Za horizont poznání: Jak probíhalo pátrání po kosmických tělesech v průběhu dějin?

V Orionově rameni, které je součástí spirální galaxie známé jako Mléčná dráha, se nacházejí stovky milionů hvězd. Jednou z nich je Slunce, jež by nebylo ničím zvlášť zajímavé, kdyby kolem něj neobíhalo osm planet, z nichž jedna je dosud jediným známým místem ve vesmíru, kde existuje život. 

Sluneční soustava zahrnuje vedle planet i nespočet planetek, měsíců a dalších těles. Zrodila se asi před 4,6 miliardami let, během kterých prošla řadou proměn. Jednou z nich byla i srážka mladé Země s Theiou, hypotetickou protoplanetou dosahující velikosti zhruba jako Mars. Má se za to, že právě tato monumentální kolize dala vzniknout Měsíci, jenž od té doby Zemi doprovází. 

Ačkoliv dnes máme o uspořádání Sluneční soustavy poměrně dobrou představu, není to tak dávno, co v očích astronomů vypadala zcela jinak, a její zkoumání bezpochyby v budoucnu přinese ještě řadu pozoruhodných objevů. K jakým poznatkům dospěla lidská civilizace během seznamování s prostorem našeho planetárního systému?

Pomocníci při určování času 

Lidé oblohu pozorovali odjakživa, ale v dobách před vynálezem dalekohledu se astronomové museli spoléhat pouze na vlastní oči. Ty pochopitelně upoutávaly nejnápadnější objekty na obloze – Slunce a Měsíc. Sledování těchto dvou těles mělo pro lidi praktický význam. Jejich pravidelné pohyby totiž dávným zemědělským společnostem umožnily vytvoření delších časových jednotek a snadnější orientaci v čase, a tím pádem i lepší schopnost plánovat do budoucnosti. Na různých místech světa dokonce vznikaly astronomické observatoře orientované podle západů a východů Slunce či Měsíce. Podle některých hypotéz k nim patří i proslulý jihoanglický komplex Stonehenge. 

Velmi brzy si lidé všimli také několika „toulavých hvězd“ neboli planet, které se chovaly jinak než ostatní „stálice“, jejichž vzájemné rozestavení na nebi zůstává neměnné. Tato „neposlušná“ a zdánlivě chaoticky se pohybující kosmická tělesa ve starověku zajímala evropské, čínské i americké pozorovatele. Merkur, Venuše, Mars, Jupiter a Saturn se zařadily po bok Slunce s Měsícem (často také označovaných jako planety).

Kdo koho obíhá? 

V antice se vynořila celá řada důmyslných modelů, které měly objasnit skutečné uspořádání světa, respektive kosmu. První otázkou bylo, jak vůbec vypadá samotná Země. Například řecký filozof Thales z Milétu si ji představoval jako desku obklopenou vodou. Že je kulatá, směle tvrdil už v 6. století př. n. l. Pythagoras. S tím souhlasil i Aristoteles, jenž Zemi umístil do středu vesmíru a předpokládal oběh všech planet (včetně Měsíce a Slunce) kolem ní po dokonale kruhových drahách. 

Ačkoliv se ve starověkém Řecku objevovaly i modely, jež do centra všehomíru umisťovaly Slunce, geocentrický systém zvítězil, a to i díky alexandrijskému matematikovi Klaudiu Ptolemaiovi (asi 100 až asi 170). Ten ve slavném díle Almagest sepsaném ve 2. století představil velice důmyslný model pohybu planet, které měly obíhat po menších kruzích (epicyklech), jejichž střed následně opisoval větší kružnice (deferenty). Ptolemaiův systém (po dalších drobných úpravách) dokázal vysvětlit různé záludnosti v pohybu planet a uměl velmi dobře předpovědět, kde se budou nacházet v budoucnosti. I proto se udržel téměř půldruhého tisíciletí, než jej po dlouhém boji svrhl heliocentrický systém představený Mikulášem Koperníkem (1473–1543), který do centra Sluneční soustavy i celého vesmíru umístil Slunce a ze Země udělal jen jednu z jeho oběžnic.

Medicejské hvězdy 

Zlomovým okamžikem pro celou astronomii se stal vynález dalekohledu na počátku 17. století. První přístroje přibližující vzdálené předměty byly podle všeho vyrobeny v Nizozemsku a brzy se začaly šířit Evropou. V roce 1609 se o nich doslechl fyzik a astronom Galileo Galilei (1564–1642), který tehdy působil na univerzitě v italské Padově. Záhy jich zkusil několik sestrojit a na přelomu let 1609 a 1610 s jejich pomocí učinil několik stěžejních objevů. Nejprve objektiv svého dalekohledu zaměřil na Měsíc a v rozporu s všeobecnou představou, že je jeho povrch hladký, zjistil, že jej pokrývají četné nerovnosti jako ten zemský. 

Mimoto odhalil, že Mléčná dráha není mlžným pásem, ale seskupením ohromného množství hvězd, a všiml si, že Venuše prochází různými fázemi jako Měsíc. Největší úspěch zaznamenal v lednu 1610, kdy se pustil do pozorování Jupiteru. V blízkosti planety si všiml několika malých hvězdiček, jejichž poloha i počet se každou noc měnily. Jednou byly vidět tři, příště dvě a někdy čtyři. 

Galilei si uvědomil, že se jedná o tělesa, která kolem Jupiteru obíhají jako Měsíc kolem Země, a na počest toskánského velkovévody Cosima II. Medicejského je nazval Medicejské hvězdy. Dnes je známe pod jmény, jež jim dal německý astronom Simon Marius: Io, Europa, Ganymedes a Callisto. Galileiho objevy předznamenaly další překotný vývoj astronomie podnícený vynálezem dalekohledu a zároveň přinesly silný argument proti stále oblíbenému geocentrismu.

Kruh jako žádný jiný 

Galileiho oku neunikl ani Saturn, který v 17. století stále platil za nejvzdálenější planetu od Slunce (či od Země v případě geocentrického modelu). Italský astronom si všiml jeho podivného tvaru a připadalo mu, jako by byla planeta trojitá. Po zkušenosti s Jupiterem se domníval, že pozoroval Saturnovy oběžnice. O to větší bylo jeho překvapení, když v roce 1612 na planetu dalekohled namířil znovu, avšak tentokrát vypadala dokonale kulatá. A aby toho nebylo málo, o čtyři roky později zjistil, že domnělé objekty jsou zpět, dokonce ještě větší než dříve, a navíc se jevilo, jako by byly připojeny k povrchu planety. Galilei, aniž by o tom měl tušení, pozoroval Saturnovy prstence, jejichž viditelnost se ze Země periodicky mění a jednou za čas, když se dostanou do roviny s okem pozorovatele, nejsou vidět vůbec. 

Že jde o prstenec, který obklopuje planetu, ale není s ní přímo spojený, zjistil v roce 1655 nizozemský astronom Christiaan Huygens, jenž měl k dispozici výkonnější teleskop než jeho italský kolega. Huygens také objevil největší Saturnův měsíc. Ten o téměř dvě století později anglický astronom John Herschel pojmenoval Titan. Důležitým zjištěním přispěl k ranému zkoumání Saturnu také italsko-francouzský astronom Giovanni Domenico Cassini, který v roce 1675 pomocí na svou dobu obřího dalekohledu spatřil prstenec v nikoliv jednolité podobě, nýbrž s mezerou uvnitř, jež ho rozděluje na dva prstence. Tato škvíra nese na počest svého objevitele název Cassiniho dělení. Dnes víme, že prstenců je kolem Saturnu ještě víc.

Netušený přírůstek 

Po obratu k heliocentrickému systému se Země stala „jen“ jednou z oběžnic Slunce a počet planet se ustálil na šesti. Zlom nastal v roce 1781. Postaral se o něj anglický hudebník a astronom William Herschel (1738–1822), který nebesa zkoumal dalekohledem vlastní konstrukce. V noci 13. března si při hledání dvojhvězd všiml neznámého objektu, jenž byl jasnější než okolní „stálice“, a navíc se, jak začalo být brzy zřejmé, pohyboval. Nadšený Herschel tak dospěl k přesvědčení, že objevil kometu. Pohyb tělesa sledoval i v následujících týdnech a nebyl sám. Zpráva o objektu na obloze se šířila – vedle astronomů proměřujících jeho polohu se o něj zajímali i matematici, kteří se pokoušeli vypočítat jeho dráhu. 

Zanedlouho vyšlo najevo, že se nejedná o kometu, nýbrž planetu obíhající Slunce za drahou Saturnu, což byl naprosto revoluční objev. Herschel chtěl novou planetu pojmenovat na počest tehdejšího britského panovníka Jiřího III. Georgium Sidus neboli Hvězda krále Jiřího. Název se však neujal, stejně jako některé jiné, včetně jména Herschel po svém objeviteli. Časem zvítězil návrh německého astronoma Johanna Elerta Bodeho, který s odkazem na řeckého boha nebes přišel s označením Uran.

Drobotiny na obzoru 

Objev planety Uran přirozeně rozpoutal dohady, zda Sluneční soustava neukrývá i nějaká jiná tajemství. Vodou na mlýn hledačům nových světů byla skutečnost, že dráha Uranu odpovídala takzvanému Titiovu-Bodeovu pravidlu, které popisovalo pravidelnosti ve vzdálenosti dosud známých planet od Slunce. Tedy s jednou výjimkou. Mezi Marsem a Jupiterem zela záhadná mezera, kde by podle zmiňovaného pravidla planeta být měla, avšak nikdo tam zatím žádnou nenašel. 

Až prvního ledna 1801 si italský astronom a matematik Giuseppe Piazzi (1746–1826) všiml tělesa, jež zprvu pokládal za kometu. Výpočet její dráhy nicméně ukázal, že to kometa není a mohlo by se jednat spíše o další planetu. Dostala jméno Ceres na počest římské bohyně úrody a obilí. Dlouho ovšem planetou nezůstala, jelikož byla velmi malá, ale hlavně se v následujících letech ve stejném prostoru postupně podařilo objevit další planetky: Pallas, Juno a Vesta. Bylo zřejmé, že podobných těles tam bude nejspíš mnohem víc. Dnes tyto objekty tvoří takzvaný hlavní pás planetek. 

Spekulovalo se o jejich možném vzniku rozpadem větší planety, nicméně tato hypotéza se dnes nejeví jako moc pravděpodobná. Spíše to vypadá, že jde o materiál z dob formování Sluneční soustavy, kterému gravitace Jupiteru nedovolila, aby se zformoval v plnohodnotnou planetu, či „smetí“ vyvržené do tohoto prostoru jinými planetami.

Souboj počtářů 

Uran přitahoval pozornost astronomů, kteří si všímali, že na jeho pohybu něco nehraje. Jak se zdálo, dráha planety se od té předpovězené lišila, což mohlo mít různé příčiny. Jednou z nich bylo působení nějaké neznámé síly, například další velké planety. A co na tom, že ji zatím nikdo neviděl. Třeba by se dal postup obrátit a její polohu spočítat na základě odchylek v Uranově dráze. Tato myšlenka takříkajíc visela ve vzduchu a její uskutečnění se nezávisle na sobě ujali přinejmenším dva výteční počtáři. Prvním byl mladý anglický matematik a astronom John Couch Adams, který polohu hypotetického tělesa spočítal v roce 1845, nedokázal ovšem nikoho přesvědčit, aby planetu na předpovězeném místě skutečně hledal. 

Druhým teoretickým lovcem Neptunu byl francouzský matematik Urbain Le Verrier (1811–1877), jenž své výpočty zveřejnil v roce 1846 a stále je zpřesňoval. Ani on ale přinejmenším ve Francii nenacházel nikoho, kdo by mu dopřál sluchu, a proto se obrátil na německého astronoma Johanna Gottfrieda Galleho z berlínské observatoře. Ten se společně se svým studentem Heinrichem Louisem d'Arrestem do hledání planety pustil vzápětí po obdržení propočtů a kosmické těleso skutečně našel blízko místa, kde se mělo nacházet. Sluneční soustava se tak rozrostla na osm planet, přičemž ta nejnovější byla na Le Verrierův návrh pojmenována Neptun podle římského boha moří.

Záhada rudé planety 

S poznáváním Sluneční soustavy stále častěji rezonovala otázka, jestli je Země opravdu jediným místem, kde bují život. Ohromnou senzaci proto v roce 1835 způsobila novinová zpráva o pozoruhodných obyvatelích Měsíce, které se podařilo spatřit obrovským teleskopem. Záhy ovšem vyšlo najevo, že šlo jen o novinářskou kachnu. Měsíc vpravdě nepůsobí jako vhodné místo pro život, ale co třeba Mars? Právě kolem něj se koncem 19. století rozpoutala nefalšovaná horečka. 

Do značné míry za ni mohl americký obchodník a amatérský astronom Percival Lowell (1855–1916), jenž nechal v roce 1894 ve Flagstaffu v Arizoně postavit observatoř, která dnes nese jeho jméno a měla primárně sloužit pro pozorování rudé planety. Hned o rok později Lowell o Marsu sepsal knihu, v níž tvrdil, že podobně jako někteří jiní astronomové na jeho povrchu spatřil jakési kanály, a dospěl k přesvědčení, že se jedná o dílo inteligentních bytostí. Rozvíjením této teorie a její obhajobou před skeptickými odborníky strávil řadu let, avšak víceméně bez úspěchu. Mnohem populárnější se představa inteligentního života na Marsu stala u laické veřejnosti a pronikla i do populární kultury, jak dokládá klasický román Válka světů Herberta George Wellse (1898).

Ten malý vzadu 

Hvězdáři pátrali po nových planetách. Prvotní neúspěch při hledání hypotetické planety Vulkán mezi Merkurem a Sluncem je neodradil. Zčásti za pokračování jejich snah opět mohl pohyb Uranu. Jeho dráha totiž ani po započítání vlivu Neptunu neodpovídala předpovědím, což naznačovalo, že by se za ním mohlo nacházet další neznámé těleso. S největší vervou se do hledání domnělé „Planety X“ pustil opět Percival Lowell, který k tomu využil i tehdy mladou metodu astrofotografie. Ani nesmírné úsilí ale k výsledku nevedlo. Po Lowellově smrti v hledání pokračoval ještě americký astronom William Henry Pickering, leč také bez úspěchu.

Zlom nastal v roce 1929, kdy na Lowellem založenou observatoř nastoupil tehdy třiadvacetiletý Clyde W. Tombough (1906–1997), jehož hlavním úkolem se stalo pátrat po neznámém objektu za Neptunem. Systematicky zkoumal hromady fotografických desek a 18. února 1930 našel, co hledal – planetu, jejíž existenci následně potvrdilo i přímé pozorování a která dostala název Pluto podle boha podsvětí. Do jisté míry byla ovšem zklamáním. 

Nejenže obíhala po značně excentrické dráze, ale byla také velmi malá, tím pádem nemohla zodpovídat za pozorované odchylky v pohybu jiných planet. Časem se navíc ukázalo, že se v dané oblasti nacházejí i jiná podobná tělesa a bylo nutné rozhodnout, co s tím. Aby se počet planet Sluneční soustavy neúměrně nerozrostl, Pluto o svůj planetární status v roce 2006 přišlo a stalo se zástupcem nově vytvořené kategorie trpasličích planet, do níž se dostala mimo jiné i Ceres objevená roku 1801.