Pavel Spurný

Rok narození : 1958   Kopalova přednáška za rok 2007

RNDr. Pavel Spurný, CSc. se narodil 22. ledna 1958 v Dačicích (okres Jindřichův Hradec). Vystudoval Matematicko-fyzikální fakultu Univerzity Karlovy v Praze, obor fyzika pevných látek. Po úspěšném absolvování vysoké školy v roce 1982 se mu splnil životní sen a mohl se profesionálně věnovat své zálibě, výzkumu meteorů. Nastoupil jako vědecký asistent do Oddělení meziplanetární hmoty Astronomického ústavu AV ČR, kde pracuje dodnes. V roce 1991 obhájil disertační práci „Vlastnosti meteorického roje Geminid z fotografických pozorování“ pod vedením skvělého odborníka světového formátu Dr. Zdeňka Ceplechy. Od samého začátku vědecké práce na AsÚ AV ČR se věnoval studiu bolidů a jejich instrumentálnímu pozorování v rámci mezinárodního projektu Evropské bolidové sítě. V roce 1993 od Dr. Ceplechy tento projekt převzal a od té doby je jeho hlavním koordinátorem. Zásadní měrou zajišťuje organizaci pozorování, zpracování dat a jejich interpretaci z celé bolidové sítě. Podstatně se podílí na tvorbě výpočetních programů a metod používaných pro zpracování dat z celooblohových snímků, jakožto i na modernizaci a rozšíření české části bolidové sítě. V roce 2001 spoluinicioval založení nové bolidové sítě v Západní Austrálii a významně se podílí na jejím budování, provozu a zpracování výsledků. 

Jeho vědecká práce je zaměřena především na výzkum bolidů, nicméně některé jeho práce jsou věnovány i slabším meteorům. Mezi nejvýznamnější výsledky jeho práce patří komplexní analýza snímků a dalších záznamů bolidu Neuschwanstein. Na základě jeho výpočtů byly nalezeny 3 meteority, tzv enstatické chondrity přesně v určené pádové oblasti. Celá analýza tohoto bolidu byla publikována v několika pracích, z nichž nejvýznamnější je v časopise Nature.  Aktivně se zúčastnil a také organizoval 5 mezinárodních pozemních expedic na pozorování posledního bohatého návratu meteorického roje Leonid v letech 1998-2002 (Čína, USA a 3x Španělsko). Hlavním jeho výsledkem byl objev záření meteorů ve velmi vysokých výškách a jeho difusní podstata. Publikoval také velké množství dat o zajímavých bolidech pozorovaných v Evropské bolidové síti, z nichž některé jsou světově unikátní.

Na konci roku 1997 inicioval projekt vývoje a výroby automatické bolidové kamery - nového, velmi moderního plně automatického přístroje pro fotografické, fotoelektrické a zvukové pozorování bolidů. Významně se podílel na jejím úspěšném vývoji a následně pomocí ní i na zásadní modernizaci české části Evropské bolidové sítě. Díky tomu se podařilo nejen zachovat tento výjimečný a  rozsáhlý experiment, který založil začátkem 60. let minulého století Dr. Ceplecha, ale pozvednout ho na významně vyšší kvalitativní úroveň. Unikátnost tohoto zařízení nejlépe dokumentuje fakt, že 3 automatické bolidové stanice pracují spolehlivě od konce roku 2005 ve velmi odlehlých a nehostinných podmínkách australské pouště Nullarbor a společně s dalšími 10 kamerami v naší síti dávají takové výsledky o bolidech, jaké nebylo možné získat nikdy předtím žádným jiným přístrojem. 

V uplynulých letech byl nositelem několika grantových projektů, z nichž v současné době nejdůležitějším je mezinárodní projekt EU v programu Marie Curie Research Training Networks nazvaný Elucidating the Origins of Solar System(s).

V letech 1993 až 2000 byl vedoucím Oddělení meziplanetární hmoty Astronomického ústavu AV ČR, v letech 2000 až 2004 pak vedoucím pracovní skupiny Fyziky meteorů a od roku 2004 opět vedoucím Oddělení meziplanetární hmoty. V roce 1994 se stal členem Mezinárodní astronomické unie  (IAU),  od  roku  1999  je  členem  organizačního  výboru  komise  22  Meteory,  meteority a meziplanetární prach, v roce 2003 byl zvolen vicepresidentem této komise a v roce 2006 se stal presidentem této komise pro nadcházející 3 roky. 

V roce 2006 byl jako jediný český vědec zmíněn v časopise Nature 441, # 7097, 1040 v pozoruhodné reportáži „A Science on the Solstice“, popisující aktuální vědecké bádání z celého světa během 24 hodin v den slunovratu 21. června 2006. Podle Nature ho redakce kontaktovala ve 20.45 h UT, kdy právě počítal dráhu australského bolidu Nullarbor Plain z 8. března téhož roku, jelikož v Ondřejově se tu noc nedalo kvůli mlhavému počasí pozorovat.

V roce 2002 byla planetka č. 13774, objevená robotickým teleskopem LONEOS v  r. 1998, pojmenována IAU jeho jménem "Spurný". V r. 2003 mu Učená společnost ČR udělila prestižní Cenu pro vědecké pracovníky, zejména za výzkum bolidu a meteoritu Neuschwanstein.

Dr. Pavel Spurný uveřejnil od r. 1985 až dosud 96 původních vědeckých prací, většinou v prestižních světových astronomických časopisech (Nature, Astronomy & Astrophysics, Monthly Notices, Icarus, Meteoritics & Planetary Science, Earth, Moon, and Planets, Bull. Astron. Inst. Czechosl.), které zatím získaly přinejmenším 250 citací, tj. v průměru 2,6 citace na jednu práci.

Kopalova přednáška za rok 2007

Za  první  významný  výsledek  při  výzkumu  malých  těles  sluneční  soustavy  a  jejich  interakce s atmosférou Země z nedávné doby lze označit objev záření rychlých meteoroidů (~70 km/s) ve výškách nad 130 km. Během expedice do Číny za pozorováním mimořádného návratu Leonid v r. 1998 získal Dr. Spurný ve spolupráci s holandskými astronomy fotografické a televizní záznamy o mnoha velmi jasných bolidech tohoto roje (maximum jasných bolidů přišlo neočekávaně o den dříve, než odpovídalo času předpovědi hlavního maxima). Při zpracování pozorovaného materiálu zjistil, že některé z těchto meteorů začínají slabě svítit již ve výškách 200 km. Tento zcela fantastický výsledek (před rokem 1998 se za nejvyšší možné výšky záření při rychlosti 70 km/s pokládalo 130 km) byl potvrzen při následujících bohatých návratech Leonid v létech 1999 až 2001. Dr. Spurný kromě toho ukázal, že tento druh záření rychlých meteorů ve velmi velkých výškách není vlastní jenom meteoroidům roje Leonid, ale že je přítomen i pro jiné vysokorychlostní meteory, např. Perseidy (61 km/s).  Tento převratný výsledek publikoval ve dvou pracích v roce 2000, v nichž podrobně popsal celý jev difúzního záření ve velkých výškách a jeho přechod náhlým zjasněním do záření ablačního. Difúzní záření ve výškách mezi 200 a 130 km vychází ze svítícího objemu o rozměrech několika kilometrů. Je tam možné sledovat zářící oblouky a výtrysky, pohybující se rychlostmi až přes 100 km/s, zřejmě ovlivněné geomagnetickým a elektrostatickým polem v ionosféře. Po dosažení výšky 130 km se jev dostává do oblasti přechodu k ablačnímu záření a po prudkém nárůstu jasnosti dostává klasický tvar pohybující se zářící kapky. Vysvětlení této zcela nové, dosud neznámé součásti meteorického jevu ve výškách nad 130 km, je v samých počátcích. 

Druhým, neméně jedinečným výsledkem, je získání a zpracování pozorovacích údajů o superbolidu nad Bavorskem 6. dubna 2002. Dr. Spurný zpracoval fotografické snímky tohoto bolidu ze sedmi různých stanic "Evropské bolidové sítě", předpověděl pád meteoritu a zjistil, že dráha ve sluneční soustavě je téměř identická s drahou meteoritu Příbram z roku 1959. Když 14. července 2002 byl nalezen kamenný meteorit pouhých 400 m od polohy předpověděné Dr. Spurným a nazván Neuschwanstein podle nedalekého zámku, dobře známého z evropské historie, stal se tento případ čtvrtým v historii, kdy pro meteorit známe přesnou dráhu ve sluneční soustavě z fotografických pozorování, a z těchto čtyř případů dva mají identickou dráhu!  Dr. Spurný přednesl tento jedinečný výsledek v srpnu 2002 na mezinárodní konferenci ACM2002 v Berlíně. Přednášku o jasném zajímavém bolidu s předpovědí možnosti pádu meteoritu měl připravenou již před nálezem meteoritu. Když během přednášky byl jím předpověděný meteorit ukázán jako realita, propukl celý sál v mohutnou ovaci. Bylo to poprvé, co na vědeckém zasedání z oboru malých těles sluneční soustavy někdo presentoval "nadálku" pozorované těleso jako těleso, ležící na předsednickém stole. Hlavní výsledky tohoto jedinečného pozorování autor zveřejnil v nejprestižnějším vědeckém časopise na světě – Nature.

Tyto dva objevné výsledky Dr. Spurného jsou výsledkem jeho dlouholeté systematické práce při objektivním zaznamenávání údajů o průletu meteoroidů ovzduším. Když se v roce 1993 ujal řízení "Evropské sítě pro fotografování bolidů" (EN), nespokojil se s jejím tehdejším stavem a postupně prováděl  inovaci  jak  vlastních  záznamových  zařízení  (širokoúhlých fotografických kamer),  tak i  příslušného  softwaru  na  zpracování  fotografických  záznamů,   určení   trajektorie  meteoroidu v ovzduší a jeho dráhy ve sluneční soustavě. Podílel se tak na mnohonásobném zvětšení přesnosti získávaných výsledků, a to zejména pro bolidy se zdánlivou pozicí nízko nad obzorem.  Tato jeho snaha vyvrcholila návrhem kamery AFO pro fotografování bolidů, která pracuje ve zcela autonomním  režimu  bez  obsluhy  po  dobu  až  jednoho  měsíce.    Kamera  je  dálkově  ovládána a všechny její stavy a režimy zaznamenávány jak do interního počítače tak i internetovým spojením přímo do centrálního serveru, bez ohledu na to, kde je umístěna. Počítačem je možno i dálkově ovládat kameru, tj. měnit parametry zadané pro práci kamery. První exempláře AFO již pracují  jednak v Česku, kde byla celá česká bolidová síť takto modernizována v minulých letech (10 stanic), jednak v Austrálii v Nullarbor Plains (4 kamery).

Neméně významné je jeho úsilí při pozorování bolidů radiometrem ve spolupráci s pracovníky "Sandia National Laboratories" (Albuquerque, New Mexico, USA) prováděné na dvou stanicích EN.  Tato pozorování přinesla již zcela nečekané výsledky o existenci milisekundových výbuchů (velkých náhlých zjasnění) některých meteorů. Radiometry, které Dr. Spurný vnesl do práce bolidové sítě a jejichž citlivost dokázal zvětšit až na čtyřicetinásobek původní citlivosti radiometrů ze SNL,  přinášejí  také možnost určení přesných časů přeletu  a  světelných  křivek  jasných  bolidů i v případě, kdy je v místě pozorování zataženo. Nový typ radiometru je nyní i součástí nové kamery AFO.

Pavel Spurný tak navázal vlastním významným příspěvkem na průkopnické práce v oboru meteorické astronomie, které v Ondřejově rozvinul nositel Nušlovy ceny České astronomické společnosti  za  r. 2004  a  Ceny  Premium  Bohemiae  za  r.  2006  Dr. Zdeněk Ceplecha.  Vykonal a interpretoval pozorování četných meteorických rojů (Kvadrantidy, Perseidy, Drakonidy, Leonidy, Geminidy, α-Monocerotidy, Bootidy), popsal fyzikální a geometrické charakteristiky průletu jasných bolidů, včetně těch, které vedly k pádům meteoritů (Morávka, Neuschwanstein,Villalbeto de la Peña) a objevil nové fyzikální průvodní jevy při hypersonickém průletu tuhých těles zemskou atmosférou. Spurného práce se staly významnou ucelenou součástí soudobé meteorické astronomie a astrofyziky. 

Anotace nejvýznamnějších výsledků

Jako nejvýznamnější lze uvést 3 práce objevného charakteru, kde je hlavním autorem, publikované jednak v prestižním multioborovém časopise Nature a dále v Meteoritics and Planetary Science, významném časopise zabývajícím se výzkumem sluneční soustavy.

P. Spurný, J. Oberst  and D. Heinlein: Photographic observations of Neuschwanstein, a second meteorite from the orbit of the Příbram chondrite. Nature 423, 151-153, 2003.

V této práci jsou publikována základní data, společně s jejich prvotní interpretací, o unikátním bolidu nad Rakouskem a Německem ze 6. dubna 2002. Jedná se o jeden z nejkomplexněji a nejúplněji popsaných pádů meteoritů na světě. Z fotografických záznamů vypočetl přesnou atmosférickou dráha bolidu, jeho původní dráhu ve sluneční soustavě a předpověděl místo dopadů předpokládaných meteoritů. Na základě  těchto výpočtů byly nalezeny přesně uvnitř předpovězené pádové oblasti 3 meteority o celkové hmotnosti  6,2 kg. Nalezení meteoritů s přesnými údaji o atmosférické a heliocentrické dráze je samo o sobě mimořádný úspěch, neboť se jednalo teprve o čtvrtý takový případ v historii, kdy na základě výpočtů byly v určené pádové oblasti nalezeny meteority. Unikátnost tohoto případu však navíc ještě umocňuje skutečnost, že heliocentrická dráha tohoto bolidu je téměř identická s dráhou příbramských meteoritů ze 7. dubna 1959, které byly prvními v historii vůbec se známým původem určeným na základě fotografických záznamů. Význam těchto výsledků nejlépe dokumentuje fakt, že tento článek byl hlavním editorem časopisu Nature vybrán mezi tzv. „Highlights of the week“ a stal se tak součástí tiskového prohlášení časopisu Nature pro dané číslo a jediným článkem z celého čísla, který byl v plném rozsahu volně elektronicky dostupný. Práce tak získala obrovskou mezinárodní publicitu, neboť byla převzata mnoha velkými tiskovými agenturami a měla velký mediální ohlas v celém světě.

P. Spurný, H. Betlem, J. van’t Leven and P. Jenniskens: Atmospheric behavior and extreme beginning heights of the thirteen brightest photographic Leonid meteors from the ground-based expedition to China. Meteoritics & Planetary Science 35, 243-249, 2000.

P. Spurný, H. Betlem, K. Jobse, P. Koten, J. van’t Leven:  New type of radiation of Leonid meteors above 130 km. Meteoritics & Planetary Science 35, 1109-1115, 2000.

Jedná se o volně navazující práce, ve kterých je publikován objev záření rychlých meteorů ve výškách od 130 až do 200 km a jeho difusní podstata. Jsou zde prezentovány zcela nové výsledky, které byly získány na základě pozorování meteorického roje Leonid během mezinárodní expedice v Číně v roce 1998, které se P. Spurný se svými přístroji účastnil. Z dvojstaničního fotografického experimentu se pro všechny zaznamenané bolidy podařila určit přesná atmosférická dráha a navíc pro některé bolidy se podařilo nalézt začátky dráhy na videozáznamech jednak z celooblohové videoaparatury a také z citlivé videokamery aspoň z jednoho pozorovacího místa. Na základě těchto pozorování objevil, že velmi jasné Leonidy září již ve výškách kolem 200 km, což nebylo dosud nikým pozorováno. Je to o několik desítek kilometrů výše, než nejvýše dosud zaznamenané začátky meteorů. Navíc P. Spurný poprvé popsal nový typ záření meteorů ve výškách nad 130 km a procesy, které v těchto výškách u rychlých meteorů probíhají. Tyto meteorické jevy, které nelze vysvětlit pomocí standardní ablační teorie, nebyly nikým jiným dříve zaznamenány a jedná se tedy o původní objev.     

Z těchto důvodů se RNDr. Pavel Spurný, CSc. stal prvním nositelem ocenění Kopalovou přednáškou České astronomické společnosti.

Cena byla předána a čestná přednáška byla proslovena v rámci slavnostního shromáždění konaného u příležitosti 90. výročí vzniku České astronomické společnosti, které se koná  v  sobotu  8. prosince 2007 v  Zrcadlové  kapli  Národní knihovny v Praze.

Pracoviště laureáta v době udělení Kopalovy přednášky: Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov 

Systematické sledování bolidů ve Střední Evropě a v Západní Austrálii – nové metody, přístroje a některé zajímavé výsledky

obsah čestné Kopalovy přednášky

Výzkum bolidů a větších meteoroidů je obor astronomie, který má v naší zemi velmi dlouhou tradici a dlouhodobě v něm dosahujeme řady velmi významných výsledků. Z experimentálního hlediska je základním nástrojem pro pozorování bolidů bolidová síť. Již po několik desetiletí systematicky provozujeme takovou bolidovou síť na území České republiky a navíc koordinujeme tato pozorování i širším měřítku Střední Evropy.
V minulých několika letech došlo k zásadní modernizaci celé České bolidové sítě. Původní kamery, které vyžadovaly každodenní obsluhu, byly na všech stanicích nahrazeny novou generací bolidových kamer, moderními plně automatickými kamerami, které jsme vyvinuli ve spolupráci s pražskou firmou Space Devices. V této prezentaci krátce představím konstrukci tohoto přístroje, jeho základní vlastnosti, způsob práce a také současný stav rozmístění stanic České bolidové sítě. Zároveň s modernizací pozorovacích přístrojů jsme zásadním způsobem změnili způsob zpracování napozorovaných dat, který tuto velmi časově náročnou práci podstatně urychluje, usnadňuje a dokonce dává ještě přesnější výsledky. Tento od základů nový systém ať už pozorování či následného zpracování nám poskytuje tak přesné a komplexní údaje o přeletech bolidů nad územím celé Střední Evropy, jaké nikdy předtím nebylo možné získat žádným jiným pozorovacím systémem nejen u nás, ale i kdekoliv na světě. Navíc došlo k výraznému zefektivnění celého pozorování a tudíž i počtu zachycených bolidů. Tento fakt bude krátce demonstrován na několika zajímavých případech z poslední doby a zároveň také krátce zmíním ty nejzajímavější případy za celou existenci systematického pozorování bolidů na našem území.

Druhou část přednášky věnuji nové bolidové síti v Austrálii. Kromě pozorování bolidů ve Střední Evropě jsem v roce 2001 spoluinicioval zcela nový, velmi ambiciózní a náročný projekt bolidové sítě v Západní Austrálii, kde jsou rozlehlá pouštní území vhodná pro velmi efektivní provoz takové sítě zvláště s ohledem na možnost nálezu meteoritů. Tato nová síť je založena na našich automatických kamerách mírně modifikovaných pro provoz v odlehlých a nehostinných podmínkách australské pouště Nullarbor. Jedná se o společný mezinárodní projekt s kolegy z Imperial College a Natural History Museum v Londýně a Western Australian Museum v Perthu. Budou prezentovány základní údaje o této síti, aktuální rozmístění kamer a jejich provoz a také ukázány první výsledky. Za dva roky nepřetržitého provozu bylo zaznamenáno již několik desítek vícestaničních bolidů. Poprvé tak byly získány unikátní údaje o populaci těchto těles ze systematického pozorování z jižní polokoule.

Doporučené odkazy

• Kopalova přednáška
• Tiskové prohlášení České astronomické společnosti č. 103: Česká astronomická společnost udělila první čestnou Kopalovu přednášku  (pdf, doc)
• Pavel Spurný (AsÚ AV ČR)
• Odd. meziplanetární hmoty Astronomického ústavu AV ČR
• Rozhovor: Pavel Spurný – Ohlédnutí za australským bolidem (AsÚ AV ČR)