotony a štěpí se na fotony s menší energií. Důsledkem pak je, že z jediného fotonu gama, vzniklého v jádře se stane půl milionu fotonů světla. Ovšem tato cesta od fotonu gama až po světlo trvá 2 miliony let.
Hvězda postupem času stárne, přeměňuje ze své zásoby více a více vodíku a my můžeme pozorovat stále jasnější hvězdu, jejíž obal se rozpíná. Ale po čase, stejně jako autu dojde benzin, i hvězdě dojdou zásoby vodíku, a tak ji nezbývá, než najít zdroj energie v héliu. Nyní již při termojaderné reakci vznikají jádra těžších prvků (od uhlíku po železo). Její jádro se narůstající gravitací smršťuje, až se zhroutí. Nyní závisí na hmotnosti takto zhroucené hvězdy. Pokud by se jednalo o naše Slunce, vznikne bílý trpaslík. Ovšem pokud by byla hvězda hmotnější, vznikla by neutronová hvězda nebo dokonce černá díra. V případě bílého trpaslíka je vše kromě nyní již drobného jádra odděleno do okolí hvězdy jako planetární mlhovina. V případě hmotnější hvězdy je vnější vrstva odmrštěna ohromným výbuchem (supernova).
Červení trpaslíci se nacházejí v chladné a slabě zářící oblasti konce hlavní posloupnosti. Jsou nejobvyklejším typem hvězd a jsou menší, než je naše Slunce. Vzhledem k tomu, že jsou opatrné na své zásoby energie, mají životnost až desítky miliard let.

Červený trpaslík
Obrázek RedDwarfNASA od NASA/Walt Feimer [Public Domain - NASA] via Wikimedia commons

Bílí trpaslíci jsou menší než červení trpaslíci. Velikostí se podobají naší planetě Zemi, ale hmotností Slunci. Bílý trpaslík, o objemu stejném jako je objem průměrné knihy, by měl hmotnost kolem 10 000 tun! V těchto hvězdách již neprobíhají jaderné reakce.
Červení obři jsou hvězdy ležící nad hlavní posloupností. Povrchová teplota je srovnatelná s teplotou červených trpaslíků, ale celkově jsou mnohem větší a jasnější. Hmotnost je podobná hmotnosti Slunce. Pokud by ale byl červený obr na místě našeho Slunce, sahala by jeho atmosféra k dráze Země.
Souhvězdí jsou oblasti na obloze s přesně vymezenými hranicemi. Často se souhvězdí říká i zdánlivému útvaru na obloze, který je tvořen spojnicemi několika nejjasnějších hvězd. Tyto v dávných dobách lidem připomínaly různé bohy, zvířata, podle kterých je pak pojmenovali. V každé civilizaci byl systém souhvězdí jiný. Na nebi bylo Mezinárodní astronomickou unií (v roce 1925) nakonec ustaveno právě 88 souhvězdí. Z nich 48 nese pojmenování ještě z antických dob. Názvy těchto 48 souhvězdí se vztahují k řeckým mýtům. Pokrývají především severní nebeskou klenbu. Jsou to třeba Býk, Velká medvědice, Orion, Andromeda a další. Řecká civilizace pravděpodobně tato souhvězdí převzala z Mezopotámie nebo z Egypta. Tradiční souhvězdí se nachází na té části oblohy, která byla viditelná z 35° severní šířky v době kolem roku 5 000 př. n. l. Jednotlivé tvary však mohly být známy už mnohem dříve.
Souhvězdí jižní oblohy vznikla později. Autoři jejich názvů i tvarů jsou mořeplavci a vědci, kteří se v době zámořských objevů dostali na jižní polokouli, kde mohli poprvé tato souhvězdí pozorovat a kteří je potřebovali k orientaci. Popis jižní oblohy dokončil v 18. století francouzský astronom Nicolas Louis de Lacaille. Ten zavedl např. souhvězdí Trojúhelník, Mikroskop, Vývěva a několik dalších.
Souhvězdí i dnes pomáhají při orientaci na obloze. Žijeme-li na severní polokouli, pak můžeme během roku pozorovat souhvězdí severní, zatímco jižní nám zůstanou z velké části skryta. Je to dáno tím, že zemská osa se v prostoru téměř nepohybuje a vůči vzdáleným hvězdám zůstává v klidu (míří stále k Polárce neboli Severce). Jižní souhvězdí jsou pak bez ustání zakryta zemským tělesem.

Souhvězdí na noční obloze
Obrázek SGR 1806-20 108685main SRB1806 20rev2 od NASA [Publis domain - NASA] via Wikimedia commons

Jarní souhvězdí (Rak, Vlas Bereniky, Pohár, Severní koruna, Hydra, Lev, Panna, Malý lev, Váhy)
Základním orientačním útvarem na jarní obloze je takzvaný Jarní trojúhelník. Tvoří ho tři jasné hvězdy: Regulus, Spika a Arcturus, podle kterých lze nalézt také nejvýznačnější souhvězdí jara Lva, Pannu a Pastýře.

Letní souhvězdí (Hadonoš, Orel, Pastýř, Labuť, Delfín, Herkules, Lyra, Štít, Had, Šíp, Střelec, Štír)
Pozorovatele pod letním nebem na první pohled uchvátí krása Mléčné dráhy, která se klene vysoko nad obzorem a horizont protíná kdesi pod souhvězdím Střelce. Základním orientačním vodítkem na letní obloze je Letní trojúhelník složený z hvězd Vegy, Denebu, a Altairu.

Podzimní souhvězdí (Andromeda, Beran, Vodnář, Kozoroh, Ryby, Velryba, Pegas, Trojúhelník)
Podzimní obloha nám jako jediná neposkytne komfort základního záchytného útvaru, jakým jsou letní a jarní trojúhelníky či zimní mnohoúhelník. Nenachází se zde totiž dostatek jasných hvězd či na první pohled jinak význačných hvězd. Podzimní obloze však dominuje souhvězdí Pegasa zobrazující bájného okřídleného koně.

Zimní souhvězdí (Orion, Vozka, Velký pes, Malý pes, Drak, Blíženci, Jednorožec, Perseus, Sextant, Býk)
Zima je díky dlouhé noci jedním z nejvýhodnějších období pro pozorování oblohy. Pokud pozorovatele neodradí mráz zimních nocí, naskytne se mu pohled na jednu z nejkrásnějších částí hvězdného nebe. Dominuje mu výrazné souhvězdí Oriona, bájného bojovníka složené z osmi jasných hvězd tvořící jeho hlavu, ramena, pas a nohy.

Obtočnová souhvězdí (Honící psi, Žirafa, Kasiopeja, Kefeus, Rys, Velká medvědice, Malý medvěd)
Souhvězdí obtočnová, nezapadají do klasického dělení podle ročních dob, neboť se nacházejí v části oblohy, která je u nás viditelná po celý rok - jinak řečeno nikdy nezapadají. K nejznámějším z nich, a bezpochyby k nejznámějším souhvězdím vůbec, patří souhvězdí Velké medvědice se svojí částí, lidově zvanou, "Velký vůz". Velký vůz je složen ze 7 nejjasnějších hvězd Velké medvědice, z nichž každá má dokonce své jméno. Velký vůz je také základní pomůckou k nalezení další orientačně významné hvězdy Polárky. Polárka se nachází v blízkosti severního světového pólu, což se projevuje především tím, že se během noci, ani během roku její poloha nemění a ostatní hvězdy okolo ní zdánlivě rotují. Proto také byla odpradávna (zejména před vynálezem kompasu) používána k orientaci a navigaci, neboť relativně velice přesně vytyčovala severní směr. Dalším výrazným obtočnovým souhvězdím je Kasiopeja se svým nezaměnitelným tvarem "w".

Pokud vás téma zaujalo a chcete se dozvědět více:

http://astro.wz.cz/astro/hvezdy/hvezdy.html
https://cs.wikipedia.org/wiki/Souhv%C4%9Bzd%C3%AD
http://www.junakrovensko.websnadno.cz/Hvezdy-a-souhvezdi.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Lists_of_stars_by_constellation
http://www.astro.wisc.edu/~dolan/constellations/
Ridpath I. (2004): Hvězdy a planety. Knižní klub, Praha, 224 s. ISBN 80-242-1193-9.