Pohled na naši Sluneční soustavu se v průběhu věků měnil. V minulosti bylo dokonce období, kdy podle tehdejších poznatků měla Sluneční soustava planet několik desítek.
Sluneční soustava
Planeta, nebo planetka?
Ve starověku se planetami nazývaly všechny objekty, které se dlouhodobě pohybovaly po obloze. Jednalo se o Slunce, Měsíc a tehdy známé planety – Merkur, Venuši, Mars, Jupiter a Saturn. Pojmenování „planeta“ vzniklo z řeckého výrazu πλανήτης, (planétés), což se dá přeložit jako tulák. Tak se totiž tato tělesa jevila našim předkům, když „bloudila“ po zdánlivě neměnném hvězdném pozadí. Podle tehdejších představ tedy měla Sluneční soustava sedm planet.
S příchodem vědecké revoluce v 16. a 17. století se ukázalo, že Slunce je jiným typem tělesa, a naopak naše Země také patří mezi planety. Trochu potíž byla s Měsícem a situaci ještě zkomplikoval vynález dalekohledu. Pomocí něj byly do roku 1700 objeveny čtyři měsíce Jupiteru a pět u Saturnu. Ty byly zpočátku označovány jako „satelitní“ nebo „sekundární planety“. Časem se pro ně ustálilo zkrácené pojmenování „satelit“, ale řada vědců je stále považovala za jistý druh planet a tento koncept byl definitivně opuštěn až ve dvacátých letech minulého století.
Titan, Saturnův největší měsíc, jako by byl „navlečený“ na prstenec (srpen 2012)
My si ale trochu ulehčíme práci a tyto sekundární planety budeme ignorovat. Museli bychom totiž počty planet měnit při každém dalším objeveném měsíci. Když je vynecháme, dospějeme k tomu, že kolem roku 1700 bylo známo šest „skutečných“ planet: Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter a Saturn.
Astronomové jsou tvorové zvídaví, a proto mimo jiné bádali nad tím, jestli neexistuje nějaká závislost, která by určovala střední vzdálenosti planet od Slunce. V roce 1766 s takovým pravidlem přišel německý astronom John Daniel Titius, když zřejmě vycházel z některých starších pramenů. O několik let později toto pravidlo upravil a rozšířil do širšího povědomí další německý astronom, Johann Elert Bode, a nyní se tento matematický postup nazývá Titiovo–Bodeovo pravidlo.
Toto pravidlo se dá zapsat několika způsoby, asi nejčastěji se používá a = 0,4 + 0,3 x 2n. Za „n“ se dosazují postupně hodnoty −∞, 0, 1, 2, 3, … a výsledkem je střední vzdálenost planety od Slunce v astronomických jednotkách. Jedna astronomická jednotka má velikost 149 597 870 700 metrů a podle její původní definice se jednalo o střední vzdálenost Země od Slunce. V současnosti je pevně definována v metrech, aby se vyloučily chyby měření a nemusely se brát v potaz gravitační i další vlivy, které by její hodnotu mohly měnit.
Když budeme do vzorce dosazovat výše uvedené hodnoty, dostaneme číselnou řadu, která velmi dobře odpovídá středním vzdálenostem všech tehdy známých planet. Největší rozdíl byl u Saturnu, ale ani u něj odchylka nepřesáhla pět procent. Zvláštní ale bylo, že v číselné řadě se vyskytovala jedna mezera. Číslu 2 odpovídal Mars, číslu 4 Jupiter, ale po dosazení čísla 3 vyšla hodnota 2,8 a v té vzdálenosti ani její blízkosti nebyl známý žádný objekt. Snad to některé astronomy podnítilo k pátrání po novém tělese, ale tehdy se nepodařilo žádné najít.
Rozšíření počtu planet ze šesti na sedm se dočkala naše Sluneční soustava až poněkud později. Zasloužil se o to britský astronom německého původu Frederick William Herschel, který 13. března 1781 objevil v souhvězdí Býka nové těleso, které zpočátku považoval za kometu. Další pozorování a výpočty dráhy ukázaly, že to není kometa, ale nová planeta, která dostala název Uran po řeckém prvním bohu nebes a zároveň ztělesnění oblohy. Střední vzdálenost od Slunce velmi dobře odpovídala dalšímu číslu v Titiovo–Bodeovo pravidle, odchylka byla pouhá dvě procenta.
Vypadalo to jako další důkaz, že pravidlo funguje a je správné. Zároveň ale znovu vyvstal problém, co udělat s nešťastnou „trojkou“ které neodpovídá žádný známý objekt. Objev Uranu dokázal, že mohou existovat i velká tělesa, která dosud astronomům unikala. Není tedy možné, že se mezi Marsem a Jupiterem pohybuje další planeta, která zatím nebyla z nějakého důvodu objevena?
Chybějící planeta?
Stejnou otázku si položilo několik astronomů, například uhersko‑německý astronom a matematik František Xaver Zach začal s pátráním po „chybějící“ planetě již roku 1787. Nebyl však úspěšný a žádné nové těleso nenašel. V létě 1798 uspořádal první evropský astronomický kongres, kde se způsoby hledání nové planety také probíraly. Kongres proběhl na observatoři Seeberg v městě Gotha, což bylo tehdy území Svaté říše římské, nyní město leží na území Spolkové republiky Německo. Ukázalo se, že úkol je pro jednotlivce příliš náročný, a proto bude zapotřebí zapojit více pozorovatelů. Francouzský matematik a astronom Joseph Jérôme Lefrançois de Lalande navrhl, že by se obloha mohla rozdělit na několik častí a každý pozorovatel by „získal“ jednu z nich. Tu by pak systematicky prohledával a pátral v ní po nových tělesech.
Tato myšlenka se Zachovi zalíbila a po skončení kongresu se rozhodl utvořit organizovanou skupinu pozorovatelů, která se tomuto úkolu bude věnovat. Pomocí dopisů i osobních návštěv oslovil vybrané astronomy a požádal je, zda by mohli pátrat po „chybějící“ planetě mezi drahami Marsu a Jupiteru. Nápad podpořil také německý amatérský astronom Johann Hieronymus Schröter, a proto na jeho observatoř v městě Lilienthal svolal Zach v roce 1800 druhý evropský astronomicky kongres. Na něm byla formálně založena skupina s názvem Societas Liliatalica (Liliatalická společnost), pro kterou se však vžilo spíše německé pojmenování Himmelspolizey (nebeská policie). Kromě pátrání po nových objektech Sluneční soustavy měla také doplňovat a zpřesňovat hvězdné katalogy.
Celá obloha byla rozdělena na 24 stejných částí o velikosti 15 obloukových stupňů. Všechny tehdy známé planety obíhaly kolem Slunce po drahách, které měly jen malý sklon k rovině ekliptiky. Tak se nazývá pomyslná rovina, ve které obíhá kolem Slunce naše Země. Z tohoto důvodu vybrané oblasti končily 7 a 8 obloukových stupňů nad a pod ekliptikou. Oficiálně bylo členy nebeské policie 24 pozorovatelů, ale není to úplně spravedlivé. Někteří z nich se nakonec do vyhledávání nových objektů nepustili, naopak pár dalších není do této skupiny zařazeno, ačkoli s pátráním pomáhali. Vedení skupiny se ujal německý astronom Heinrich Wilhelm Matthias Olbers.
Jedním z členů nebeské policie se měl stát i italský astronom Giuseppe Piazzi, který působil v městě Palermo na Sicílii. Než však k němu stačila dorazit pozvánka, stalo se něco nečekaného. Když 1. ledna 1801 večer pracoval na ověřování polohy jedné hvězdy, spatřil v souhvězdí Býka neznámý objekt o jasnosti zhruba 8 magnitudy. Následující den na něj namířil dalekohled znovu a zjistil, že se na hvězdném pozadí trochu posunul. Piazzi se na něj proto zaměřil a přemýšlel, co vlastně pozoruje. Nejprve zvažoval, zda se nejedná o kometu, ale vzhled a chování objektu byly poněkud jiné. Pohyboval se pomalu, pravidelně a neměl mlhavý vzhled. Proto opatrně připustil myšlenku, že by to mohlo být „něco lepšího, než kometa“.
Ceres Ferdinandea
Nový objekt sledoval Piazzi celkem 24krát, až do 11. února 1801. Pak jeho práci přerušila nemoc a než se výsledky pozorování dostaly k dalším astronomům, uplynulo několik měsíců. Za tu dobu se těleso přiblížilo ke Slunci a přestalo být pozorovatelné. Napozorovaných dat bylo málo a při tehdejších možnostech výpočtů drah hrozilo, že už se nový objekt nepodaří najít. Naštěstí se výpočtů zhostil vynikající německý matematik a fyzik Johann Carl Friedrich Gauss. Vymyslel nový postup, který se nazývá metoda nejmenších čtverců a pomocí něj vypočítal, kde objekt hledat. Díky tomu jej v prosinci 1801 našel již několikrát zmiňovaný František Xaver Zach. Poprvé jej spatřil 7. prosince a že se jedná o těleso planetární povahy zjistil poslední den roku, 31. prosince. Téměř vzápětí, 1. a 2. ledna 1802, objekt našel i Olbers a Zachovo pozorování tím nezávisle potvrdil.
Výpočty ukázaly, že nové těleso obíhá opravdu mezi drahami Marsu a Jupiteru a jeho střední vzdálenost téměř přesně odpovídá Titiovo–Bodeovo pravidlu. Odchylka je jen lehce přes jedno procento. Zdálo se tedy, že „chybějící“ planeta byla konečně objevena, jejich počet ve Sluneční soustavě stoupl na osm a vše je v nejlepším pořádku. Zároveň se to bralo jako další ověření platnosti pravidla.
Objevitel Giuseppe Piazzi navrhl těleso pojmenovat Ceres Ferdinandea. První část byla podle římské bohyně zemědělství, úrody a patronky ostrova Sicílie, druhá pak na počest panovníka Ferdinanda I. Neapolsko-Sicilského, který tehdy vládl na Sicílii a Piazziho podporoval. Ještě v době, kdy byl objekt dočasně nepozorovatelný, mu Zach mu začal říkat Hera a Bode prosazoval jméno Juno. Později, když byl opět nalezen, se všichni shodli na návrhu od Piazziho. Jen byl zkrácen na Ceres, protože pojmenování po vladaři by mohlo být pro jiné národy z politického hlediska problematické.
Pohled na trpasličí planetu Ceres v téměř pravých barvách. Snímek pořídila sonda Dawn ze vzdálenosti 13 641 km.
Něco naprosto nečekaného se ale stalo jen pár měsíců po znovuobjevení Cerery. Když se ji Olbers pokusil na obloze najít 28. března 1802, narazil při tom v souhvězdí Pastýře na další neznámý objekt. Následné výpočty ukázaly, že i on obíhá mezi Marsem a Jupiterem, po velmi podobné dráze jako Ceres. Těleso dostalo jméno Pallas po řecké bohyni moudrosti, války a strategie Athéně, u které se často před jménem používá právě básnický přívlastek (epiteton) Pallas.
Detail planety Jupiter a polární záře, který vznikl na základě snímků z vesmírného teleskopu Jamese Webba.
Protože astronomové očekávali, že zde má být jen jedna planeta, hledali vysvětlení. Olbers přišel s myšlenkou, že se jedná o dva fragmenty planety, která byla nějakým způsobem rozbita. To však nezabránilo tomu, že Pallas začala být považována za další, devátou, planetu Sluneční soustavy. Pro údajnou původní planetu bylo dokonce později navrženo i jméno – mělo se jí říkat Phaeton.
S tehdejšími dalekohledy se nedařilo ani při největším zvětšení zobrazit Ceres a Pallas jako kotoučky, stále byly vidět pouze jako body. Jediné, čím se daly rozlišit od hvězd, byl jejich pohyb po obloze. Z toho vyplývalo, že musí být výrazně menší než ostatní známé planety. Herschel navrhl, že by měly být zařazeny do samostatné kategorie, pro kterou navrhl název asteroidy. Inspiroval se starořeckým výrazem ἀστεροειδής (asteroeidēs), který znamená „hvězdám podobný“. Přesto oběma tělesům status planet zůstal.
Protože hypotéza o rozbité planetě se jevila jako správná, začali členové nebeské policie pátrat po případných dalších fragmentech. Nějakou dobu se nedařilo žádný najít, první úspěch se dostavil až 1. září 1804, když německý astronom Karl Ludwig Harding objevil v souhvězdí Ryb další těleso o jasnosti přibližně 8 magnitudy. Podobně jako předchozí dva, i tento objekt dostal jméno po bohyni. Tentokrát se jednalo o římskou bohyni Juno, která je spojována se zásnubami, manželstvím, těhotenstvím a porodem. Oficiální počet planet tím vzrostl na deset.
Více než 10 planet
Uplynulo zhruba 2,5 roku a Olbers objevil další, už čtvrté těleso, mezi Marsem a Jupiterem. Bylo to 29. března 1807 v souhvězdí Panny a získalo jméno Vesta po římské bohyni rodinného krbu a domova. I Vesta byla přes výhrady některých astronomů považována za další planetu, takže díky ní už počet planet Sluneční soustavy překročil desítku a ustálil se na jedenácti.
Po objevu Vesty následovalo několik let, kdy se nepodařilo najít žádný další objekt na dráze mezi Marsem a Jupiterem. Začal převládat názor, že už možná další tělesa na této dráze nejsou a zájem členů nebeské policie o další pátrání opadl. Negativní vliv měly také takzvané Napoleonské války, během kterých byla mimo jiné roku 1813 vydrancována Schröterova hvězdárna v Lilienthalu, zničeny jeho knihy i záznamy o pozorování.
V roce 1821 sestavil francouzský astronom Alexis Bouvard tabulky s výpočtem drah planet Jupiter, Saturn a Uran. Údaje pro první dvě planety velmi dobře odpovídaly, ale předpovědi poloh Uranu měly značné odchylky od skutečnost. Bouvarda po přezkoumání svých výpočtů napadlo, že by nesrovnalosti mohl způsobovat gravitační vliv dalšího velkého objektu, ležícího za drahou Uranu. Mezi roky 1843 a 1846 se do výpočtu polohy neznámého tělesa pustili nezávisle na sobě dva matematici a astronomové. Urbain Jean Joseph Le Verrier byl Francouz, John Couch Adams Angličan.
Do prohledávání oblohy na základě Le Verrierových výpočtů se nejprve pustil anglický matematik, fyzik a astronom James Challis, ale nepodařilo se mu žádný nový objekt najít. Le Verrier proto oslovil německého astronoma Johanna Gottfrieda Galleho, který působil na observatoři v Berlíně. Ten a jeho asistent Heinrich Louis d’Arrest se pustili do hledání během noci z 23. na 24. září 1846. Galle prováděl samotné pozorování, d’Arrest kontroloval souřadnice na mapách a po nějaké době zvolal: „Tato hvězda na mapě není!“.
Objekt byl nalezen v souhvězdí Vodnáře, jen jeden obloukový stupeň od vypočítané polohy. Pro zajímavost – výpočty od Adamse se v době objevu lišily od skutečné polohy asi o dvanáct obloukových stupňů. Následné výpočty ukázaly, že objevené těleso skutečně obíhá až za drahou Uranu a získalo jméno Neptun po řeckém bohu moře a vodního živlu. Bude nám to znít asi divně, ale v té době to byla již třináctá planeta.
Pokud čtete pozorně, pravděpodobně jste si všimli, že počty planet nenavazují – chybí dvanáctá. Je to proto, že jsme přeskočili jednu událost. Ještě před objevem Neptunu, 8. prosince 1845, německý amatérský astronom Karl Ludwig Hencke nalezl nové těleso, u kterého se později ukázalo, že obíhá mezi Marsem a Jupiterem. Získalo jméno Astraea po řecké bohyni čistoty a nevinnosti. Bylo to více než 38 let po objevu Vesty, předchozího objektu v této části Sluneční soustavy.
Ze 45 na osm
Na další objev se čekalo výrazně kratší dobu, jen rok a pár měsíců. Už 1. července 1847 si mohl Hencke připsat druhý objev „planety“ mezi Marsem a Jupiterem. Nové těleso získalo jméno Hebe podle bohyně mládí a milosrdenství. Další objevy podobných objektů pak následovaly ještě rychleji. Do konce roku 1847 byly objeveny dva, v následujících dvou letech vždy po jednom a v roce 1850 dokonce tři.
Vzhledem k tomu, že velká část tehdejších astronomů všechna tato nová tělesa stále považovala za planety, byl jejich celkový počet ve Sluneční soustavě na konci roku 1850 už jednadvacet. Bylo jasné, že tento stav je neudržitelný, zvláště když v dalších letech počet nově objevovaných těles stále stoupal.
Zpočátku byly tendence každému novému objektu přiřadit i grafický symbol a ty se postupně stávaly stále složitější. Pro zjednodušení navrhl německý astronom Johann Franz Encke používat místo nich pořadová čísla v kroužku. U čtyř prvních těles (Ceres, Pallas, Juno a Vesta) udělal výjimku a ponechal jim původní symboly, číslování začal až u pátého objektu (Astraea), kterému přiřadil jedničku v kroužku. Zároveň ve své publikaci Berliner Astronomisches Jahrbuch für Jahr 1854 (Berlínská astronomická ročenka pro rok 1854) zařadil údaje o zmíněných čtyřech objektech do sekce planet, ostatní uvedl zvlášť, až na konci ročenky. Později navrhl americký astronom Benjamin Apthorp Gould, aby se tělesa mezi Marsem a Jupiterem číslovala jednotně a „jedničku“ tedy získala Cerera, což bylo časem přijato.
Do konce roku 1855 již bylo známo 37 těles s drahami mezi Marsem a Jupiterem a postupně začaly být považovány za samostatnou kategorii. Spojovalo je to, že jednak byly mnohem menší než všechny ostatní planety a jednak obíhaly po velmi podobných drahách. Nějaký čas byla ještě čtyři prvně objevená tělesa oddělována od ostatních a měla jakýsi zvláštní status, ale to netrvalo dlouho. Že objekty mezi Marsem a Jupiterem nejsou klasické planety, bylo zřejmě definitivně potvrzeno díky Berlínské astronomické ročence pro rok 1867, publikované o tři roky dříve. V ní byla všechna tato tělesa uvedena v samostatné kapitole a mluví se o nich jako o planetkách či asteroidech.
Nedá se spolehlivě určit, kdy přesně přestaly být objekty mezi Marsem a Jupiterem uznávány za planety a přesunuty do kategorie planetek. Jednalo se totiž o proces, který trval delší dobu. Pokud bychom trochu popustili uzdu fantazii a sami pro sebe stanovili, že se tak stalo přesně na přelomu let 1855 a 1856, dospěli bychom k zajímavému poznatku. Poslední den roku 1855 bychom měli ve Sluneční soustavě těžko uvěřitelných 45 planet a úderem půlnoci by se jejich počet náhle snížil na 8. To už je docela pěkný skok, co říkáte?
Konec prvního dílu, pokračování najdete zde.
