Až jednou přiletí návštěva z vesmíru aneb simulace dopadu planetky na Prahu

Dopad planetky v představách malíře. Credit: NASA
Dopad planetky v představách malíře. Credit: NASA

Díky opakované masáži hollywoodských trháků není těžké si to představit. Ležíte doma u televize, usrkáváte horkou kávu a dopřáváte si klidného večera…je ticho, jen pes kdesi v dáli už delší dobu otravně štěká. Když v tom…. Podobně silný hukot jste nikdy neslyšeli, celý dům se třese, televize přestala vysílat….co se děje? Napadají vás miliony otázek: že by vojenská invaze? Ne, to je nesmysl. V tom spatříte oslepující záři venku za okny. Pád letedla? Kdeže, tato návštěva je z velké dálky…z vesmíru. Neohlášené návštěvy nemá nikdo rád, ale takhle je obzvláště nepříjemná. Země se totiž na své pouti právě střetává s kosmickým vetřelcem. Vaše šance na přežití?? Spočtěte si je!

 



Za posledních 24 hodin se naše planeta střetla s milionem kosmických vetřelců! Většina z nich měla velikost zrnka písku nebo malého kamínku a neškodně shořela v zemské atmosféře ve výškách okolo 100 km nad našimi hlavami. Jednou za čas ale přiletí poněkud větší balvan. Své by o tom mohli vyprávět dinosauři, které patrně smetl z povrchu zemského dopad asi 10 až 20 km tělesa do oblasti dnešního Mexického zálivu (viz elektronický časopis Gliese 2/2010).

 

Astronomové se dnes snaží většinu nebezpečných objektů v okolí Země zmapovat a tak postupem času představují větší hrozbu paradoxně tělesa spíše malá. Mezi nejrůznějším meziplanetárním smetím platí jednoduché pravidlo: čím menší, tím početnější. A ruku na srdce: dopad tělesa o velikosti v řádu desítek metrů sice nevyhubí faunu a floru na celé planetě, ale rozhodně se nejedná o nic příjemného. Důkazem budiž událost z roku 1908, kdy nad Tunguskou explodovala planetka či jádro menší komety. Na 40 tisíc stromů bylo doslova pokoseno v oblasti o rozloze cca 40×50 km. O dost starší, ale zachovalejší důkaz, že to vesmír myslí vážně, najdeme například v Arizoně. Tamní slavný Barringerův kráter má průměr 1,2 km a hloubku 170 metrů. K jeho vyhloubení před 50 tisíci lety byla potřeba planetka o velikosti jen asi 40 metrů!

 



 

Pravděpodobnost dopadu tělesa, které by způsobila alespoň lokální devastaci, je sice málo pravděpodobná, avšak vzhledem k důsledkům bychom ji neměli podceňovat. Dnes existuje řada projektů, komisí, studií a bůh ví čeho ještě, jejichž cílem je právě hledání nebezpečných objektů v okolí naší rodné hroudy. Bohužel na tyto projekty jde stále poněkud málo peněz.

 

Zkusme si však nyní trochu zafantazírovat a představit si situaci, že se naše Země střetla s planetkou či jádrem komety. Jaké budou následky této katastrofy? Jakou budete mít šanci ji přežít?

 

Purdue University a Imperial College London nyní zdokonalili program, který vyvinula NASA už v roce 2002 a především jej uživatelsky zpříjemnili. Prostřednictvím speciální aplikace si můžete dopad kosmického vetřelce nasimulovat. Není potřeba nic stahovat, vše najdete na adrese www.purdue.edu/impactearth

 

Pokud neovládáte angličtinu, nebo se ve změti údajů neorientujete, pomůže vám náš jednoduchý návod:

 

Otevřete si stránku www.purdue.edu/impactearth

 

Počkejte, až se vám aplikace řádně načte.

 

Nyní musíte zadat parametry „svého“ kosmického projektilu. Fantazii se meze nekladou.

 

Diameter – zde zadáte velikost tělesa v přednastavených metrech, případně můžete vybrat i kilometry nebo anglosaské jednotky. Vybrat (select from menu) si můžete i z roztodivné nabídky objektů od velikosti školního autobusu, jádro komety Hartley 2 i dokonce Měsíc.

 

Density – program po vás chce hustotu kosmického projektilu. Netřeba sahat po tabulkách, stačí si vybrat některou z možností (kliknout menu). V nabídce najdete:

  • Ledový objekt (1000 kg/m3)
  • Porézní kamenný objekt (1500 kg/m3)
  • Kamenný objekt (3000 kg/m3)
  • Objekt ze železa (8000 kg/m3)

V další části je nutné vybrat úhel (impact angle), pod jakým má váš kosmický návštěvník dopadnout. Volit můžete úhel od 0 do 90°. Poté musíte definovat rychlost dopadu (Impact velocity). Možnosti máte od 11 km/s do 72 km/s. Pokud chcete věrohodné podmínky, pak vám napovíme, že pro dopad planetky jsou ideální hodnoty okolo 20 – 30 km/s. Komety se pak obvykle v našich končinách pohybují rychleji. Samozřejmě můžeme mít smůlu a projektil se bude pohybovat proti směru Země. Jen naše planeta letí vesmírem průměrnou rychlostí 30 km/s. Obě rychlosti by se proto sčítaly a náš projektil dosáhl např. 50 km/s.

 

Poslední údaje, které musíte zadat, se již netýkají kosmického projektilu, ale dopadové oblasti. V položce target type si musíte vybrat, kam má váš objekt dopadnout. V nabídce jsou tři možnosti:

  • Water of Depth – dopad na vodní hladinu (do okénka vedle zadejte hloubku vody v místě dopadu)
  • Sedimentary Rock – sedimentární horniny
  • Crystalline rock – krystalické horniny

Dole pak máte vzdálenost, v jaké se chcete od místa dopadu nacházet (Distance from impact) – zadáváte v kilometrech případně v mílích.

 

Poté už stačí jen kliknout na Calculate Impact.

 

Abychom nezůstali jen u popisu a mohli si názorně vysvětlit výsledek simulace, necháme kosmický projektil dopadnout na Prahu (obyvatelé hlavního města snad prominou).

 

Do programu zadáme tyto zvolené hodnoty:

  • Průměr tělesa: 100 metrů
  • Hustota: 3000 kg/m3
  • Úhel dopadu: 60°
  • Rychlost dopadu: 20 km/s
  • Podloží: sedimentární horniny
  • Vzdálenost od dopadu: jako místo dopadu volíme Václavské náměstí, přímo sochu sv. Václava a vše budeme pozorovat z Petřínské rozhledny. Vzdálenost od místa dopadu je 2,5 km.

 

Přibližná pozice vzniklého kráteru. Credit: Google Earth
Přibližná pozice vzniklého kráteru. Credit: Google Earth

 

Krásná animace nás provede výpočtem a máme před sebou tabulku s výsledky. Můžeme kliknout na jednotlivé možnosti:

  • Atmospheric entry – zde zjišťujeme, že projektil vstoupí do atmosféry ve výšce 56 km, dopadne na Zemi v „rozbitém stavu“ při rychlosti 11,7 km/s. Dopadová energie bude 1,08 x 1017 J = 25,9 megatun TNT. Jednotlivé fragmenty projektilu, který se v atmosféře rozpadl, zasáhnou eliptickou oblast o rozměru asi 0,5 km.
  • Energy – zde vidíme energii tělesa před vstupem do atmosféry. V našem případě se jedná o energii 3,14 x 1017 J = 75 megatun TNT.
  • Global Damages – seznam důsledků pro Zemi. Zjišťujeme, že v našem případě jsou zanedbatelné.
  • Crater Dimensions – informace o vzniklém kráteru. Přechodný kráter bude mít průměr 1,6 km a hloubku 565 m, konečný kráter pak bude mít průměr 2 km a hloubku 425 m.
  • Ejecta – tady se dozvídáme, že naše místo pozorování zasype asi třímetrová vrstva vyvržených hornin.
  • Thermal Radiation – případné tepelné záření, které se nás však netýká.
  • Seismic Effects – dopad vyvolá zemětřesení. V našem případě dorazí asi 500 milisekund po dopadu a bude mít sílu 5,5 stupňů Richterovy škály.
  • Airblast – tady zjišťujeme, že Petřínská rozhledna jako místo pozorování nebyla nejvhodnější. Do 7,5 sekund od dopadu k nám dorazí tlaková vlna. Smete nás vítr o rychlosti 772 m/s (2 779 km/h), zvuková kulisa dosáhne hodnot 120 dB. Jak to bude vypadat v reálu? Budovy, mosty, stromy se zhroutí, zaparkovaná auta naleznete na druhém konci Prahy (jestli vůbec).
  • Tsunami – tato volba není pro naší simulaci dostupná (těleso by muselo dopadnout na vodní plochu).

 

Výsledky simulace
Výsledky simulace

 

Druhou naši simulaci si popíšeme stručně. Zjistili jsme, že objekt o velikosti 10 km, hustotě 3000 kg/m3, který dopadne do oceánu o hloubce 3 km rychlostí 20 km/s pod sklonem 45° vyhloubí kráter o velikosti 106 km, hloubce 1,2 km. Přibližně 16 minut po dopadu ucítíme předehru v podobě zemětřesení o síle 9,8 stupňů Richterovy škály. Ačkoliv se naše stanoviště nachází ve vzdálenosti 5000 km od místa dopadu, zasáhnou nás vlny tsunami o velikosti 32 až 66 metrů! Pro zajímavost: kdybychom se nacházeli ve vzdálenosti 1000 km od místa dopadu, měla by vlna tsunami velikost 164 až 328 metrů! Její účinky bychom pocítili za 1,6 hodin.