Na prchavý okamžik Měsíc zakryje sluneční kotouč. Příroda ztichne a svět se ponoří do šera... Úplné zatmění Slunce je tím pravým momentem, za kterým mezinárodní vědecký tým matematiků z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně a zástupců z Astronomického institutu Havajské univerzity cestuje po celém světě. Říkají si Solar Wind Sherpas, „šerpové slunečního větru“.
Nejbližší úplné zatmění nastane 20. dubna 2023 v Indickém a Tichém oceánu a výzkumníci jej budou pozorovat v Austrálii. Jak expedice probíhá, popisuje v zápiscích z cest matematička Jana Hoderová.
Dubnové zatmění Slunce
Za tímto zatměním je potřeba vycestovat: úkaz bude pozorovatelný v Indickém a Tichém oceánu, pevniny se „dotkne“ v Austrálii pouze na poloostrově Exmouth a blízkých ostrovech. Dále se měsíční stín přesune do východního Timoru a na sever do Západní Papui. Přesné informace o zatmění pro vybrané místo na Zemi poskytuje interaktivní mapa astronoma Xaviera Jubiera.
Výzkumný česko-havajský tým zvolil tři pozorovací místa:
- Exmouth, kde bude začátek zatmění v 11:29:48 místního času a zatmění potrvá 56 sekund.
- Learmonth, kde bude začátek zatmění v 11:29:21 místního času a zatmění potrvá 54 sekund.
- Bridled Island, kde bude začátek zatmění v 11:34:21 místního času a zatmění potrvá 63 sekund.
Tradiční rozlučka s expedicí (zleva: Pavel Štarha, Matěj Štarha, děkan FSI Jiří Hlinka, Miloslav Druckmüller a Jana Hoderová)
Čtvrtek 6. dubna
Z Česka na expedici letíme z Ústavu matematiky já a kolega Pavel Štarha a taky student mechatroniky z naší fakulty Matěj Štarha. Náš kolega Miloslav Druckmüller, autor známých snímků sluneční koróny, se účastnil veškerých příprav a plánování experimentů, ale fyzicky se expedice neúčastní. Počká si, až mu přivezeme data ke zpracování.
Vyrazili jsme v 9:05 z Vídně a v havajském Honolulu jsme přistáli tentýž den ve 22:00, což je možné jen díky časovému posunu mínus 12 hodin oproti České republice, protože v letadlech jsme strávili celkem 18 hodin a 25 minut.
Pátek 7. dubna
V Honolulu se vrháme do práce hned v 8:00. Díky tomu, že je pátek před Velikonocemi, je v budově prázdno a můžeme expandovat na chodbu, kam jsme přesunuli dva velké stoly. To se ukazuje jako výhra - jednak tu není taková zima jako v klimatizovaných laboratořích a pracovnách a navíc jsme u prosklené stěny, takže vidíme ven do zeleně. V předchozích letech jsme pracovali v laboratoři bez oken a člověk dost ztrácel pojem o čase. Stejně nás ale kolem druhé odpolení dobíhá krize způsobená časovým posunem a aspoň chvíli „hibernujeme“ v křesílkách. Nabízejí nám, že nás odvezou na hotel, ale odmítáme, protože to není řešení.
Začínáme skládat hliníkové díly, které jsme dovezli jako stavebnici, celkem 20 kilogramů. Z hliníkových dílů se poskládá držák pro dva optické systémy na pozorování jednoho iontu železa. Držáky, kterým důvěrně říkáme “gilotina”, se dají spojit k sobě a může vzniknout variabilní sestava podle potřeby. Na pozorovací místo v Learmonthu směřuje osm kamer, tedy čtyři páry pro pozorování čtyř iontů železa. Hmotnost sestavy včetně kamer je úctyhodných 25,6 kilogramů.
Hliníkové držáky na kamery (vlevo) a usazení kamery (vpravo)
Autorem unikátního designu „gilotin“ je Pavel Štarha. Díky němu je práce s tolika kamerami na jedné montáži vůbec možná. Každou kameru je možné nezávisle na ostatních nastavit do správné pozice s důrazem na výslednou souosost všech kamer. Hliníkové díly jsou doplněny díly vytištěnými na 3D tiskárně. Jeden zhruba tříkilogramový balík plastových dílů jsme z Brna odesílali do Honolulu před měsícem, část dílů si vytiskli přímo na Havaji a část dílů jsme přivezli s sebou. Celkem se zapojilo sedm 3D tiskáren.
Čtyři páry kamer pro pozorování čtyř iontů železa
Kromě montování gilotin jsme první den zvládli sestavit tři montáže EQ5, které jsme dovezli z Česka. To bývá tradiční logistická hříčka - jak odvézt všechno potřebné vybavení plus osobní věci ve dvou kufrech na osobu s hmotnostním limitem 23 kilogramů na kufr? Další logistický oříšek nás čeká před odletem do Austrálie. Z Honolulu nás odletí devět, ale zavazadel bude více než osmnáct k odbavení a dalších devět kabinových. Každopádně si vždycky oddechneme, když na letišti kufry odevzdáme k odbavení a zůstane nám na zádech jen batoh, o jehož hmotnosti taktně mlčíme a děláme, že je jako pírko, když ho v kabině letadla dáváme do úložného prostoru nad hlavou.
Sobota 8. dubna
Plánovali jsme pracovat jen půl dne a pak si v zájmu zachování zdravého rozumu udělat volno, ale všechno je samozřejmě jinak. Ráno chytáme skluz, protože se jede do hobbymarketu pro substrát. Na co substrát? Na montáž EQ6 chceme zkusit umístit 25,6 kilogramů těžkou sestavu osmi kamer a k tomu je potřeba protizávaží. Protože vozit závaží letadlem je nesmysl, přivezli jsme si prázdný tubus vyrobený z odpadové roury, do kterého byla upevněna závitová tyč. Tento tubus se po naplnění substrátem a vodou skvěle osvědčil.
Protizávaží na vybalancování sestavy osmi kamer
Dalším počinem dnešního dne byla kompletace montáže, která putuje na ostrov a bude na ní kamera Nikon Z6 s objektivem Maksutov 500 mm na bílé světlo ve sluneční koróně. Aby byl maximálně využit čas 63 sekund zatmění a pořídilo se co nejvíce snímků časovým vějířem, Matěj připravil programovatelnou spoušť, která posílá foťáku impulzy častěji, než komerčně vyráběná spoušť s „krokem jedné sekundy“.
Postupně připojíme kamery k notebookům a napárujeme je se softwarem Pavla Štarhy. Hned při prvním připojení zjistil jednu drobnost, kterou musí přeprogramovat - tomu se věnuje kolem půlnoci na pokoji v hotelu.
Neděle 9. dubna
Třetí den na Honolulu, čtyři dny do odletu. Strašný den to byl. Pracovali jsme celý den, oběd jsme vynechali a večer jsme byli vyřízení. Kolem půlnoci jsem se vzbudila a vidím, že Pavel ještě pracuje na počítači. Je si vědom toho, co ještě všechno musí změnit v programech a nikdo jiný to za něj udělat nezvládne. Pavel je naprosto nepostradatelný člen týmu.
Ráno jsme se Shadií Habbal a s Adim (Adalbert Ding, emeritní profesor TU Berlin) hodinu a půl diskutovali o umístění jednotlivých kamer na konkrétní montáže. Velkou komplikací je také rozhodnutí, které úzkopásmové filtry použít. Pavel Štarha má primárně naprogramovaný software na ovládání kamer, které pracují synchronizovaně v páru s cílem získat obraz rozložení konkrétního iontu železa ve sluneční koróně. Plán kolegů z University of Hawaii se ovšem změnil a po konzultaci s Milošem Druckmüllerem půjdou do hry systémy, které nebudou v páru, ale zužitkují se pro ně obrazy získané jinou kamerou.
Česká část týmu s Shadií Habbal z Astronomického institutu Havajské univerzity (druhá zleva)
Princip dvou synchronizovaných kamer pracujících v páru je následující: Jeden ze systémů je díky úzkopásmovému filtru vyladěný na vlnovou délku konkrétního iontu železa s přesností 1 nanometr. Tomuto filtru říkáme „on band”. Filtr je takový válec s širokou základnou a výškou cca 3 centimetry přišroubovaný na optiku, která je zakončená červenou kamerou. Zdá se to jednoduché - umístíme filtr, kterým dovolíme projít jen fotonům konkrétní vlnové délky a získáme informaci, kterou potřebujeme. Bohužel to tímto způsobem úplně nefunguje. Filtr má maximální propustnost v dané vlnové délce a přesně to je žádoucí. Ale kromě toho propouští v omezené míře i všechny fotony zbývajících vlnových délek, tedy kontinuum, které nám čistou informaci o rozložení iontu železa kazí. Druhý filtr z páru má proto vlnovou délku filtru maličko posunutou, tomuto říkáme „off band” a z něho získáme informaci o kontinuu ve sluneční koróně. Pak stačí od obrazu získaného přes filtr „on band” odečíst obraz „off band” a máme to, co jsme chtěli: obraz rozmístění iontu železa ve sluneční koróně.
Jeden systém pro získání obrazu iontu železa složený z červené kamery, optiky a úzkopásmového filtru za 9000 dolarů
Při ranní poradě ovšem půjdou do hry single systémy „on band”, u kterých je v plánu použít „off band” obrazy z jiných systémů. To bude oříšek pro Miloše Druckmüllera, který veškerá získaná data zpracovává svými unikátními softwary, které od roku 1999 postupně vyvíjí a zdokonaluje a po každém zatmění musí software upravit na míru aktuálního zatmění.
Pondělí 10.4.
Čtyři dny do odletu. Do Sydney odlétáme ve čtvrtek večer. Pozorovací místa jsou zredukována na dvě: Learmonth a ostrov. Exmouth byl zrušen, protože nebylo možné zajistit zázemí pro naše lidi. Ostrov úmyslně píšu s malým „o”, protože se situace vyvíjí každým okamžikem. Na ostrov směřuji já s Matějem a bude to velké dobrodružství.
V Perthu se přidáme ke skupině Eclipse Chaserů, tedy „lovců zatmění“. Jde o skupinu, se kterou jsem byla na zatmění už v roce 2020 v Chile, a proto vím, že jsou všeho schopní. Je to skupina pánů různého věku, nejstaršímu bylo posledně tuším 80 let. Jsou posedlí tím, že jezdí na každé zatmění, a pak se předhánějí, kdo strávil v měsíčním stínu delší čas. A že těch minut za ty roky nastřádali opravdu hodně! Na jeden večer si v Chile jeden z nich nachystal pro ostatní žertovný společenský kvíz s třiceti otázkami o zatmění. Naivně jsem si myslela, že budu vědět kde co, ale dala jsem jen tři otázky z prvních deseti a vzdala jsem to. Ostřílení matadoři zvládli i dvacet devět.
Takže s těmito zapálenými nadšenci strávíme několik dní. Těším se na ně, jsou milí, nekonfliktní, mají všichni společný cíl. Výběr pozorovacího místa je v jejich režii, jsou hodně spolehliví, zatmění chtějí vidět opravdu hodně. Doteď byl ve hře konkrétní ostrov Bridled Island v souostroví Lowendal Islands, ale aktuálně si organizátoři nechali volné ruce a bude to některý z ostrovů v tomto souostroví. Upřesnili ovšem, jakou lodí pojedeme z přístavu Dampier a čas, jak dlouho pojedeme: pět až šest hodin na otevřené lodi! Vyplout máme v 01:00, abychom na vhodném ostrově byli nejméně tři hodiny před zatměním. Teď už je jasné, proč na ten ostrov nikdo z naší skupiny nechtěl jet a vybrali mě s Matějem jako ty nejstatečnější.
Více o Solar Wind Sherpas najdete na webu zde, snímky sluneční koróny od Miloslava Druckmüllera pak na jeho webových stránkách zde.
Články vznikají ve spolupráci s Vysokým učením technickým v Brně.
Zaujal vás seriál z expedice za zatměním Slunce? Další díl zápisků z expedice si můžete přečíst zde.
The Solar Wind Sherpas je mezinárodní tým vědců, kteří cestují po světě, aby pozorovali a sbírali data o úplných zatměních Slunce. Tým, který se jmenuje příhodně vzhledem k obrovskému množství vybavení, které si s sebou vozí na každé (obvykle vzdálené) pozorovací místo, vede Shadia Habbal z Astronomického institutu v Honolulu na Havaji. Doposud Solar Wind Sherpas uskutečnili 14 expedic za zatměním, mimo jiné do Indie (1995), Sýrie (1999), Libye (2006), Číny (2008), Arktidy (2015) či Indonésie (2016).
Tým je jedním z mála na světě, který využil diagnostický potenciál pozorování koronálních emisních čar na více vlnových délkách, což vedlo k řadě objevů a úspěšných vědeckých publikací. Výzkumníci se věnují i zkoumání neviditelných „barev” sluneční koróny. Se svými kamerami dovybavenými speciálními filtry a vlastní konstrukcí spektrometru pozorují chování prvků, které ztratily většinu svých elektronů a vyzařují světlo ve velmi specifických barvách. Mezi nejdominantnější prvky patří například vodík, helium, železo, nikl, kyslík, uhlík a vápník. Každý z nich v sobě skrývá tajemství horké koróny, která uniká ze Slunce a utváří sluneční vítr.
- Autor článku: ne
- Zdroj: Vysoké učení technické v Brně
