Už od března 1979, kdy kolem Jupiteru prolétla sonda Voyager 1 si vědci lámali hlavu nad původem Jupiterových blesků. O tom, že se na největší planetě naší soustavy blýská, se spekulovalo už několik set let, ale teprve až Voyager 1 tyto úvahy potvrdil. Když malá sonda prolétla kolem obří planety, naměřená data ukázala, že radiové signály související s blesky, nekorespondují s radiovými signály, které blesky vytváří na Zemi. Nyní se na tyto otázky podařilo najít odpovědi. Vznikly totiž dvě studie zaměřené právě na blesky na Jupiteru. Nás může těšit, že u jedné studie hráli prim Češi – Ondřej Santolík a Ivana Kolmašová z oddělení kosmické fyziky Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd ČR.

Sonda JUNO u Jupitera v představách umělce
Zdroj: http://spaceflightnow.com/

V rámci první studie (vydané v časopise Nature) vědci z týmu kolem sondy Juno popsali, že blesky na Jupiteru jsou vlastně analogické k těm pozemským. Ovšem na druhou stranu jsou tyto dva typy blesků úplně odlišné. „Je jedno, o jaké planetě se bavíme – blesky se vždy chovají jako radiové vysílače – radiové vlny se z nich šíří během jejich cesty po obloze,“ popisuje Shannon Brown z Jet Propulsion Laboratory, který je členem týmu sondy Juno i hlavním tvůrcem první studie a dodává: „Až do příletu sondy Juno byly všechny údaje ze sond (Voyager 1, Voyager 2, Galileo, a Cassini) omezené buď na vizuální detekci nebo na kilohertzové pásmo radiového spektra i přes hledání v megahertzovém pásmu. Existovalo mnoho teorií, které to vysvětlovaly, ale žádná z nich neměla potřebné důkazy.“

Sonda Juno, která na oběžnou dráhu Jupiteru vstoupila 4. července 2016 nese na palubě kromě jiného i přístroj MWR (Microwave Radiometer), který zaznamenává elektromagnetické záření z Jupiteru v širokém spektru frekvencí. „V datech z prvních osmi průletů jsme pomocí MWR objevili 377 bleskových výbojů,“ popisuje Brown a dodává: „Byly zaznamenány jak v megahertzovém tak i kilohertzovém pásmu, což je ve shodě s emisemi pozemských blesků. Myslíme si, že příčina toho, že jsme jediní, kdo tohle zaznamenal, spočívá v tom, že Juno prolétává mnohem blíže k Jupiteru než jakákoliv sonda před ní. Také hledáme na radiových frekvencích, které snadno prochází ionosférou Jupiteru.“

Toto není skutečná fotka. Zákaldem je snímek z kamery JunoCam, ale blesky dokreslil až pozemský umělec. Cílem tohoto obrázku je ukázat, že většina blesků je na Jupiteru v okolí pólů.
Zdroj: https://www.nasa.gov

Zatímco tento objev ukazuje, že blesky na obří planetě jsou podobné těm pozemským, nová studie také odhaluje zajímavý rozdíl mezi atmosférickými výboji na obou planetách. „Rozložení blesků na Jupiteru je úplně jiné než na Zemi,“ popisuje Brown a pokračuje: „Blízko pólů Jupiteru je hodně aktivity, zatímco u rovníku nejsou blesky žádné. Kdokoliv, kdo žije u rovníku na Zemi, Vám potvrdí, že tohle pro naši planetu neplatí.“ Proč se tedy na Zemi blesky koncentrují u rovníku, zatímco na Jupiteru v okolí pólů? Odpovědí je teplo.

Země přijímá většinu tepla externě ze slunečního záření. Jelikož je rovník vystaven tomuto záření nejvíce, stoupá zde díky konvekci teplý a vlhký vzduch vzhůru velmi snadno. Tento proces pak pohání vznik bouřek, které produkují blesky. Na Jupiteru je to ale jiné. Oběžná dráha obří planety leží 5× dál od Slunce, než kde bychom našli dráhu Země. To znamená, že Jupiter dostává z naší životodárné hvězdy 25× méně slunečního záření. Atmosféra Jupiteru však čerpá většinu tepla z vnitřních oblastí samotné planety. To však neznamená, že by na Jupiteru nehrály sluneční paprsky žádnou roli.

Jejich prostřednictvím se rovník ohřívá více než póly – tady je zatím vše stejné, jako na Zemi. Rozdíl však přichází hned vzápětí. Vědci věří, že ohřívání rovníku Jupiteru stačí sotva na to, aby vznikla stabilita v horních vrstvách atmosféry. Konkrétně jde o zabránění vzestupu teplého vzduchu z hlubších vrstev. Póly Jupiteru však nedostávají tolik tepla ze Slunce, takže se zdejší atmosféra tolik neohřeje. V důsledku toho nevzniká stabilita, takže teplé plyny z vnitřních částí Jupiteru mohou nerušeně stoupat. Rozjíždí se tak konvekční proces, který vytváří podmínky pro vznik blesků. „Tyto objevy nám mohou pomoci v chápání složení, cirkulace a energetických toků na Jupiteru,“ uvádí Brown a dodává, že stále některé otázky zůstávají nezodpovězené: „Ačkoliv vidíme blesky u obou pólů, nevíme proč jich většinu zaznamenáme u pólu severního.“

Přístroj Waves (Radio and Plasma Wave Sensor)
Zdroj: http://digilander.libero.it

Druhá studie (vydaná v časopise Nature Astronomy) se již přímo týká českých odborníků. Ivana Kolmašová se svými kolegy představila největší databázi nízkofrekvenčních radiových emisí (hvizdů), které v okolí Jupiteru vytváří blesky. Databáze obsahuje více než 1600 signálů, které zaznamenal přístroj Waves (Radio and Plasma Wave Sensor), což je téměř 10× více, než kolik zaznamenal Voyager 1. Juno zaznamenala frekvence výstřelků odpovídající až čtyřem úderům blesků za sekundu, což odpovídá frekvencím pozemských bouří. Tohle číslo je 6× vyšší, než vrcholné hodnoty zaznamenané Voyagerem 1. „Přispěli jsme analýzou měření elektromagnetických polí na slyšitelných frekvencích, která potvrzuje interpretaci pulzu registrovaných mikrovlnným detektorem jako signálů od blesků,“ řekl pro web České televize Ondřej Santolík.

„Tyto objevy jsme mohli udělat jen díky Juno,“ raduje se Scott Bolton, hlavní vědecký pracovník sondy ze Southwest Research Institute a dodává: „Naše unikátní oběžná dráha umožňuje prolétávat kolem Jupiteru blíže, než kterákoliv jiná sonda. Díky tomu je síla signálu, který planeta vyzařuje, tisíckrát vyšší. Kromě toho je náš přístroj Waves špičkovým kouskem techniky, který je schopen v kakofonii radiových emisí Jupiteru zachytit i slabý signál blesku.“ Sonda Juno se momentálně chystá na svůj 13. vědecký blízký průlet, který přijde 16. července.

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/
http://www.ceskatelevize.cz/

Zdroje obrázků:
http://demoscience.org/wp-content/uploads/2014/09/Jupiter-lightning.jpg
http://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2016/06/JunoAboveClouds.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pia22474-2000.jpg
http://digilander.libero.it/humboldt/pix/RPWS2.JPG