Praha, 7. srpna 2026
Dva zcela odlišné fyzikální procesy v kosmu se mohou v závislosti na rychlosti a poloze družice jevit totožně. Pro vědce je proto extrémně těžké určit, jak přesně jsou částice v radiačních pásech kolem Země i dalších planet urychlovány a rozptylovány, ukazuje nová studie. Stojí za ní mezinárodní tým pod záštitou International Space Science Institute (ISSI) vedený vědci z Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd ČR a z Univerzity v Birminghamu.
Vysokoenergetické částice v zemském radiačním pásu mohou na první pohled vyvolat dojem, že se pohybují zcela náhodně – i ve chvíli, kdy se tak děje podle přesně daných a předvídatelných pravidel. Družicová měření totiž přirozeně stírají jemné detaily v jejich rozdělení v prostoru.
Mezinárodní tým pod záštitou International Space Science Institute (ISSI) publikoval v časopise Physical Review Research na toto téma studii, na níž se významně podíleli i čeští vědci. „Ukázalo se, že i uspořádaný, tzv. deterministický pohyb částic vytváří při pohledu ze satelitu vzorce, které od náhodného pohybu (difúze) téměř nelze rozeznat,“ vysvětluje Adnane Osmane, hlavní autor studie z Univerzity v Helsinkách. „Pro nás kosmické fyziky to představuje zásadní oříšek: zcela odlišné přírodní procesy totiž zanechávají v datech prakticky stejnou stopu,“ doplňuje spoluautor studie a vedoucí ISSI týmu Mirek Hanzelka z Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd ČR.
Radiační pásy jsou prstencovité oblasti, v nichž magnetické pole planety zachytává částice nabité vysokou energií. Najdeme je nejen u Země, ale třeba i u Saturnu, Jupiteru, jeho měsíce Ganymedu nebo u nedávno objevených chladných hnědých trpaslíků. Rozumět pohybu částic v těchto oblastech je klíčové – mohou totiž vážně poškodit družicové přístroje, vyřadit z provozu komunikaci nebo ohrozit vesmírné mise.
Shluky energetických částic vytvářejí při svém putování magnetickým polem stále složitější a jemnější struktury, které lze nicméně popsat zcela deterministicky, bez potřeby uchýlit se k teorii náhodných dějů. Jenže když je zaznamená jedna družice limitovaná pohybem po pevně dané dráze, rozdíly mezi časovým vývojem a prostorovými strukturami splynou a výsledek působí hladce a „rozptýleně, difúzně“ – a to i tehdy, když přístroje mají vysoké časové a energetické rozlišení.
Spoluautor studie a spoluvedoucí týmu Oliver Allanson z Birminghamské univerzity vysvětluje: „Jeden z nejdůležitějších poznatků naší práce je, že naměřená data nemusejí nutně odhalit fyzikální děj, který je způsobil. I velmi strukturované chování částic může na detektorech zanechat obraz, který vypadá jako obyčejná difúze. Různé typy transportu částic tak vytvářejí stejný 'otisk', což dělá interpretaci dat nesrovnatelně složitější, než jsme si dosud připouštěli.“
Družice totiž při průletu radiačními pásy potkává částice, které kolem planety obíhají mírně odlišnou rychlostí. Zrovna tyto rychlostní rozdíly způsobují, že i dokonale uspořádané struktury částic vypadají na monitoru přesně tak, jako by je náhodně rozptylovaly plazmové vlny – a to i v situaci, kdy na ně žádné vlny nepůsobí.
Vědci si při vysvětlování pomáhají přirovnáním z výtvarného umění. Zatímco obrazy Jacksona Pollocka jsou plné složitých čar, kapek a divokých struktur, díla Marka Rothka tvoří velké, hladké barevné plochy. Otázkou ale je, co se stane, když ztratíme schopnost rozlišovat detaily. Pollockův obraz se nepromění v Rothkův – pouze se jeho jemná struktura schová lidskému oku. A přesně tak se neztrácí ani složitý pohyb částic ve vesmíru; pouze ho přístroje nedokážou zachytit, a tak se vysoce strukturovaný děj jeví jako hladký rozptyl.
Jak měření z družic vytvářejí iluzi difúze částic Vlevo: Náhlý vstup energetických částic do zemského radiačního pásu. Uprostřed: Protože částice driftují různými rychlostmi, tento mrak částic se protahuje do čím dál jemnějších vláknitých struktur, přičemž si zachovává vysokou míru uspořádanosti. Vpravo: Při pozorování družicí tyto jemné detaily splývají, takže populace částic působí hladce a rozptýleně (difúzně) – přestože samotný pohyb částic zůstává strukturovaný, nikoli náhodný.
Mirek Hanzelka z Ústavu fyziky atmosféry AV ČR k tomu dodává: „Náš výzkum odhaluje omezení mnoha dosavadních vesmírných misí. Jediná družice zkrátka nedokáže spolehlivě odlišit, co je změna v prostoru a co změna v čase. Je to silný argument pro to, abychom do budoucna vysílali celé konstelace vědeckých mikrosatelitů, které dokážou stejné skupiny částic sledovat na více místech najednou.“
Tento výzkum je jednou z prvních vědeckých publikací vycházejících ze spolupráce mezinárodního týmu ISSI a dokazuje význam, které má propojování odborníků na družicová pozorování, teoretickou fyziku a počítačové modelování při řešení otázek vesmírné vědy.
Odkaz na studii:
Odkaz na vědecký tým ISSI:
Zúčastněné instituce: University of Helsinki, Finsko; Ústav fyziky atmosféry Akademie věd České republiky, Česká republika; University of Birmingham, UK; University of Exeter, UK; University of California, USA; University of Texas, USA; Air Force Research Laboratory Space Vehicles Directorate, New Mexico, USA.
Artwork by Cosima-Lea Baier, ISSI.
Artwork by Cosima-Lea Baier, ISSI.
Praha 28. července 2026
Český vědecký tým z Ústavu fyziky atmosféry AV ČR jako první experimentálně zachytil infrazvuk vyvolaný zemětřesením ve výšce okolo 340 kilometrů nad zemským povrchem. Rekordní měření po zemětřesení na Kamčatce překonalo dosavadní hranici pozorování o více než sto kilometrů a potvrzuje předpovědi numerických modelů šíření infrazvuku. Výsledky publikoval mezinárodní vědecký časopis Atmospheric Chemistry and Physics. Přesně před rokem, 29. července 2025 světového času, zasáhlo poloostrov Kamčatka silné zemětřesení způsobené střetem tichomořské a severoamerické zemské desky. „Toto zemětřesení dosáhlo síly 8,8 magnituda a stalo se tak třetím nejsilnějším zemětřesením v tomto století,“ upřesňuje Jaroslav Chum z Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd ČR. Seismické vlny se šířily na vzdálenost přes 8 000 kilometrů a byly zaznamenány i na území České republiky a Slovenska. Pohyb zemského povrchu však vybudil infrazvukové vlny šířící se vertikálně i do atmosféry a ionosféry.
Vědecký tým Jaroslava Chuma zachytil infrazvuk v ionosféře vybuzený zemětřesením na vzdálené Kamčatce v rekordních výškách okolo 340 km nad zemským povrchem. „Infrazvuku trvalo přibližně 12 minut, než po příchodu seismických vln do Česka vystoupal ze zemského povrchu do výšky 340 kilometrů, kde ho v ionosféře zachytil náš systém kontinuálního dopplerovského měření,“ vysvětluje Jaroslav Chum. Dopplerovský systém sám o sobě měří rychlost pohybu plazmatu v místě odrazu dopplerovského signálu a pro přesné určení výšky odrazu jej vědci využívají v kombinaci s digitální ionosondou. Díky tomu je možné výšku odrazu Dopplerovského signálu určit s takovou přesností.
Měření potvrdila, že zatímco u zemského povrchu dominovaly kmity s periodami kolem 20 sekund, při cestě nahoru atmosféra vyšší frekvence pohltila. Do rekordní výšky 340 km tak dorazily vlny s velmi dlouhými periodami (více než tři minuty). Dosud byl infrazvuk vyvolaný zemětřesením prokazatelně experimentálně pozorován jen do výšek cca 220 km.
Česká dopplerovská síť je ve světovém měřítku unikátní a nejrozsáhlejší. Právě Ústav fyziky atmosféry Akademie věd tento systém pro měření změn a pohybů v ionosféře před více než 10 lety vyvinul. Úspěšně ho provozuje nejen v ČR a na Slovensku, ale ve spolupráci se zahraničními partnery také v Belgii, Německu, Maďarsku, Argentině, Taiwanu, v Jižní Africe i na Antarktidě. „V květnu tohoto roku jsme systém nově instalovali i ve Španělsku jihovýchodně od Barcelony. Tam už je připraven na měření změn v ionosféře během úplného zatmění Slunce, které má nastat letos 12. srpna,“ doplňuje Jaroslav Chum.
Publikace:
- Chum, J., Mošna, Z., Baše, J., Zedník, J., Schmidt, C., Hannawald, P., Rusz, J., Urbář, J., and Mackovjak, Š., 2026: Co-seismic infrasound in the ionosphere over Central Europe from the M8.8 Kamchatka 2025 earthquake observed by Doppler sounding at record heights, Atmos. Chem. Phys., 26, 9559–9569.
Naši klimatologové Hana Hanzlíková a Radan Huth z Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd ČR navázali novou spolupráci s prestižním GEOMAR – Helmholtzovým centrem pro výzkum oceánů v Kielu v rámci mezinárodního projektu SOLARIS-HEPPA, zaměřeného na studium vlivu proměnlivosti sluneční aktivity na klima a na zlepšení předpovědí klimatických změn.
© Barka Fabiánová Photography
„Nová spolupráce přímo navazuje na náš dosavadní výzkum zaměřený na odezvu troposférické cirkulace na sluneční aktivitu. Zapojení do projektu SOLARIS-HEPPA umožní rozšířit výzkum o nové modelové a observační přístupy a přispět k lepšímu porozumění vazbám mezi sluneční aktivitou a klimatickou variabilitou, zejména v troposféře. Získané poznatky mohou přispět ke zpřesnění klimatických predikcí a k lepšímu pochopení procesů, které ovlivňují podmínky života na Zemi. Současně vytvoří prostor pro testování nových hypotéz o přenosu slunečního signálu atmosférou a jeho vlivu na regionální projevy klimatu,“ vysvětlila naše klimatoložka Hana Hanzlíková.
Mezinárodní iniciativa SOLARIS-HEPPA (Solar and High Energy Particle Precipitation) působí v rámci projektu APARC (Atmospheric Processes And their Role in Climate) pod záštitou World Climate Research Programme (WCRP). SOLARIS-HEPPA spojuje vědecké týmy z řady mezinárodních institucí s cílem lépe porozumět vlivu proměnlivosti sluneční aktivity na klimatický systém Země. Projekt se zaměřuje na identifikaci a kvantifikaci slunečního signálu v atmosféře i dalších složkách klimatického systému, zdokonalování jeho reprezentace v klimatických modelech a hodnocení jeho významu pro klimatické předpovědi (tj. na několik měsíců až několik let dopředu). V rámci projektu se tým zapojil do pracovní skupiny WG2 „Solar influence on climate (solar signals, possible mechanisms and processes) and near-term prediction“, která se zaměřuje na identifikaci a vysvětlení mechanismů, jimiž proměnlivost sluneční aktivity ovlivňuje klimatický systém, a na využití těchto poznatků pro klimatické předpovědi.
Více na: https://www.solarisheppa.kit.edu/
Praha, 30.6.2026
Školní rok skončil, ale pro ty, kterým by se během prázdnin stýskalo po vědě, anebo by potřebovali zabavit děti, připravila ČT24 sérii pokusů na doma.
Tentokrát se jednalo o pokusy zaměřené na počasí a atmosférické jevy. V pořadu Věda24 je předvedl náš kolega meteorolog Petr Zacharov.
Co všechno si můžete doma vyzkoušet?
- Oblaka v lahvi
- Vodní tornádo
- Jak vznikají kroupy
- Jak vzniká duha
23. června 2026
Silné blesky dokážou vysoko nad bouřkovými oblaky vytvořit neobvyklé světelné úkazy zvané elfové. Vědci z Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd ČR nyní modelovali dublety elfů, tedy dvojice rychle se rozpínajících světelných prstenců, jejichž vlastnosti jsou ve shodě s nedávným pozemním měřením observatoře Pierre-Auger. Výsledky studie, jejímž hlavním autorem je kosmický fyzik Petr Kašpar, publikoval vědecký časopis Geophysical Research Letters.
Fotografie světelného jev "elf", autor: Martin Popek
Modelový elf (dublet).
Praha, 15. června 2026
Mezinárodní vesmírná sonda JUICE, která aktuálně míří k Jupiteru, poslala vědcům první zajímavá data. Během testovacího průletu kolem Země totiž zachytila detailní světelné spektrum pozemského blesku u pobřeží Sumatry. Jde o vůbec první měření tohoto druhu provedené z oběžné dráhy přístrojem pro výzkum hlubokého vesmíru. Na analýze dat se podílela vědkyně Ivana Kolmašová z Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd ČR. Výsledky studie publikoval vědecký časopis Annales Geophysicae.
K události došlo v srpnu 2024, kdy sonda JUICE prováděla gravitační manévr u Země a ve výšce 11 500 kilometrů kalibrovala své přístroje. Palubní spektrometr MAJIS v tu chvíli snímal hustou oblačnost nad Indickým oceánem. Přestože na to přístroj není primárně stavěný, zachytil sérii čtyř záblesků na okraji bouřkového oblaku.
„Zajímavé je, že globální pozemní sítě tento blesk vůbec nezaregistrovaly. Podle našich analýz šlo o specifické vnitrooblačné výboje, které se odehrávají na samotných vrcholcích oblaků. Pro pozemní stanice zůstaly neviditelné, ale pro citlivou optiku naší sondy byly z vesmíru čitelné perfektně,“ říká Ivana Kolmašová z Ústavu fyziky atmosféry AV ČR. Data potvrdila i navigační kamera sondy, která pouhých 19 sekund po spektrometru vyfotila další intenzivní záblesk na druhé straně téhož oblaku. To definitivně potvrdilo, že sonda prolétala nad mimořádně aktivní bouří.
Blesky z vesmíru už v minulosti sledovalo několik družic, ty se však vždy dívaly jen přes úzké barevné filtry naladěné na jednu vlnovou délku. „Přístroj MAJIS na sondě JUICE jako vůbec první v historii planetárního výzkumu zaznamenal blesk jako souvislé spektrum v širokém rozsahu vlnových délek,“ vysvětluje Ivana Kolmašová s tím, že ve spektru zaznamenaného záření vědci identifikovali dominantní emisní čáry neutrálního kyslíku a neutrálního dusíku, tedy plynů tvořících zemskou atmosféru.
Díky matematickým modelům vědci ze spektra spočítali základní fyzikální vlastnosti výboje. „Záblesky uvolnily celkovou energii v rozmezí 0,7 až 1,3 megajoulu, což odpovídá průměrně silnému pozemskému blesku. Výpočty dále ukázaly, že plazma v bleskovém kanálu dosahovalo teploty v rozmezí 23 000 až 27 000 stupňů Kelvina, což odpovídá horkým bleskovým kanálům,“ doplnila Ivana Kolmašová.
Tento nečekaný objev představuje první vědecká data z mise JUICE a slouží jako zásadní metodické vodítko pro funkci přístroje MAJIS během hlavní fáze mise u Jupiteru, kam sonda dorazí na počátku příštího desetiletí.
Odkaz na původní vědeckou publikaci:
- D'Aversa, E., Oliva, F., Piccioni, G., Poulet, F., Kolmašová, I., et al. (2026). Spectroscopic detection of terrestrial lightning from space by JUICE-MAJIS during Earth Gravity Assist. Annales Geophysicae, 44, 435–460. https://doi.org/10.5194/angeo-44-435-2026
Praha, 11. června 2026
Evropská kosmická agentura (ESA) na svém červnovém zasedání navrhla ambiciózní družicovou misi Plasma Observatory jako hlavního kandidáta na vědeckou misi střední velkosti (M7) plánovanou ke startu v roce 2037. Program, který bude zkoumat kosmické plazma v okolí Země, porazil konkurenční kandidátské mise včetně výzkumu Marsu či rentgenové laboratoře pro sledování nejranějšího vesmíru. „Mise Plasma Observatory umožní fundamentálně nový druh pozorování dynamických jevů v kosmickém plazmatu v okolí Země,“ říká Jan Souček, ředitel Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd, který stál u zrodu mise a zodpovídá za koordinaci návrhu vědeckých přístrojů. Návrh ESA nyní míří k Výboru pro vědecký program, který v listopadu učiní finální rozhodnutí.
Oblasti zemské magnetosféry a fyzikální procesy, které bude Plasma Observatory zkoumat.
Plazma, tedy horký a ionizovaný plyn, tvoří 99 % viditelného vesmíru a přenos energie v něm řídí fungování téměř všeho ve vesmíru. „Fyzika plazmatu je nesmírně složitá, protože jde o tekutinu, která má současně elektromagnetické vlastnosti. Na velkých časových a prostorových škálách se chová jako tekutina, na kratších se projevuje chování iontů a na nejmenších dominuje dynamika volných elektronů,“ říká kosmický fyzik Jan Souček z Ústavu fyziky atmosféry AV ČR, který byl jedním z navrhovatelů projektu a členem vědeckého přípravného týmu jmenovaného Evropskou kosmickou agenturou. Vědci z Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd ČR se tak projektu účastní od samého začátku.
Pro misi Plasma Observatory budou čeští kosmičtí fyzikové vyvíjet vlnový analyzátor, což je palubní přístroj pro měření a digitální analýzu elektromagnetických vln v kosmickém plazmatu. Jedná se o elektronický modul, který převádí elektrické a magnetické signály z družicových senzorů do digitální formy a přímo na palubě provádí zpracování signálu a detekci fyzikálně zajímavých jevů v datech. Přístroj tak umožní přenést na zem data s vysokou vědeckou hodnotou v rámci limitovaného datového toku. „Tým Ústavu fyziky atmosféry se na tento druh měření specializuje a české přístroje tohoto druhu již úspěšně fungují na sondách Solar Orbiter pro výzkum Slunce nebo JUICE, která zkoumá ledové měsíce Jupiteru,“ vyjmenovává Jan Souček.
Příklady astrofyzikálních objektů, kde se významně projevuje dynamika plazmatu.
Hlavním cílem nové mise bude výzkum toho, jak elektricky nabité částice (plazma) ze Slunce interagují s ochrannou magnetickou bublinou (magnetosférou), která obklopuje Zemi. Konkrétně se Plasma Observatory zaměří na to, jak plazma získává energii prostřednictvím interakce s magnetickým polem Země, jak tato energie vstupuje do magnetosféry, jak se v ní pohybuje a jak se šíří k ostatním částicím v okolí Země. Předchozí mise, včetně Cluster od ESA, zjistily, že k těmto interakcím dochází v různých prostorových a časových měřítkách – od několika kilometrů po desítky tisíc a od milisekund po minuty. Mise Cluster, tvořená čtyřmi družicemi, však mohla v daný moment zkoumat vždy jen jedno měřítko.
Plasma Observatory bude unikátní tím, že dokáže měřit vlastnosti částic plazmatu s elektromagnetickým polem současně na sedmi družicích. Ty budou rozmístěny ve vzájemných vzdálenostech od desítek po tisíce kilometrů tak, aby vědci dokázali porovnáním dat získat informace o chování plazmatu na různých prostorových škálách současně. „To nám ve spojení s počítačovými simulacemi umožní pochopit, jak v plazmatu dochází k urychlování částic na vysoké energie a jak se přenáší energie mezi velkými a malými škálami,“ vysvětluje Jan Souček.
Konstelace sedmi družic Plasma Observatory, pokrývající dvě prostorové škály.
Inovativní bude nový program i po technické stránce. „Pokrok v miniaturizaci vědeckých přístrojů umožnil zmenšit a zlevnit samotné družice tak, že je možné budovat mnohadružicové konstelace v rámci cenových mantinelů stanovených ESA,“ upozorňuje kosmický fyzik Jan Souček.
Mise Plasma Observatory díky poznání magnetosféry umožní lepší pochopení širšího vesmíru. „Plazma v okolí Země nám poslouží jako přírodní laboratoř pro výzkum jevů, které probíhají i v plazmatu vzdálených hvězd, supernov a dalších astrofyzikálních objektů, kde přímá měření nejsou možná,“ doplňuje Jan Souček.
Kontakt pro média:
Ing. Jan Souček, Ph.D. ředitel Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd ČR e-mail: soucek@ufa.cas.cz telefon: 603 158 814
Zdroje:
Vydejte se s Ústavem fyziky atmosféry Akademie věd ČR na fascinující cestu od bouří na Zemi až do tajemného vesmíru! Na našem stánku na Veletrhu vědy uvidíte experimenty související s počasím, včetně simulace extrémních jevů, jako jsou ohnivá tornáda. Zjistíte, jak se mění klima, jaké má dopady na lidské zdraví a co na to říká věda. Pak se ponoříme do krásy polární záře a vydáme se dále do vesmíru, kde si poslechnete tajemné kosmické zvuky. A nakonec zamíříme až k Jupiteru a jeho měsícům s evropskou misí JUICE!
Přijďte objevovat a zažít vědu na vlastní kůži: Veletrh vědy se koná od 4. do 6. června 2026 v areálu PVA EXPO PRAHA v Letňanech.
Více na: https://www.veletrhvedy.cz/cs/uvod/
Oblačný profiler Milešovka
Silniční předpověď pro Prahu
1325
publikací (od 2010)
197
projektů (since 2010)
116
zaměstnanců
60
let existence