Laserová stanice v zemi pyramid

Poprvé jsem observatoř nad Helwanem (nějakých 40 km od centra Káhiry proti toku Nilu) navštívil před deseti lety. Neobeznámen s arabským, převážně muslimským živlem, navíc poprvé v Africe, byl jsem v šoku. České letadlo přistálo před třetí hodinou ranní do naprosté tmy, nějací lidé mě naložili do příšerně otlučeného mikrobusu a už jsme se řítili temnou metropolí. Na rozích ulic občas plály ohně. Tehdy ještě nebyla hotova dálniční spojka za městem a muselo se složitě projíždět starou Káhirou, městem mrtvých. „Tady v těch hrobkách žijí bezdomovci,“ pravil průvodce při průjezdu nočním hřbitovem. To mě uklidnilo. Pak jsme odbočili z hlavní silnice a poskakovali po polní cestě. „A tady mě zabijou,“ řekl jsem si v duchu a připravil si kapesní nožík. Nezabili. Náhle vykoukly kopule a já věděl, že jsme na místě. Byl jsem ubytován a měl jsem jít spát. Když jsem konečně usnul – maličko již svítalo – ozval se všepronikající řev z amplionů na observatoři i dole ve městě. Celé město se koupalo v modlitbách: Alláh akbar. Pak jsem už neusnul. Rozednívalo se, ale neviděl jsem nic než mlhu. Teprve když vysvitlo sluníčko, začala se mlha rozpouštět a okolí se ukázalo v plné kráse: vápencový lom vpravo i vlevo, na východ poušť, na západ silnice dolů do města. Vede kolem vodojemu, hřbitova a psychiatrické léčebny až k prvním „vilkám“. Z jejich nedostavěných druhých pater kokrhali kohouti. Byl jsem v Helwanu, na observatoři Národního ústavu pro astronomii a geofyziku Egyptské akademie věd.

Helwanská observatoř má několik oddělení (solární, stelární, geofyzikální, umělých družic) a nyní i novou budovu ředitelství, která je od ostatních částí objektu oddělena. Mají zde slušně vybavenou knihovnu i počítače (soubor PC, internet). Nezbytnou součástí areálu jsou muslimské modlitebny.

Dráhová dynamika umělých družic Země

Tento podobor na pomezí astronomie (nebeské mechaniky), geodézie a geofyziky studuje pohyb družic v poli rušivých sil gravitačního a negravitačního původu s cílem tyto „síly“ matematicky popsat, například určit parametry charakterizující gravitační pole Země nebo hustotu atmosféry Země. K tomuto cíli využívá nejrůznější typy měření směru, vzdálenosti či rychlosti družice vůči pozemské pozorovací stanici, výšky letu nad oceánem, rychlosti mezi dvěma družicemi nebo přímého měření zrychlení v místě, kde se družice nalézá. Z těchto dat se složitým matematickým postupem určují parametry dráhy družice, geocentrické souřadnice pozorovacích stanic (vztažené k hmotnému středu Země) a další veličiny (viz rovněž Vesmír 72, 438, 1993/8).

Různé typy měření vyžadují různé vybavení družic. Někdy stačí pasivní koutové odrážeče pro laserové sledování vzdáleností. Paprsek vyslaný pozemským laserem se od družice odrazí jako světlo od odrazky jízdního kola a vrátí se zpět k přijímacímu dalekohledu laserového dálkoměru, kde je zpracován (Vesmír 72, 438, 1993/8). Měření změn vzdáleností vyžaduje (podobně jako výšková měření) aktivně spolupracující družice. Pasivní družice, vybavené jen koutovými odrážeči, lze vyrobit malé a těžké. Pak jsou z hlediska nebeské mechaniky ideálními hmotnými body, které „poletují“ kolem Země a jsou ovlivňovány pouze jejím gravitačním polem (a rušivými vlivy Slunce či Měsíce). Takové geodynamické družice mají na centimetr přesně stanovené dráhy a používají se k založení přesného celosvětového souřadnicového systému. Dlouhodobým měřením lze již odhalit změny souřadnic, způsobené převážně pohyby litosférických bloků (unášejících i pozorovací stanice) po astenosféře.

Síť laserových družicových dálkoměrů je koordinována mezinárodně. Její geografické rozložení je zatím nedokonalé, převládají stanice na severní polokouli, v Evropě a v Severní Americe. Zvlášť cenné jsou proto stanice mimo tato místa. K nim patří i helwanský laserový dálkoměr (obrázek).

Družicový laserový dálkoměr v Helwanu

Československo bylo pátým státem na světě, jemuž se podařilo získat odraz od koutových odrážečů na družici. Laserový dálkoměr sestavili na Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské (FJFI) v Praze, kde jej také experimentálně provozovali. Později pracoval v rámci Výzkumného ústavu geodetického u Ondřejova, a posléze v Astronomickém ústavu tehdejší ČSAV pod vedením P. Navary. Laserový dálkoměr v Helwanu vyvíjeli kolegové z Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské od r. 1974 – dnes tam mají moderní přístroj třetí generace, který měří vzdálenosti k altimetrickým a geodynamickým družicím s centimetrovou přesností, a dosáhnou až na geostacionární dráhu. V Helwanu se sledují družice pro dálkový průzkum ERS 1 a ERS 2, oceánografická altimetrická družice TOPEX/Poseidon a geodynamické družice LAGEOS 1 i 2, ETALON, Starlette, Ajisai a další.

Aby byla měření úspěšná, musíme vědět, kdy a kde z dané stanice bude družicový přelet pozorovatelný. To udávají efemeridy, které se vypočtou z dráhových elementů družice. Tyto elementy dodávají dráhoví dynamici. Pozorování uskutečněná celosvětovou sítí se shromažďují v centrech (např. Eurolas Data Center, DGFI, Mnichov) a slouží ke zpřesnění dráhových elementů na dalších několik dnů dopředu. Tak vypadá provoz. Věda začíná definitivním přesným určením dráhových parametrů a odvozením veličin popisujících gravitační i negravitační vlivy – to je ona oblast dráhové dynamiky družic.

Laserová stanice v Helwanu je jediná permanentně fungující v Africe. Její měření byla použita i ke studiu pohybu litosférických bloků Afriky a Eurasie. Pozorovat v Helwanu, na kraji pouště, a vytrvat tam není snadné ani dnes. Tenkrát, v začátcích, to musela být od kolegů z pražské FJFI oběť. Dodnes je na observatoři stařičký český vařič a bojler na teplou vodu jako „vyslanec“ naší civilizace, bez nějž se neobejdeme. Jemný písek je dotěrný, najdete ho ve všech přístrojích i všude na svém těle. K tomu se přidává vápenný prach z nedalekých továren a elektráren.

Ovzduší kolem Helwanu dostává zabrat a může se stát, že další zhoršení znemožní některá astronomická pozorování. Dnes již nelze provozovat fotometrii. Slabé družice jako LAGEOS někdy laser nezachytí, i když efemeridy jsou spolehlivé. Smog bývá nad údolím tak značný, že jen někdy je vidět na druhý břeh Nilu k pyramidám v Sakkáře. Jindy není vidět ani město Helwan ležící přímo pod observatoří.

Úvahy o přestěhování stanice nebo vybudování další ztroskotávají na financích. Bylo by krásné mít laserový dálkoměr na Sinaji. Pod Mojžíšovou horou je oáza, světoznámý klášter a vesnice, je tam to základní, co je k životu a práci s dálkoměrem potřeba. Z hlediska studia pohybu litosférických bloků by to bylo místo obzvlášť cenné.

Zatím zůstává práce v Helwanu, v podmínkách nesplňujících evropské hygienické normy, mírně dobrodružnou záležitostí, která není pro každého.

Pyramidální slunce

Chtěl jsem ho vidět (může být případnější místo než země pyramid?), snažil jsem se téměř každý podvečer (ranní pozorování nebyla vzhledem k místním podmínkám možná). Znečištěné ovzduší mezi Káhirou a Helwanem však zřejmě taková pozorování znemožňuje.

Co je to pyramidální slunce? Proč má pyramida takový tvar, jaký má? Stavař asi odpoví, že je to ten nejpřirozenější a nejstabilnější útvar („bábovička“), který nejvíc vydrží. Je však téměř jisté, že tvar pyramid je ovlivněn i náboženskými představami. Pak je tu teorie L. Křivského z Astronomického ústavu AV ČR v Ondřejově, který píše: Víceméně laicky jsem četl odbornou literaturu a zjistil, že solidní výklad motivace stavby prvních stupňovitých pyramid vlastně chybí. Je to problém, který spadá spíše do meteorologie, do oblasti atmosférické optiky. Astronomové k němu mají blízko z toho důvodu, že pozorují sluneční aktivitu prakticky od rána do večera... Pokud pozorujeme východ slunce nad skutečným zemským obzorem a u obzoru nejsou žádné oblaky, neukáže se slunce zakulacené, ale vždy bude narůstat nad obzorem po stupních... Než přejde do deformovaného oválného tvaru a později kotouče, vytvoří narůstající stupňovitý tvar... Je to tvar stupňovité pyramidy. Faraoni se prezentovali jako synové boha Slunce (Ra). Stupňovité pyramidy navozují okamžik zrodu boha Slunce. Pro Imhotepa stavícího Džóserovu pyramidu mohl tento moment zrodu představovat rozhodující impulz k tvaru stavby: napodoboval zrození boha Ra. Egyptologové (např. M. Verner) astronomův výklad přijali.

Za pyramidálním sluncem není nutné cestovat právě do Egypta. Zejména po noční stratifikaci atmosférických vrstev ho lze občas spatřit hlavně v horách za jasného počasí a po studené noci.