Energie ve vesmíru se neustále a donekonečna přeměňuje z jedné formy v jinou. Pohání naši planetu a všechny ostatní objekty ve vesmíru. Ale víme o tom více? Americký dokumentární cyklus
00:00:01 Na počátku byla temnota a po ní přišel třesk.
00:00:04 Velký třesk,
00:00:06 kterým započala existence času, rozpínajícího se prostoru a hmoty.
00:00:11 Stále nové objevy pomáhají objasnit záhadná,
00:00:14 palčivá i smrtící tajemství místa, kterému říkáme vesmír.
00:00:20 Energie ve vesmíru se neustále a donekonečna přeměňuje
00:00:24 z jedné formy v jinou.
00:00:26 Pohání naši planetu a všechny ostatní objekty ve vesmíru.
00:00:30 Ale co to vlastně je? Odkud se vzala?
00:00:34 A jak jí získat více?
00:00:37 Energii nelze ani vytvořit ani zničit.
00:00:40 Může se pouze přeměňovat z jedné podoby do jiné.
00:00:44 Tyto přeměny mohou být někdy doslova extrémní -
00:00:48 například v okolí černé díry.
00:00:50 Mohla by civilizace budoucnosti být schopná tuto energii využít?
00:00:55 Byl by to elegantní způsob, jak najednou vyřešit
00:00:59 problém likvidace odpadů a energetickou krizi.
00:01:03 Co kdyby se ale část energie z našeho vesmíru vytratila?
00:01:07 Kdyby se otevřel průchod do paralelního vesmíru,
00:01:10 kterým by se přenesla část energie,
00:01:13 život by nebyl schopen tomu čelit.
00:01:16 Dobijme baterie a vydejme se po stopách energie ve vesmíru!
00:01:29 Česká televize uvádí americký dokumentární cyklus
00:01:33 VESMÍR Energie
00:01:39 Energie. To je doslova kosmický chameleon.
00:01:44 Neustálými změnami formy pohání celý náš vesmír.
00:01:50 Umožňuje zrychlování...
00:01:52 expanzi...
00:01:55 i apokalyptické srážky.
00:02:01 Všechno ve vesmíru je vlastně energie.
00:02:04 My, stromy, horniny, a dokonce prázdný prostor mezi hvězdami.
00:02:08 Všechno.
00:02:10 Ale odkud se tato neustálým změnám podléhající energie vzala?
00:02:19 Veškerá energie, kterou každý den využíváme,
00:02:23 má svůj původ na samotném počátku vesmíru před miliardami let.
00:02:28 Při dopravní nehodě se uvolňuje spousta energie.
00:02:31 Je to dynamická událost, auta se pomačkají a vzniká hluk.
00:02:35 Ale odkud se tato energie vzala?
00:02:38 Její původ je v kinetické energii obou automobilů
00:02:41 předtím, než se srazily.
00:02:44 Kde ji však nabrala auta? Z benzínu.
00:02:47 A ten se vyrábí z ropy, fosilního paliva,
00:02:50 které svoji energii získalo z rostlin před stamiliony let.
00:02:55 Rostlinný život čerpá energii ze slunečních paprsků
00:02:58 a Slunce ji vyrábí termojadernými reakcemi ve svém nitru.
00:03:03 A v těchto reakcích se uvolňuje energie při přeměně částic,
00:03:06 které vznikly při samotném Velkém třesku.
00:03:10 Všechny formy energie, které kolem sebe vidíme,
00:03:13 mají svůj původ ve Velkém třesku...
00:03:17 na počátku vývoje vesmíru.
00:03:20 Původ veškeré hmoty a energie ve vesmíru
00:03:23 musíme hledat ve Velkém třesku při samotném vzniku vesmíru.
00:03:28 V současnosti se domníváme, že Velký třesk
00:03:30 byl náhlým rozfouknutím velmi malé oblasti prostoru
00:03:34 do nesmírně velkého objemu.
00:03:36 A rozfukování poháněla podivná forma energie.
00:03:40 Nejsme si jisti, jaký typ energie zahájil Velký třesk.
00:03:45 Ale ať už byl jakýkoli,
00:03:47 v jednom okamžiku vznikla veškerá energie našeho vesmíru...
00:03:51 minulá,
00:03:52 současná
00:03:53 i budoucí.
00:03:55 Je to jedna z nejdůležitějších
00:03:57 a zároveň nejpřekvapivějších vlastností energie.
00:04:01 V černých dírách, ve hvězdách nebo v elektrárnách na Zemi
00:04:05 není možné energii ani zničit, ani vytvořit.
00:04:08 Může se jen přeměňovat z jedné formy do jiné.
00:04:14 Pokud byly zákony fyziky ve vesmíru
00:04:16 v minulosti stejné jako dnes a nezmění se ani v budoucnosti,
00:04:20 pak není možné energii ani vytvářet, ani zničit.
00:04:24 A právě schopnost přeměny
00:04:26 je klíčovou vlastností každého typu energie.
00:04:30 Vesmír je zaplněn mnoha různými formami energie,
00:04:34 jako je světlo,
00:04:35 zvuk,
00:04:37 tepelná
00:04:38 nebo chemická energie.
00:04:41 Nejčastěji však hovoříme o energii potenciální,
00:04:45 kterou v sobě objekty ukrývají, a kinetické energii jejich pohybu.
00:04:51 A veškeré formy se mezi sebou neustále přeměňují.
00:04:59 Když vystřelíte ze zbraně a projektil zasáhne cíl,
00:05:03 vypadá to, že se veškerá energie ztratila.
00:05:06 Ale neztratila se, pouze přeměnila.
00:05:10 Chemická potenciální energie střelného prachu
00:05:12 se přeměnila v kinetickou energii střely,
00:05:15 zvukové vlny, teplo a kinetickou energii terče,
00:05:19 který se po zásahu pohne nebo roztříští.
00:05:24 Dokonce i lidské tělo je jemně naladěný stroj
00:05:27 na přeměnu energie.
00:05:32 Lze si to představit na příkladu jídla.
00:05:36 Člověk přijme každý den v potravě určité množství kalorií.
00:05:40 Při každé fyzické i duševní aktivitě se kalorie naopak spalují.
00:05:44 Musíte přijímat potravu,
00:05:46 abyste mohli zůstat aktivní a spalovat další kalorie.
00:05:50 Albert Einstein překvapivě odhalil,
00:05:53 že energie a hmota jsou jedno.
00:05:56 A lze je tedy přeměňovat i mezi sebou.
00:05:59 To je význam jeho slavné rovnice E=mc2. (E rovná se m c na druhou).
00:06:04 Ale co ta rovnice vlastně znamená?
00:06:07 Jednoduše vysvětluje, že všechno ve vesmíru je energie.
00:06:10 I hmota je forma energie.
00:06:13 Řekněme, že vážíte 100 kilogramů.
00:06:15 Když svoji hmotnost vynásobíte kvadrátem rychlosti světla,
00:06:18 výsledek udává množství energie ukryté ve vašem těle.
00:06:22 A je to asi tisíckrát víc energie,
00:06:25 než se uvolnilo při explozi té největší jaderné bomby.
00:06:31 Různé objekty mohou obsahovat stejné množství energie,
00:06:35 ale to neznamená, že mají stejný výkon.
00:06:39 Klíčová je rychlost, s jakou se energie uvolňuje.
00:06:45 Výkon, to je množství energie uvolněné za jednotku času.
00:06:50 I tak malé množství hmoty, jako tento košíček,
00:06:53 v sobě skrývá energii, ekvivalentní asi milionu tun TNT.
00:06:57 Všichni ale víme, že košíček náhle neexploduje
00:07:00 a takovou energii neuvolní. Když jej sním,
00:07:03 získám z něj během několika hodin jen asi 200 kalorií.
00:07:07 Ale v případě dynamitové nálože se stejná energie uvolní
00:07:11 v miliontině sekundy. Takže má mnohem větší výkon.
00:07:19 Když se rozhodnete sníst celou pizzu,
00:07:22 vaše tělo z ní získá asi tisíc kalorií.
00:07:25 Vypadá to jako docela velké jídlo,
00:07:27 ale vaše tělo je přemění v pouhý tisíc kalorií.
00:07:30 A to opravdu není nijak efektivní.
00:07:33 Ale když vezmete dynamit o stejné hmotnosti
00:07:36 a zapálíte šňůru, získáte mnohem víc energie.
00:07:40 Veškerá energie, kterou tady na Zemi používáme -
00:07:44 abychom se najedli, k napájení našich elektrických zařízení
00:07:47 nebo k osvětlení našich domovů - všechna pochází z vesmíru.
00:07:52 A mezi nejvýkonnější stroje na přeměnu energie patří hvězdy -
00:07:56 tedy i naše Slunce.
00:08:01 Slunce má výkon asi 10 na 26 Wattů -
00:08:05 tedy desítka a za ní 26 nul.
00:08:07 To je jako 400 miliard jaderných bomb,
00:08:11 odpálených během jedné sekundy.
00:08:13 Tolik energie opouští Slunce každou sekundu.
00:08:17 Hvězdy, jako je naše Slunce, uvolňují různé druhy energie -
00:08:22 ale všechno začíná u gravitace.
00:08:27 Veškerá hmota se navzájem přitahuje.
00:08:30 A je zajímavé, že gravitaci je možné použít k přeměně energie.
00:08:34 Držím kámen, který má určitou potenciální energii.
00:08:38 Když ho pustím,
00:08:39 začne se potenciální energie přeměňovat v kinetickou,
00:08:43 až dokud kámen nedopadne na zem.
00:08:45 Před 13 miliardami let energie gravitace shromáždila plyn
00:08:50 a vytvořila z něj první hvězdy.
00:08:52 Jakmile hvězda díky gravitační energii vznikne,
00:08:56 začne uvolňovat energii jadernou.
00:09:01 Hvězdy vyrábějí energii prostřednictvím fúze -
00:09:05 to je proces, při kterém dochází ke srážkám vodíkových atomů
00:09:09 vysokou rychlostí.
00:09:11 Přitom vznikají těžší prvky - hélium, uhlík, kyslík, a dusík.
00:09:15 Při fúzi se díky silné jaderné interakci
00:09:18 uvolňuje obrovské množství energie. Proto hvězdy svítí.
00:09:23 Termojaderné reakce ve hvězdách podobných našemu Slunci
00:09:28 produkují energii ve formě elektromagnetického záření.
00:09:32 Můžeme je popsat jako vlnění elektromagnetického pole
00:09:36 nebo jako proud částic - fotonů.
00:09:39 Elektromagnetické záření může nést celé spektrum energií.
00:09:44 Nejnižší energii nese rádiové záření.
00:09:48 Má dlouhé vlny a nízkou frekvenci.
00:09:51 Naopak nejvyšší energii z celého spektra nese záření gama,
00:09:55 jehož vlny jsou velmi krátké, a proto mají vysokou frekvencí.
00:09:59 Každému fotonu ve skutečnosti trvá statisíce let,
00:10:03 než se dostane z nitra Slunce na povrch,
00:10:06 odkud může být vyzářen, například směrem k Zemi.
00:10:09 Máme štěstí, že atmosféra Země zastaví většinu
00:10:13 nebezpečných vlnových délek elektromagnetického záření -
00:10:17 ultrafialové, rentgenové i gama záření -
00:10:20 dříve, než dopadnou na povrch.
00:10:23 Vlnové délky viditelného světla, rádiové vlny
00:10:26 a částečně infračervené záření však atmosférou prochází.
00:10:30 Zemský povrch i hladina oceánů pohlcují infračervené záření
00:10:35 i viditelné světlo a přeměňují je v tepelnou energii - teplo.
00:10:40 Slunce neustále produkuje elektromagnetické záření,
00:10:44 které dává teplo nejen Zemi, ale celé Sluneční soustavě.
00:10:48 Lidé objevili mnoho způsobů, jako ovládnout energii vesmíru.
00:10:52 Naučili jsme se přeměňovat sluneční paprsky nejen na teplo,
00:10:56 ale i na elektrickou energii.
00:10:59 Dnes už běžné solární panely jsou většinou vyrobeny
00:11:03 z polovodičů citlivých na světlo.
00:11:05 Když sluneční paprsky dopadnou na panel,
00:11:08 vzniká v křemíkových destičkách elektrický náboj,
00:11:11 který je odváděn polovodiči. Tak vzniká elektrický proud.
00:11:17 Elektřinu může vyrábět jeden článek
00:11:20 nebo elektrárna, tvořená stovkami tisíc solárních panelů.
00:11:25 A vyrobená elektřina může pohánět téměř cokoliv,
00:11:28 od přístrojů v domácnosti až po rychlá závodní auta.
00:11:38 Hvězdy jsou ohromné reaktory na přeměnu energie.
00:11:42 Na Zemi neustále dopadá
00:11:45 elektromagnetická energie ze Slunce -
00:11:47 v podobě světla.
00:11:49 My ji následně přeměňujeme v jiné formy,
00:11:52 které mohou pohánět nejrůznější přístroje v našem běžném životě.
00:12:01 Jsme na návštěvě ve firmě Tesla Motors.
00:12:04 Ukážeme si, jak je možné přeměnit elektrickou energii na mechanickou
00:12:09 pro pohon těchto moderních sportovních aut.
00:12:12 Potřebují pouze elektřinu z běžné zásuvky.
00:12:15 Když auto připojíte k síti, nabíjí se baterie.
00:12:22 Baterie je tady a využívá se k napájení elektromotoru.
00:12:27 Počítač uvnitř také běží na baterii a řídí elektromotor,
00:12:31 který žene auto kupředu s ohromným zrychlením.
00:12:37 Představte si, že pokud máte na svém domě solární panely
00:12:41 a napojíte na ně své auto,
00:12:43 budete jezdit doslova na sluneční energii.
00:12:48 A můžeme jet!
00:12:51 Přeměna slunečního záření na elektřinu má své výhody.
00:12:55 Elektrické dopravní prostředky mají lepší zrychlení než benzínové,
00:12:59 protože elektromotor je schopen poskytnout plný výkon okamžitě,
00:13:04 zatímco benzínový se musí nejprve dostat do otáček.
00:13:09 Tahle Tesla zrychlí z nuly na 100 za 4 sekundy,
00:13:13 a vítězí tak nad kterýmkoli běžně vyráběným autem
00:13:16 s benzínovým pohonem.
00:13:19 To jen ilustruje možnosti elektromagnetické energie.
00:13:23 Není věda zábavná?!
00:13:26 Slunce pohání prakticky vše v našem světě.
00:13:29 Jeho energie se transformuje z jedné užitečné podoby do jiné.
00:13:34 Zelené rostliny přeměňují sluneční energii na chemickou
00:13:37 prostřednictvím fotosyntézy.
00:13:40 A tuto chemickou energii využívá většina tvorů na planetě.
00:13:44 Včetně člověka.
00:13:46 Já získávám energii z kukuřičných vloček.
00:13:49 Kukuřice ji získala fotosyntézou.
00:13:53 Pomocí energie slunečního světla vyrobila cukry a škroby.
00:13:56 V jejich molekulách se vytvořily vazby mezi atomy.
00:13:59 A když se tyto vazby následně rozruší,
00:14:02 energie se uvolní
00:14:04 a my ji můžeme použít k běhání, mluvení nebo cvičení.
00:14:09 Ale životní cyklus energie tím nekončí.
00:14:12 Po miliony let se rozložené části rostlinných i živočišných těl
00:14:17 ukládaly pod povrchem a změnily se ve fosilní paliva.
00:14:21 Objevují se v mnoha podobách,
00:14:24 jako uhlí, ropa nebo metan.
00:14:29 Když spalujeme ropu nebo zemní plyn,
00:14:32 ve skutečnosti využíváme sluneční energii,
00:14:35 která byla před miliony let uložena v tělech rostlin
00:14:38 a následně uchována v podzemních ložiscích fosilních paliv.
00:14:43 Fosilní paliva jsou považována za neobnovitelný zdroj energie.
00:14:48 To však neznamená, že by se jejich energie úplně ztratila.
00:14:52 Jenže přirozená obnova takového zdroje trvá velmi dlouho.
00:14:57 Při spalování fosilních paliv se energie z vesmíru nikam neztratí.
00:15:02 Jen se přemění do podoby,
00:15:04 která už je dále využitelná jen obtížně.
00:15:07 Příkladem je odpadní teplo z výroby elektřiny.
00:15:12 Slunce poskytuje většinu energie potřebné pro naše přežití.
00:15:17 Ale tento zdroj umí vytvářet i smrtící energii.
00:15:23 V listopadu 2006 zaznamenala družice NASA SWIFT hrozivý jev.
00:15:29 Nejmohutnější hvězdnou erupci, jaká byla kdy pozorována,
00:15:33 s ekvivalentem padesáti trilionů atomových bomb.
00:15:39 Erupce uvolnila většinu energie v podobě rentgenového záření,
00:15:43 které by mohlo způsobit globální vymírání života na Zemi -
00:15:47 pokud by pocházelo ze Slunce.
00:15:50 Naštěstí pro nás se tento jev odehrál na hvězdě í-í (II) Pegasi,
00:15:55 vzdálené 135 světelných let.
00:15:59 I tak je tento incident zářným příkladem smrtící formy energie,
00:16:04 kterou mohou uvolňovat všechny hvězdy, včetně našeho Slunce.
00:16:09 Sluneční erupce je poměrně náhlé uvolnění
00:16:12 velkého množství energie, uložené v magnetickém poli.
00:16:16 Komplikovaný systém propletených siločar
00:16:19 náhle uvolní energii v podobě záření.
00:16:22 Můžete si to představit
00:16:24 jako spoustu natažených a zkroucených gumiček.
00:16:28 To jsou silokřivky magnetického pole,
00:16:30 které mohou kdykoli prasknout. Přitom se uvolní spousta energie,
00:16:35 která se šíří z relativně malé oblasti na povrchu Slunce.
00:16:42 Teplota látky při sluneční erupci
00:16:44 může dosáhnout až 15 milionů stupňů,
00:16:47 protože spousta magnetické energie se mění v teplo.
00:16:52 Při zvýšené aktivitě Slunce
00:16:54 se během jednoho dne může objevit i několik erupcí.
00:16:58 A každá erupce dokáže v několika minutách
00:17:01 uvolnit tolik tepelné energie, jako celé Slunce za jednu sekundu.
00:17:07 Pokud některé z vysoce energetických částic,
00:17:10 uvolněných při erupci, míří směrem k Zemi,
00:17:14 odkloní je jiný zdroj energie - magnetické pole naší planety.
00:17:19 Vzniká díky elektrickému proudu,
00:17:22 který prochází roztaveným jádrem Země.
00:17:25 Tyto proudy jsou stovky kilometrů široké
00:17:28 a pohybují se rychlostí tisíců kilometrů za hodinu.
00:17:32 Silokřivky magnetického pole procházejí Zemí
00:17:35 a napojují se na pole ve Sluneční soustavě.
00:17:41 Magnetické pole Země zastaví nebo odchýlí
00:17:44 většinu nabitých částic ze Slunce nebo z vesmíru.
00:17:47 A to je dobře. Pro život na Zemi by to byla pohroma,
00:17:50 pokud by větší množství těchto částic prošlo až na povrch,
00:17:54 kde by mohly zasáhnout naše těla.
00:17:57 Hmotná hvězda může produkovat erupce po několik miliard let.
00:18:02 Ale i když se její život chýlí ke konci,
00:18:05 neznamená to konec extrémním přeměnám energie.
00:18:10 Naopak, je to teprve začátek.
00:18:13 Hvězda začíná svůj aktivní život zažehnutím termojaderných reakcí,
00:18:18 které v jejím nitru probíhají,
00:18:21 dokud se nevypotřebuje všechen dostupný vodík.
00:18:25 Když ale nitro hvězdy přijde o oporu,
00:18:28 kterou mu poskytuje uvolňování jaderné energie,
00:18:31 hvězda zkolabuje do sebe a dojde k explozi supernovy.
00:18:36 A supernova může vyzářit tolik energie,
00:18:38 jako Slunce za celou dobu svého života.
00:18:45 Hvězdy žijí v rovnováze termojaderných reakcí v nitru
00:18:49 a potenciální energie své hmoty,
00:18:51 která sama sebe stlačuje díky gravitaci.
00:18:55 Když reakce v nitru začínají uhasínat, zvítězí gravitace.
00:18:59 Hvězda kolabuje a najednou uvolní obrovské množství světla.
00:19:03 Je to důsledek gravitačního působení,
00:19:06 které přemohlo termonukleární reaktor v nitru.
00:19:09 Je ale třeba si uvědomit,
00:19:11 že energie explodující hvězdy se nezrodila z ničeho.
00:19:15 Opět je to pouze transformace energie z jedné podoby do jiné.
00:19:20 Při kolapsu jádra hmotné hvězdy
00:19:23 se uvolňuje velké množství gravitační potenciální energie.
00:19:27 Ta se přemění na neutrina
00:19:29 a kinetickou energii vyvržené hmoty.
00:19:32 A také do podoby elektromagnetického záření,
00:19:35 které můžeme pozorovat.
00:19:38 Supernovy jsou jedním z nejzářnějších příkladů
00:19:42 přeměny energie ve vesmíru.
00:19:44 Ve skutečnosti je ale 99 procent energie
00:19:47 uvolněné při výbuchu supernovy, přeměněno do podoby,
00:19:51 která je okem nepozorovatelná -
00:19:54 na tajemné částice, známé jako neutrina.
00:19:58 Neutrina jsou částice skoro bez hmotnosti,
00:20:01 které se pohybují téměř rychlostí světla.
00:20:05 A jelikož nemají náboj, bez problémů procházejí hmotou.
00:20:09 Každou sekundu projde lidským tělem asi 50 miliard neutrin ze Slunce.
00:20:14 Aniž bychom to věděli.
00:20:19 Pravděpodobnost interakce neutrina s částicemi v našem těle
00:20:23 je opravdu malá. A i kdyby k tomu došlo,
00:20:26 byl by to pro nás zanedbatelný incident.
00:20:29 Naprosto nesrovnatelný s efekty, vyvolanými jinými typy částic,
00:20:33 se kterými se musíme běžně potýkat,
00:20:36 jako je světlo nebo přirozená radiace na Zemi.
00:20:40 Neutrina bývala nepolapitelná. Projdou celou Zemí
00:20:45 a na druhé straně opět vylétnou do vesmíru naprosto nezměněna.
00:20:50 V hloubce téměř kilometr pod japonským městem Hida
00:20:53 se nachází observatoř Super-Kamiokande.
00:20:57 Tvoří ji mohutná nerezová nádrž, naplněná extrémně čistou vodou.
00:21:02 Vědci objevili, že když neutrino reaguje
00:21:05 s elektrony nebo s jádry atomů ve vodě,
00:21:08 vznikne nabitá částice,
00:21:10 která uvolní záblesk ultrafialového záření.
00:21:16 Při letu vodou částice emituje krátký záblesk záření,
00:21:20 které je možné zachytit těmito detektory,
00:21:23 a rozhodnout, jestli se jednalo o neutrino.
00:21:26 Mohla by tato obtížně zachytitelná částice
00:21:30 být pro nás na Zemi zdrojem energie?
00:21:33 Zajímá to i Alana z Chicaga z Illinois,
00:21:35 který nám položil otázku:
00:21:38 Jak bychom mohli využít energii slunečních neutrin?
00:21:42 Ukazuje se, že je velmi složité neutrina i jen detekovat,
00:21:46 takže se nám asi nepodaří využívat jejich energii.
00:21:49 Ale v podstatě to ani nepotřebujeme.
00:21:52 Jen asi 3 procenta sluneční energie jsou uvolněna v podobě neutrin.
00:21:57 Je jednodušší využívat elektromagnetické záření,
00:22:00 kterého je mnohem více.
00:22:03 Takže neutrina asi nevyřeší naši energetickou krizi.
00:22:08 Ale v srdci každé galaxie dřímá hladové monstrum,
00:22:11 které by mohlo být
00:22:13 tím nejefektivnějším zdrojem v celém vesmíru.
00:22:20 Schopnost přeměňovat jednu formu energie v jinou
00:22:25 inspirovala řadu inovativních nápadů
00:22:28 pro budoucí kolonizaci vesmíru.
00:22:31 V srdci většiny galaxií, tu naši nevyjímaje,
00:22:34 sídlí superhmotné černé díry.
00:22:37 A ty jsou schopné uchovávat a uvolnit energii,
00:22:41 ekvivalentní miliardám supernov.
00:22:44 Při vzniku superhmotných černých děr
00:22:46 se muselo opravdu velké množství hmoty napěchovat
00:22:49 do velmi malého prostoru.
00:22:53 A díky tomu se obrovské množství gravitační potenciální energie
00:22:58 muselo přeměnit ve světlo a jiné formy energie.
00:23:05 Hmotnost superhmotné černé díry
00:23:07 odpovídá třeba deseti miliardám Sluncí, tedy hvězd.
00:23:12 A všechna tato hmota je namačkána v neuvěřitelně malém objemu.
00:23:16 V lednu 2008 vyřešil kosmický rentgenový teleskop Chandra
00:23:21 záhadu výtrysků energie, produkovaných černou dírou.
00:23:27 Podařilo se mu detekovat,
00:23:29 jak intenzivní gravitační pole superhmotné černé díry
00:23:33 vtahuje nedalekou hvězdu.
00:23:36 Když se nenasytná bestie vrhne na nebohou hvězdu,
00:23:40 roztrhá ji na kusy.
00:23:42 Její zbytky v podobě oblaků plynu
00:23:44 se zformují do rychle rotujícího akrečního disku,
00:23:48 ve kterém se hmota pohybuje téměř rychlostí světla.
00:23:52 Část této hmoty se ale může ze sevření uvolnit -
00:23:55 jako výtrysk, neboli jet. (džet)
00:23:59 Tento materiál,
00:24:01 obíhající extrémně vysokou rychlostí kolem černé díry,
00:24:04 vytváří velmi silné magnetické pole.
00:24:07 Část hmoty se pohybuje podél silokřivek tohoto pole
00:24:10 a je vystřelena pryč.
00:24:12 Vzniká mohutný proud energetických částic,
00:24:15 označovaný jako jet.
00:24:17 Počítačové simulace nedávno ukázaly,
00:24:20 že pokud by se podařilo využít extrémní energii rotace černé díry,
00:24:24 mohly by se z nich stát hlavní galaktické zdroje energie.
00:24:30 Na oběžné dráze kolem černé díry, otáčející se v prostoru,
00:24:35 bychom postavili zařízení, které by z ní čerpalo energii.
00:24:39 Dalo by se tím získat obrovské množství energie,
00:24:42 kterou vyspělá civilizace budoucnosti jistě bude potřebovat.
00:24:48 Černé díry ale nemusejí být dobré
00:24:51 jen pro výrobu různých forem energie.
00:24:54 Mohly by také sloužit jako recyklační centra.
00:24:59 Vyspělá civilizace, žijící nedaleko rotující černé díry,
00:25:03 by mohla posílat na její oběžnou dráhu
00:25:06 nákladní lodě s odpadky,
00:25:08 které ve správný okamžik svůj náklad vysypou.
00:25:11 Nákladní loď by se pak vzdálila od černé díry
00:25:14 s vyšší kinetickou energií, než s jakou se přiblížila.
00:25:18 Tyto lodě by mohly být následně zachyceny
00:25:21 pomocí zařízení, podobajícího se větrnému mlýnu,
00:25:24 které by vyrábělo elektrickou energii pro mateřskou planetu.
00:25:29 Byl by to elegantní způsob, jak najednou vyřešit
00:25:32 problém likvidace odpadů a energetickou krizi.
00:25:38 Černé díry by mohly napájet i budoucí kosmické kolonie.
00:25:42 Vědci ale nedávno objevili, že energie rotující černé díry
00:25:46 se může změnit i v něco velmi nebezpečného.
00:25:50 Kosmické záření jsou částice s velmi vysokými energiemi.
00:25:55 V rozporu se svým názvem
00:25:57 se tedy nejedná o paprsky elektromagnetického záření.
00:26:01 Nesou však obrovské množství kinetické energie
00:26:04 a její účinky mohou být i smrtelné.
00:26:08 Částice kosmického záření nesou stotisíckrát více energie,
00:26:12 než jsme schopni stejným iontům udělit tady na Zemi.
00:26:16 Částice kosmického záření s těmi nejvyššími energiemi
00:26:21 se pohybují téměř rychlostí světla.
00:26:27 Částice kosmického záření s těmi nejvyššími energiemi
00:26:31 nesou každá asi takovou kinetickou energii,
00:26:34 jako tenisový míček z podání profesionálního hráče,
00:26:38 letící rychlostí 160 kilometrů za hodinu.
00:26:41 Nevypadá to jako příliš mnoho energie.
00:26:45 Ale tenisový míček se skládá z bilionů částic.
00:26:48 A všechnu jejich energii vezmete a předáte ji jedné jediné částici.
00:26:54 Takovou energii mají některé částice kosmického záření,
00:26:57 přilétající do atmosféry.
00:27:00 Na jednu částici je to opravdu hodně.
00:27:06 Ukazuje se,
00:27:07 že zdrojem takto energetických částic kosmického záření
00:27:11 by mohly být aktivní jádra vzdálených galaxií.
00:27:15 Jádra galaxií, které mají ve svém středu
00:27:18 rychle rotující superhmotnou černou díru.
00:27:23 Jsou to v podstatě extrémně výkonné generátory energie.
00:27:27 Je tady magnetické i elektrické pole.
00:27:30 Všechno rotuje a vyvrhuje obrovské množství částic,
00:27:34 které jsou generovány černou dírou v samotném jádře.
00:27:38 A tento typ systému s černou dírou
00:27:41 je schopen produkovat ohromné množství energie
00:27:44 a chrlit částice do všech směrů.
00:27:48 Částice s velmi vysokou energií
00:27:51 představují jedno z největších zdravotních rizik
00:27:54 při meziplanetárních letech.
00:27:57 Mohou prolétnout pláštěm kosmické lodi
00:28:00 a jako miniaturní střely zasáhnout přímo těla astronautů.
00:28:06 Poškodit molekuly DNA nebo buňky dokonce rovnou zabít.
00:28:14 Při interakci vysoce energetického kosmického záření
00:28:18 s živou tkání
00:28:19 může dojít k tak vážnému narušení buněk,
00:28:22 že by mohla vzniknout rakovina.
00:28:25 Kosmické záření neohrožuje jen životy kosmických cestovatelů.
00:28:29 Jelikož neustále bombarduje zemskou atmosféru,
00:28:33 některé částice jí dokonce proniknou a dopadnou až na povrch.
00:28:37 Mimořádnou nebezpečnost částic kosmického záření
00:28:41 způsobuje jejich rychlost.
00:28:46 Mají sice velmi malou klidovou hmotnost,
00:28:49 většina těchto částic se však pohybuje enormní rychlostí.
00:28:53 Jejich kinetická energie může být opravdu obrovská.
00:28:57 V atmosféře Země se srážejí s molekulami vzduchu -
00:29:00 nejčastěji s dusíkem nebo s kyslíkem.
00:29:03 Dochází při tom ke vzniku
00:29:05 sekundárních částic kosmického záření,
00:29:08 které postupují dále směrem k povrchu planety.
00:29:11 Kosmické záření přichází z vesmíru 24 hodin denně.
00:29:16 Částice se srazí s molekulou vzduchu ve vysoké atmosféře
00:29:20 a vytvoří spršku sekundárních částic,
00:29:23 které jsme schopni detekovat na povrchu.
00:29:28 Máme štěstí, že každá částice primárního kosmického záření
00:29:32 rozdělí svoji energii milionům až miliardám sekundárních částic.
00:29:38 Takže její původně extrémně vysoká kinetická energie
00:29:42 je natolik rozptýlena, že už lidi neohrožuje.
00:29:47 Mohou ale například přerušit váš hovor mobilním telefonem.
00:29:52 Tyto spršky, jak se tomu říká, vznikající vysoko v atmosféře,
00:29:57 mohou ovlivnit funkci elektroniky dole na povrchu.
00:30:01 Počítače, mobily i další přístroje
00:30:04 jsou s postupující miniaturizací čím dál menší.
00:30:07 A díky tomu také stále náchylnější k poruchám,
00:30:11 způsobeným kosmickým zářením.
00:30:13 V každém koutě vesmíru můžete zažít destruktivní sílu
00:30:17 energie v pohybu.
00:30:19 I zde na Zemi se uvolňuje unikátní forma energie,
00:30:23 která má svůj původ při vzniku Sluneční soustavy.
00:30:32 Od počátku času je energie věčným tajemstvím vesmíru,
00:30:37 které neustále mění svoji podobu.
00:30:42 Jedna z unikátních forem energie
00:30:45 je odkazem vzniku Sluneční soustavy.
00:30:49 Geotermální energie je produktem tepla ,
00:30:53 uvolňujícího se v pevném vnitřním zemském jádře,
00:30:56 které leží 5000 kilometrů pod povrchem.
00:31:00 Sluneční soustava se zformovala před čtyřmi a půl miliardami let
00:31:05 postupnou kondenzací oblaku plynu a prachu.
00:31:07 Část původního oblaku byla tvořena radioaktivními prvky,
00:31:11 jako je Uran 238 nebo Thorium.
00:31:14 Při vzniku Země se část těchto prvků nahromadila v jejím jádře.
00:31:18 Během milionů let dochází k jejich radioaktivnímu rozpadu
00:31:22 a vzniklé teplo zahřívá nitro naší planety.
00:31:25 A my toto teplo můžeme využít v podobě geotermální energie.
00:31:30 V některých místech zemského povrchu,
00:31:33 jako jsou třeba rozhraní tektonických desek nebo sopky,
00:31:37 proniká geotermální energie skrze zemskou kůru.
00:31:42 Geotermální energii je možné využívat v místech,
00:31:45 kde žhavé magma stoupá k povrchu. Její původ je však třeba hledat
00:31:50 v explozivním zániku hvězdy před miliardami let,
00:31:53 kdy vznikly těžké radioaktivní prvky.
00:31:57 A ty nyní svou energii po miliardy let uvolňují.
00:32:01 Geotermální elektrárny po celém světě
00:32:04 čerpají tepelnou energii z přehřátých rezervoárů
00:32:08 a vyrábějí elektrickou energii.
00:32:11 A takto to funguje.
00:32:14 Voda o vysoké teplotě se pod tlakem dere k povrchu,
00:32:17 kde vstupuje do nízkotlaké komory a mění se v páru.
00:32:24 Pára je pod tlakem proháněna turbínou, kterou roztáčí,
00:32:28 a vyrábí tak elektrickou energii.
00:32:31 Když pára opustí turbínu, buď je uvolněna do atmosféry,
00:32:35 anebo je po ochlazení a zkondenzování,
00:32:38 už jako kapalina, vypuštěna zpět do podzemí.
00:32:43 Téměř ve všech případech se geotermální elektrárny nacházejí
00:32:47 poblíž rozhraní tektonických desek nebo horkých skvrn,
00:32:51 což jsou oslabená místa zemské kůry,
00:32:54 kterými může k povrchu proudit magma.
00:32:57 Ale protože většina hustě obydlených oblastí
00:33:00 leží od takových míst daleko,
00:33:02 bylo využívání geotermální energie dosud poměrně problematické.
00:33:07 Největší koncentrace a dostupnost geotermální energie
00:33:11 je v místech s vysokou úrovní tektonické a vulkanické aktivity.
00:33:15 Především je to takzvaný Ohnivý kruh,
00:33:18 který obepíná Tichý oceán.
00:33:21 Vrtání v blízkosti tektonických zlomů je však riskantní.
00:33:25 Abychom z geotermální energie získali
00:33:28 větší množství energie pro spotřebitele,
00:33:30 je nutné vrtat do velkých hloubek, kde je teplota dostatečně vysoká.
00:33:35 A s tím je spojena také vysoká technická
00:33:38 a technologická náročnost.
00:33:40 Buď musíte využívat sopky, vrtat velmi hluboko,
00:33:44 anebo spoutat gejzíry v Yellowstoneu.
00:33:51 Termální energie však nemusí být typická jen pro Zemi.
00:33:57 Jeden z Jupiterových měsíců, Io, je vulkanicky aktivní,
00:34:01 podobně jako Země. Tepelná energie v jeho nitru
00:34:05 však nevzniká rozpadem radioaktivních prvků,
00:34:08 ale slapovým ohřevem.
00:34:13 Io obíhá kolem Jupiteru po eliptické dráze,
00:34:17 takže je jednou blíže a jednou dále.
00:34:20 Když se nachází blízko, je slapové namáhání tělesa silnější.
00:34:25 Během svého oběhu je těleso měsíce doslova hněteno.
00:34:29 Díky tření v jeho kamenném nitru vzniká teplo.
00:34:33 Nitro se zahřívá a magma se dere k povrhu,
00:34:36 na kterém můžete nalézt mnoho soptících vulkánů.
00:34:40 Takže je to vlastně obdoba geotermální energie.
00:34:46 Na povrchu Io je mnoho činných sopek
00:34:49 a díky tomu víme, že její nitro je roztavené.
00:34:52 Je to obdoba geotermální energie.
00:34:54 Říkám obdoba, protože "Geo" znamená Země,
00:34:57 takže tento pojem se vztahuje k energii zemského nitra.
00:35:02 Jupiter nejspíš nemá roztavené kamenné jádro,
00:35:06 jako jeho měsíc Io.
00:35:08 Ale žhavé nitro tohoto plynného obra
00:35:12 produkuje jiný typ energie - vítr.
00:35:15 Obří plynné planety jako Jupiter a Saturn
00:35:18 mají velmi větrné atmosféry.
00:35:21 Zuří zde velké množství bouří, ale nejen díky energii ze Slunce.
00:35:26 Příčinou je z větší části teplo z nitra těchto planet.
00:35:29 Objem těchto planet se stále zmenšuje
00:35:32 a přitom se uvolňuje gravitační potenciální energie,
00:35:36 která se přeměňuje v energii pohybu atmosféry.
00:35:39 Ve vítr a bouře.
00:35:42 Je to další příklad přeměny jednoho typu energie v jiný.
00:35:46 Vítr na obřích planetách může foukat neuvěřitelnou rychlostí
00:35:50 přes tisíc kilometrů za hodinu.
00:35:53 Většinou je to sice jen několik set kilometrů za hodinu,
00:35:56 ale i to je hodně ve srovnání se Zemí.
00:35:59 A v nejsilnějších bouřích to může být až dvanáct set.
00:36:04 A to je opravdu silný vítr.
00:36:10 Také Země využívá výhody větrné energie.
00:36:13 V tomto případě však jejím zdrojem není nitro planety,
00:36:17 ale přichází přímo z vesmíru.
00:36:20 Zdrojem energie, kterou známe jako proudění větru,
00:36:24 je sluneční záření.
00:36:26 Slunce zahřívá atmosféru nerovnoměrně.
00:36:29 To vede k nestabilitám, které nutí atmosféru proudit.
00:36:33 A to je energie větru.
00:36:35 Mechanická energie,
00:36:36 která vzniká z energie slunečního elektromagnetického záření.
00:36:41 Větrnou energii můžeme využít k pohonu turbín
00:36:44 a přeměnit ji v elektrickou energii,
00:36:47 kterou potřebují naše města.
00:36:50 Energie pohání vesmír od jeho samotného počátku
00:36:53 před téměř 14 miliardami let.
00:36:56 Vědci však nedávno objevili záhadný typ energie,
00:37:00 která by se mohla vesmíru stát osudnou.
00:37:09 V celém vesmíru existuje záhadný typ energie.
00:37:14 Neznáme její původ. Domníváme se však,
00:37:17 že by jednou mohla zničit život, a možná i vesmír jako takový.
00:37:24 V 90. letech dvacátého století využili astronomové
00:37:28 Hubbleův kosmický dalekohled a další přístroje
00:37:32 k měření vzdáleností explodujících hvězd v dalekých galaxiích.
00:37:38 Zjistili přitom něco šokujícího.
00:37:41 Na základě měření vzdáleností supernov astronomové objevili,
00:37:47 že se rychlost rozpínání vesmíru zvyšuje.
00:37:50 Nějaká záhadná energie pohání vesmír
00:37:53 a rozfukuje ho čím dál rychleji.
00:37:57 Astrofyzikové se domnívají, že expanzi vesmíru
00:38:00 urychluje "temná" energie.
00:38:03 Záhadná forma energie, vyskytující se úplně všude.
00:38:07 Představuje téměř 75 procent veškeré hmoty a energie ve vesmíru.
00:38:14 Je to jedna z velkých záhad vesmíru.
00:38:17 Vlastně ta největší, protože temná energie
00:38:20 je největší položkou v energetickém rozpočtu vesmíru.
00:38:30 Naše současné znalosti o temné energii jsou minimální,
00:38:34 přestože tvoří téměř 75 procent veškeré hmoty a energie ve vesmíru.
00:38:39 Je to, jako bychom prozkoumali jen pevninu,
00:38:42 přestože 75 procent povrchu Země pokrývá oceán.
00:38:47 Temnou energii zkrátka teprve začínáme zkoumat.
00:38:53 Dříve se vědci domnívali, že gravitační působení
00:38:57 by mělo rychlost expanze vesmíru postupně snižovat.
00:39:04 Vesmír od Velkého třesku expanduje a my jsme se domnívali,
00:39:08 že by gravitace měla rozpínání zpomalovat.
00:39:11 Bylo zásadní otázkou, jestli je přitažlivá síla hmoty dost silná,
00:39:15 aby expanzi úplně zastavila
00:39:18 a přitáhla pak všechno zpátky k sobě.
00:39:21 Ukázalo se však,
00:39:22 že síla gravitace nestačí ani na zpomalování expanze
00:39:26 a že naopak rychlost rozpínání roste.
00:39:30 Zatímco gravitace k sobě váže planety, hvězdy a galaxie,
00:39:35 zdá se, že temná energie rozfukuje samotnou strukturu prostoru a času,
00:39:41 čímž odtlačuje galaxie jednu od druhé.
00:39:45 Moderní pozorování ukázala,
00:39:47 že temná energie způsobuje zrychlenou expanzi vesmíru.
00:39:53 Během historie vesmíru se měnil relativní poměr
00:39:56 obsahu temné energie, gravitačně přitažlivé hmoty
00:40:00 a běžné energie.
00:40:03 Na počátku dominovala energie gravitační přitažlivosti,
00:40:06 protože objekty byly blízko sebe.
00:40:09 Mezi nimi nebylo moc velké množství temné energie,
00:40:12 takže její výsledné působení bylo zanedbatelné.
00:40:16 Ale jak vesmír expandoval
00:40:19 a galaxie se vzdalovaly čím dál více jedna od druhé,
00:40:23 vzrůstal objem prostoru vyplněného temnou energií.
00:40:29 Představte si vesmír jako kynoucí těsto s hrozinkami.
00:40:33 Hrozinky jsou galaxie, ty neexpandují.
00:40:36 Těsto je ale rovnoměrně vyplněno kvasnicemi
00:40:39 a ty představují temnou energii.
00:40:42 Když do kynoucího těsta přidáváme další kvasnice,
00:40:46 bude kynout - rozpínat se - rychleji a rychleji.
00:40:53 A podobně se s časem zvětšuje i množství temné energie.
00:41:00 Proto vesmír urychluje své rozpínání.
00:41:06 A pokud bude temná energie pokračovat v urychlování expanze,
00:41:11 mohl by vesmír nakonec umrznout.
00:41:17 Kupy galaxií se budou vyskytovat čím dále řidčeji.
00:41:21 Galaxie vypotřebují zásoby plynu pro tvorbu nových hvězd.
00:41:26 A staré hvězdy vyhasnou.
00:41:28 Vesmír bude temný a nesnesitelně chladný.
00:41:35 Ve vesmíru, expandujícím nekonečně dlouho,
00:41:39 nebo téměř nekonečně,
00:41:41 nakonec Slunce i ostatní hvězdy zaniknou.
00:41:44 Vypotřebují veškeré palivo.
00:41:47 Pak už ve vesmíru nebude žádný zdroj energie,
00:41:50 takže život, jak jej známe, přestane existovat.
00:41:54 Veškerá energie ve vesmíru sice zůstane -
00:41:57 protože energetický rozpočet vesmíru
00:42:00 byl pevně stanoven při Velkém třesku -
00:42:02 energie se však stane nevyužitelnou.
00:42:09 V téměř nekonečně dlouho existujícím vesmíru
00:42:12 bude energie tak rozptýlena,
00:42:14 že už nebude možné ji dále využívat.
00:42:18 Existují však i jiné scénáře,
00:42:20 popisující konec energie ve vesmíru.
00:42:23 V daleké budoucnosti
00:42:25 by část energie mohla být přenesena někam jinam,
00:42:28 snad do jiného vesmíru.
00:42:30 Podle zákonů fyziky není možné energii vytvořit ani zničit.
00:42:35 Veškerá energie v našem vesmíru tady vždy byla a vždycky bude.
00:42:40 Ale co když se otevře červí díra - průchod do paralelního vesmíru,
00:42:44 kterým část energie unikne.
00:42:46 Je možné, že by se náš vesmír mohl začít ochlazovat,
00:42:49 protože touto dírou uchází.
00:42:51 A to by nebylo dobře, všechno by mohlo začít zamrzat
00:42:54 a život by takovou změnu jistě nepřežil.
00:43:07 Titulky: Marie Luzarová Česká televize 2014
Co to vlastně je? Odkud se vzala? A jak jí získat více? Původ veškeré hmoty a energie ve vesmíru musíme hledat ve velkém třesku při samotném vzniku vesmíru. V současnosti se domníváme, že velký třesk byl náhlým rozfouknutím velmi malého prostoru do nesmírně velkého objemu. A rozfukování poháněla podivná forma energie. Nejsme si jisti, jaký typ energie zahájil velký třesk. Ale ať už byl jakýkoli, v jednom okamžiku vznikla veškerá energie našeho vesmíru: minulá, současná i budoucí. Je to jedna z nejdůležitějších a zároveň nejpřekvapivějších vlastností energie. V černých dírách, ve hvězdách nebo v elektrárnách na Zemi není možné energii ani zničit, ani vytvořit. Může se jen přeměňovat z jedné formy do jiné.