Půl tuny zavazadel. S takovým nákladem odlétá mezinárodní vědecký tým z Česka a Havaje za zatměním slunce do Austrálie. Jak sladit, zabalit a proclít tolik techniky? A proč se s částí přístrojů plavit šest hodin na opuštěný ostrov? Další pokračování expedice za zatměním popisuje matematička Jana Hoderová z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně, která je součástí týmu nazvaného Solar Wind Sherpas.
Autorka seriálu o „šerpech slunečního větru" Jana Hoderová ukazuje, kde se 20. dubna 2023 dotkne pás totality pevniny
Úterý 11. dubna
Přípravy na zatmění, které nastane 20. dubna, jsou v plném proudu. Sice jsme zredukovali počet pozorovacích míst na dvě, ale i tak je to obrovské množství techniky, která se musí nachystat a přepravit na místo. Téměř před týdnem Astronomický institut Havajské univerzity odeslal nákladní leteckou dopravou 250 kilogramů materiálu - tři montáže EQ6 a dva stany. Na dvou montážích budou již dříve zmiňované „gilotiny”, na třetí EQ6 bude spektrometr. Další dvě subtilnější montáže EQ5, které převezeme jako odbavené zavazadlo, jsou určeny na „bílé světlo”.
Co je bílé světlo?
Vidíme ho během úplného zatmění na vlastní oči na potemnělé obloze. Jde o fotony odražené od volných elektronů, které se pohybují podél siločar Slunce, které je vlastně obřím magnetem. Následující pokus ze základní školy si jistě vybaví každý: vezmeme magnet, položíme na něj papír a na něj nasypeme kovové piliny. Piliny se automaticky seřadí tak, že na papíru vykreslí oblouky, které spojují severní a jižní pól magnetu a tím nám vizualizují magnetické pole. Při zatmění Slunce hrají roli pilin právě elektrony, které jsou díky svému zápornému náboji nuceny kopírovat siločáry naší denní hvězdy.
Obrázek bílého světla se dá zvládnout celkem běžnou technikou, na montáži máme dvě kamery Nikon 810, obě s objektivem Nikkor 200 f2 a na druhé montáži je kamera Nikon Z6 II s objektivem Maksutov 1000 mm f10. Asi každého napadne, proč používáme dvě stejné kamery a dva stejné objektivy? Je to jednoduché, čím více obrázků během zatmění získáme, tím dokonaleji je matematickými metodami dokážeme zpracovat. Doporučuji podívat se na web Miloše Druckmüllera pokochat se obrazy bílé sluneční koróny například při zatmění Slunce na Špicberkách v roce 2015.
Dvě montáže pro zachycení bílého světla
Na ostrov si s Matějem povezeme výrazně skromnější zařízení, ale i tak uděláme v omezené míře experimenty, které znamenají získání dat alespoň v tom nejzákladnějším rozsahu. Proč se vůbec plánujeme dostat šestihodinovou plavbou na otevřené lodi na ostrov, když to bude náročné, nepohodlné a vyčerpávající? Pozorování zatmění Slunce je loterie, kterou s námi hraje počasí. Přejeme si čisté nebe bez mráčku, ale realita bývá daleko horší a mrak v nevhodnou chvíli na nevhodném místě odsoudí expedici k neúspěchu. Snažíme se tedy mít více než jedno pozorovací místo, abychom zvýšili pravděpodobnost, že při zatmění získáme potřebná data. Pokud jde pás totality (pás povrchu Země, ze kterého lze pozorovat úplné zatmění Slunce. Díky velikosti Měsíce a jeho vzdálenosti od Země se může jeho šířka pohybovat od 112 do 270 km) přes kontinent rozumněji než letos, kdy Austrálii zasáhne jen velmi skromně na severozápadě, vybíráme si stanoviště podle počasí a úmyslně dál od sebe. Pak je naděje pozorovat na zpracovaných snímcích i změny struktur ve sluneční koróně v závislosti na čase.
Ráno jsme měli s Milošem Druckmüllerem domluvenou schůzku přes Teams. Pavel Štarha s ním konzultoval expoziční časy všech kamer a další detaily. Vzhledem k tomu, že Miloš bude veškerá data zpracovávat, přesně ví, co pro sesazení obrazů potřebuje.
Pavel Štarha na dálku řeší detaily s Miloslavem Druckmüllerem
Jak se blíží odlet, začíná být aktuální balení techniky. Ale bez správného nastavení a otestování funkčnosti se vyrazit nedá. Pavel proto pečlivě každý pár kamer „on band” a „off band” připojí kabely k počítači, připojí na napájení také chipy kamer, aby je bylo možné chladit, nastaví potřebné parametry ve svém softwaru a otestuje celou připravenou posloupnost expozičních časů. Teď to vypadá celkem jednoduše, ale počkejte, až bude zapojeno všech osm kamer ke čtyřem notebookům. To je teprve ta správná změť kabelů!
Během dne jsme dokončovali flat-field panely, které nutně potřebujeme pro odstranění vad na optickém systému. Představte si, že máte flíček na objektivu kamery, třeba prachové zrno. Stejný flíček pak budete mít na každé fotce, což není žádoucí. Uděláme tedy flat-field snímky, což jsou jedny z kalibračních dat nezbytných pro kvalitní výsledek. To znamená, že vyfotíme přes pauzák zdánlivě homogenní bílé snímky. Na nich je ovšem zachycena právě vada optiky, kterou pak díky matematickým metodám dokážeme odstranit ze snímku, který pořizujeme. Snažíme se mít i flat-field panely vyrobené na 3D tiskárně, čas už nám ovšem na 3D tisk rámečků nezbývá, dvě tiskárny okupuje kolega Adi z Berlína se svým spektrometrem. Proto flat-field panely vytvoříme pěkně postaru pomocí papíru, nůžek, izolepy a vychytávkou jsou gumičky, na které dáme háčky udělané z kancelářských sponek, abychom flat-field panel zafixovali před objektivem. Někdy musíme trochu improvizovat.
Improvizované řešení pro flat-field snímky
Matěj s Pavlem ještě zkoušejí, co snese kamera Nikon Z6 II. Zde budeme dělat expoziční vějíř od časů 1/250 sekundy do 1 sekundy a je potřeba efektivně mačkat spoušť, aby se sekvencí udělalo během minutového zatmění co nejvíce. V žádném případě to neznamená, že bychom se fyzicky dotknuli prstem spouště na těle kamery, to by kamerou pohnulo a snímky by byly rozmazané. Musíme připojit kabel a mačkat spoušť na dálku. Ani to se ale nedělá manuálně. Potřebujeme posílat do kamery požadavek na zmáčknutí spouště tak často, aby se trefil co nejefektivněji za dokončený expoziční vějíř. Komerčně vyráběné samospouště posílají požadavek každou vteřinu, ale my potřebujeme, aby to bylo častěji. Matěj s Pavlem tedy vyrobili vlastní spouště, které jsou programovatelné a teď se musí jen vychytat minimální časový rozestup pro zmáčknutí.
Pavel s Matějem ladí programovatelnou spoušť
Jakmile je vše otestováno, začínáme balit. Musíme uvolnit kamery z gilotin, gilotiny rozebrat a montáže rozložit. Musíme být pečliví a nikde na nic nezapomenout. Proces rozebírání a balení je extrémně časově náročný. Dnes jsme patrně trhli rekord a strávili jsme na univerzitě neuvěřitelných 15 hodin prací, přerušených jen rychlým obědem a trochu delší večeří. Na hotel jsme se dostali nakonec až v 01:00 totálně vyčerpaní.
Pro cestu do Austrálie musíme ještě proclít techniku - kamery, optické systémy, objektivy, notebooky a další.
Středa 12. dubna
Když někomu řeknete, že jedete na Havaj, každý se zasní a vidí v duchu palmy, pláž a k tomu koktejl. Pro nás je Havaj synonymem pro práci. Včerejší balení dlouho do noci mělo výhodu v tom, že jsme teď v klidu a nic se „nehrotí” na poslední chvíli. Ranní pozdrav se Shadií byl stručný: „Spala jsi?” Neptala jsem se na obvyklé, jestli spala dobře, podstatné pro mě bylo, jestli vůbec spala. Prý ano, tři a půl hodiny.
Všechny položky, které se při odletu z Honolulu musí proclít, jsou zabaleny a vezeme je na letiště. Jde o kabinová zavazadla, do kterých jsou pečlivě zabaleny kamery, objektivy, optické systémy na pozorování iontů železa a spektrometr.
I kabinová zavazadla jsou plná techniky
V žádném případě tato kabinová zavazadla nespustíme z očí a budeme s nimi zacházet velmi opatrně. Při průchodu rentgenem jsou kontroloři důkladní, a když ukáží na položku v seznamu, tak tu věc chtějí opravdu vidět. Naštěstí nemají snahu cokoli rozšroubovávat a oddělovat od sebe, možná i díky tomu, že je celá expedice zaštítěna Havajskou univerzitou.
Máme celkem jedenáct kabinových zavazadel s devětatřiceti položkami k proclení. Z Honolulu do Sydney a pak dál do Perthu a Learmonthu, respektive Karratha, nás letí cekem devět: Shadia Habbal, Ben Boe a Sage Constatinou z Astronomického institutu Havajské univerzity, já, Pavel a Matěj z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně, Adalbert Ding z TU Berlin, Eric Ayars a jeho doktorandka Daniell z California State University, Chico. Každý má kromě kabinového zavazadla či zavazadel, další kufr nebo dva s technikou, která je proložená oblečením a osobními věcmi. Hrubý odhad hmotnosti všeho, co ve čtvrtek odletí do Austrálie, je nějakých 520 kilogramů. A to nás v Learmontu 250 kilogramů techniky už čeká, protože byla odeslaná předem.
Dnes už se asi nic zajímavého dít nebude, jsme sbalení. Pavel ale pořád jede na plný plyn a v hlavě mu běží stále nějaké nápady. Teď zrovna sedí a přemýšlí o kameře ASI s objektivem 50 mm pro zachycení vnější koróny, tedy struktur vzdálených od Slunce o několik jeho poloměrů. Propočítává expoziční časy, aby optimalizoval počet snímků a čas, kdy kamera čeká, až se snímek stáhne z chipu do paměti počítače. Má nápad, že by místo plánovaného expozičního vějíře snímal kontinuálně s krátkým expozičním časem. V tomto módu kamera současně ukládá a snímá, na nic nečeká. Tuto myšlenku jsme plánovali použít při pozorování zatmění z lodi v roce 2021. Šlo o zatmění na Antarktidě a přilehlém oceánu, ale bohužel kvůli nepřízni počasí se žádná data z paluby pořídit nepodařilo. Každopádně se Pavel spojí s Milošem a společně to proberou.
Pavel Štarha propočítává expoziční časy
Proclívání proběhlo hladce, úředník jevil přiměřený zájem a nechal si ukázat každou jednotlivou věc a odškrtnul si ji v seznamu. Po návratu z proclívání nás odvezli na hotel. Tak tak jsme stihli západ Slunce alespoň z balkónu pokoje. Doufali jsme, že Matěj konečně uvidí oceán a zkusí zažít Havaj i trochu jinak, než jen v klimatizovaných prostorách univerzity. Procházka podél pobřeží, byť už za tmy, nám zvedla náladu. A zítra už letíme do Austrálie.
Loučíme se s Havají
Články vznikají ve spolupráci s Vysokým učením technickým v Brně.
Předchozí díl nazvaný Bezesné noci na Havaji si můžete přečíst zde. Dozvíte se v něm, kdo je Matěj i co je gilotina.
Zaujal vás seriál z expedice za zatměním Slunce? Můžete se těšit na jeho pokračování už přístí týden ve středu!
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
