Mezi nejatraktivnější astronomické objekty určitě patří pestrobarevné mlhoviny. Tedy alespoň na fotografii. Pohled přes dalekohled by nejspíš přinesl zklamání, protože by se i ty nejjasnější mlhoviny jevily víceméně černobílé. Lidské oko má totiž jen omezenou schopnost vnímat barvy za zhoršených světelných podmínek. Jemné barevné odstíny tudíž zachytí pouze citlivá astronomická technika. Proč jsou ale některé mlhoviny modré a jiné červené? Odpověď dá experiment, při kterém si vesmírnou mlhovinu namícháte doma.
Připravte si sklenici o obsahu kolem jednoho litru, odměrný válec a plastovou lžičku. Nezbytná je i baterka, nejlépe s klasickou žárovkou dávající žlutobílé světlo. Pokus vyžaduje tmu nebo alespoň šero, a proto je vhodné provádět ho v zatemněné místnosti. Dále budete potřebovat thiosíran sodný, který se obvykle prodává jako pentahydrát Na2S2O3 . 5 H2O (je součástí ustalovače v klasické fotografii), a akumulátorovou kyselinu sírovou (H2SO4), jejíž koncentrace se pohybuje kolem 33 procent. Obě látky seženete v drogerii nabízející technické chemikálie.
S kyselinou opatrně!
Protože budete pracovat s žíravou kyselinou, nasaďte si pro jistotu gumové rukavice a ochranné brýle. Hodit se bude také nějaký starší plášť nebo zástěra. S kyselinou manipulujte nad větším plastovým tácem. To pro případ, že byste ji rozlili (rozlitou kyselinu na tácu neutralizujte např. posypáním jedlou sodou a tác důkladně umyjte).
Do odměrného válce nalijte přibližně 20 ml vody a přidejte 3-5 ml 33procentní kyseliny sírové. Při ředění kyselin vodou dodržují chemici jedno důležité pravidlo - vždy přidávají kyselinu po malých dávkách do vody a nikdy naopak. Proč? Především u silně koncentrovaných kyselin se při jejich ředění uvolňuje velké množství tepla. Pokud byste do kyseliny přidali menší objem vody, silně se zahřeje a může mohutně vystříknout, což je samozřejmě krajně nebezpečné!
Litrovou sklenici naplňte víc než ze tří čtvrtin studenou vodou a rozpusťte v ní půl kávové lžičky thiosíranu sodného. Počkejte, až se thiosíran úplně rozpustí, a poté postavte sklenici na plastovém tácu proti nějaké bílé ploše, třeba stěně či velkému archu papíru. Zkuste přes sklenici posvítit baterkou - svazek světla musí procházet sklenicí a dopadat na bílou plochu za ní. Nejlepší je baterku nějak vhodně podložit a zapnout natrvalo, abyste ji nemuseli držet v ruce. Pak už potřebujete pouze šero či tmu.
Do sklenice s roztokem thiosíranu sodného nalijte naředěnou kyselinu sírovou z odměrného válce a obsah promíchejte plastovou lžičkou. Všimněte si, jaký odstín má obsah sklenice a jakou barvu má světlo dopadající na bílou plochu za sklenicí.
Zhruba za minutu se roztok mírně zakalí a získá namodralý odstín, naopak světlo dopadající na stínítko bude mít barvu čím dál tím víc do červena. Po dvou minutách získá roztok ve sklenici mléčně bílé zabarvení a světlo baterky již nebude propouštět. Pokus je u konce. Co se ale vlastně odehrálo a jak to souvisí mlhovinami?
Barevné světlo z hvězd Mlhoviny, které můžeme pozorovat ve vesmíru, tvoří mezihvězdná látka (plyn a prach) osvětlená hvězdami. Ačkoliv se světlo těchto stálic jeví jako bílé, je ve skutečnosti složeno z několika základních barev. Protože jsou rozměry plynných či prachových částeček nesmírně malé, světlo se na nich velice dobře rozptyluje. Různé barvy (různé vlnové délky) se však rozptylují s odlišnou účinností. Nejvíce se rozptýlí světlo modré, nejméně červené. Původně bílé světlo hvězdy ztrácí na své cestě mlhovinou modrou složku, která se rozptýlí do okolí a mlhovinu obarví. Červená složka však putuje v původním směru. Hvězdy za mlhovinou se nám proto jeví jako červené. A podobně to funguje i v roztoku thiosíranu sodného. Po přidání kyseliny sírové do roztoku začne probíhat chemická reakce, při které se vylučují extrémně malé, tzv. koloidní částice síry. I ony díky svým nepatrným rozměrům velmi účinně rozptylují světlo, které roztokem prochází. Většina modrého světla se rozptýlí do stran a zabarví roztok do modra, naopak červené světlo roztokem projde a dopadne na bílé stínítko.
Pokud byste se dívali na žárovku baterky přes sklenici s roztokem, zjistili byste, že je červená. Jakmile však dosáhnou částice síry určité velikosti, začnou rozptylovat světlo všech barev stejně. Roztok proto v závěru získá bílé zabarvení. Protože se při reakci uvolní i menší množství páchnoucího plynného oxidu siřičitého, je dobré místnost, v níž experiment probíhal, vyvětrat.
Mlhoviny rozptylující světlo hvězd se označují jako reflexní. Ve vesmíru však existují i tzv. mlhoviny emisní. Ty svou barevnost získávají poněkud jinou cestou. Teplota hvězd uvnitř mlhoviny je natolik veliká, že dochází k ionizaci plynu tvořícího mlhovinu - a ten potom sám září.
Barevný vesmír na přání
O autorovi| JAN PÍŠALA; Autor je chemik a pracuje ve Hvězdárně a planetáriu Mikuláše Koperníka v Brně
