Zatmění Slunce - průvodce pro nejširší veřejnost
Autoři:
Ing. Antonín DĚDOCH
Karel HALÍŘ
Marie VĚTROVCOVÁ
předmluva
RNDr. Jiří GRYGAR, CSc.
odborní lektoři
RNDr. Eva MARKOVÁ, CSc.
RNDr. Vojtech RUŠIN, DrSc.
Západočeská pobočka
Česká astronomická společnost
Praha, 1998
Obsah
- Místo úvodu
- Předmluva
- Co je zatmění Slunce?
- Jak a čím zatmění Slunce pozorovat?
- Jak fotografovat zatmění Slunce?
- Jak natočit zatmění Slunce na video?
- Jaké bude zatmění Slunce 11. srpna 1999?
- Co se děje během zatmění Slunce na Zemi?
- Co se děje během zatmění Slunce na obloze?
- Jaký vědecký význam má zatmění?
- Co připravuje Západočeská pobočka ČAS?
- Kdy a kam příště?
- Minislovníček
- Doporučená a použitá literatura
MÍSTO ÚVODU
Myšlenka vydat tuto publikaci vznikla prakticky současně se zrodem ideje uskutečnit expedici Západočeské pobočky ČAS za pozorováním úplného zatmění Slunce 11. srpna 1999. Do projektu se zapojilo kolem čtyř desítek nadšenců bez zkušeností, bez finančních prostředků, bez kontaktů, ale s bezmezným úsilím splnit si svůj sen - zúčastnit se expedice za vzácným astronomickým úkazem.
Publikace, kterou držíte právě v rukou, je prvním hmatatelným výsledkem aktivity skupiny a podařilo se ji vydat pouze za obětavé pomoci a spolupráce mnoha astronomů amatérů ze Západočeské pobočky ČAS. Můžeme vás však ujistit, že mnozí zainteresovaní, a to nejen jmenovaní¨autoři, nad jednotlivými kapitolami strávili nejeden den či bezesnou noc. Je těžké vybírat jednotlivá jména, ale přesto uveďme alespoň Lumíra Honzíka, Jaroslava Kovaříka, Rostislava Medlína, Michaela Prouzu, Michala Rottenborna, Jakuba Rozehnala a mnoho dalších.
Neocenitelnou pomocí a povzbuzením přispěl svou předmluvou RNDr. Jiří Grygar, CSc., který bez zaváhání a bez ohledu na svou neskutečnou vytíženost nejen přislíbil, ale i skutečně napsal k naší publikaci předmluvu.
Nepostradatelným přínosem byla i spolupráce s odbornými lektory RNDr. Evou Markovou, CSc., a RNDr. Vojtechem Rušinem, DrSc. Jen díky nim se publikace oprostila chyb a nepřesností.
Náš dík patří i Fredu Espenakovi, který poskytl souhlas k užití řady svých fotografií a map z četných knih a článků, týkajících se problematiky zatmění Slunce.
I přes všechny výše uvedené skutečnosti jsme se rozhodli publikaci věnovat svým rodičům, manželkám, manželům i všem dalším rodinným příslušníkům, kteří průběžně projevují tolik tolerance a pochopení, že se jejich nejbližší mohou věnovat natolik náročnému koníčku, jakým je právě astronomie.
Předmluva
Skutečnost, že lze na povrchu Země čas od času pozorovat úplné zatmění Slunce, patří mezi naprosto neuvěřitelně šťastné shody okolností, dané především tím, že Slunce, jež má ve skutečnosti přibližně 400krát větší rozměry než Měsíc, je v porovnání s Měsícem právě 400krát dále od Země. Podrobnější rozbor však ukáže, že kdyby Měsíc obíhal kolem Země přesně po kružnici a kdyby totéž platilo pro Zemi, obíhající kolem Slunce, pozorovali bychom pouze částečná a prstencová zatmění Slunce, která nejsou ani zdaleka tak skvělým zážitkem pro laiky i odborníky. "Naštěstí" mají oběžné dráhy Měsíce i Země tvar mírně protáhlých elips, což obvykle třikrát v průběhu čtyř let způsobí, že při seřazení Slunce, Měsíce a Země na jedné přímce je opravdu celý sluneční kotouč na nanejvýš 7,5 minut pro dané stanoviště na povrchu Země zakryt temným diskem Měsíce.
Pás na zemském povrchu, kde lze dané zatmění pozorovat, je obvykle tisíce kilometrů dlouhý, ale nejvýše 270 km široký, takže v daném místě lze spatřit úplné zatmění Slunce v průměru jen jednou za 360 let. Jenže třeba v Praze bylo od r. 878 n. l. pozorováno úplné zatmění Slunce pouze v letech 1415 a 1706 a příště se tak téměř stane až r. 2135 -je tedy zřejmé, že naše hlavní město má v těchto tisíciletích trochu smůlu. Nepříznivá bilance nás pobízí, abychom využili jedinečné příležitosti posledního úplného slunečního zatmění ve XX. století, jelikož - jak se podrobněji dozvíte v této brožuře - pás úplného zatmění bude tentokrát probíhat velmi blízko jižních hranic naší republiky. Bohužel, velkou neznámou vždy zůstává počasí, které může zcela zhatit pozorování jedinečného přírodního úkazu třebas jen tím, že Slunce právě na těch pár kritických minut zakryje malý obláček.
Smyslem brožury, připravené Západočeskou pobočkou České astronomické společnosti a recenzované odborníky, kteří se v posledním čtvrtstoletí aktivně podíleli na mnoha úspěšných vědeckých výpravách za úplným zatměním Slunce do vzdálených končin zeměkoule, je poskytnout srozumitelné základní poučení nejširší veřejnosti, jak sledovat vzácný přírodní úkaz nejjednoduššími prostředky. Pročtěte si ji pečlivě a předem - tak příznivá příležitost se za vašeho života patrně nezopakuje a sebemenší zaváhání během kritických dvou minut vás může připravit o celoživotní zážitek - žádná repríza se nekoná.
Brožura, kterou držíte v rukou, je však také výsledkem snahy našich astronomů vyhnout se neblahému osudu dvou starověkých čínských císařských hvězdářů Si a Che (Hsi a Ho), kteří se podle dochovaných archivních záznamů z r. 2137 př. n. l. opili a zanedbali tak své povinnosti v průběhu úplného slunečního zatmění, spočívající ve střílení šípů a bubnování proti obludě, požírající Slunce. Ačkoliv obluda navzdory jejich opomenutí Slunce nakonec nepohltila, byli oba provinilci na císařův rozkaz popraveni. Fakticky však Si a Che padli na poli vědy - záznam o jejich zločinu je totiž vůbec nejstarším dochovaným svědectvím o úplném zatmění Slunce s časovým i geografickým údajem, takže může současné astronomii posloužit ke zpřesnění teorie pohybu Měsíce. Kdož ví, k čemu jednou lidstvo využije právě vaše pozorování zatmění Slunce z 11. srpna 1999 n. l.!
RNDr. Jiří Grygar, CSc.
Co je zatmění Slunce?
Když se opalujete a nějaká osoba prochází mezi vámi a Sluncem, pozorujete, že na vás dopadá její stín. Slunce se vám schová za onu osobu.
Podobně je tomu i se zatměním Slunce. K zatmění dochází, pokud Měsíc při svém oběhu kolem Země zaujímá takovou polohu, že při pohledu ze Země zakryje sluneční disk (Slunce se schová za Měsíc). Aby došlo k zatmění, musí se Měsíc se Zemí a Sluncem nacházet na jedné přímce. Pro pozorovatele na Zemi je Měsíc v okamžiku zatmění v novu, tedy mezi Sluncem a Zemí. K této konfiguraci však nedochází při každém novu, protože se většinou Měsíc nachází mimo rovinu dráhy Země kolem Slunce, čímž není splněna podmínka, aby tělesa ležela na jedné přímce.
Když se konečně celé Slunce schová za Měsíc, dojde k úkazu,
kterého si nelze nepovšimnout. Výrazně se setmí, ochladí se a na obloze se
dokonce objeví planety a jasné hvězdy. Měsíční disk zakrývající Slunce je
obklopen přízračnou září koróny - atmosféry Slunce. Takový jev se nazývá
úplné (totální) zatmění. Zvláštním případem zatmění je zatmění prstencové,
je-li právě Měsíc v nejvzdálenějších místech své eliptické dráhy kolem
Země. Jeho stín svým vrcholem končí nad povrchem naší planety a my můžeme
vidět, jak kolem tmavého Měsíce září prsten jasného slunečního povrchu -
fotosféry.
Schová-li se Slunce jen z části, pak hovoříme o zatmění
částečném. To je pozorovatelné z podstatně většího území, a není proto tak
vzácné. Částečné zatmění je totiž součástí každého úplného a prstencového
zatmění.Názornější představu o jednotlivých typech zatmění dokreslují následující obrázky.
Je velmi pravděpodobné, že jste ještě nikdy neviděli žádné úplné zatmění Slunce, a proto se domníváte, že se jedná o velice výjimečný jev. Je to ale pravda jen částečná. Během každého roku dojde na zeměkouli nejméně ke dvěma a nejvíce k pěti (úplným, částečným či prstencovým) zatměním Slunce, což není tak málo. Pro jedno místo na Zemi je však skutečně úplné zatmění Slunce velice vzácnou událostí, která se dostavuje průměrně jednou za 360 let. Šíře pásu, ze kterého je úkaz vidět, není obvykle větší než 270 km, a v jeho ose pak úplné zatmění trvá jen několik minut (nejdéle 7min 35s). Z toho plyne, že i v optimálním případě zasáhne jen něco kolem 1/100 zemského povrchu. To je pravý důvod jeho neobvyklosti.
Jak a čím zatmění Slunce pozorovat?
Zatmění Slunce je úkaz, který si většina z těch, kdo se nalézají v jeho dosahu, nenechá ujít. Jeho pozorování má však i svá nebezpečí, která si musí každý zájemce o sledování vzácného jevu včas uvědomit. Dívat se přímo na sluneční disk, dokud není zcela zakryt Měsícem, je velice nebezpečné. I v době, kdy je již velká část slunečního kotouče zakryta, může dojít k vážnému poškození zraku. I v této fázi je intenzita slunečního záření velmi silná. Ani sluneční brýle nejsou dostatečně účinné, proto je nelze používat jako dostatečnou ochranu. Jestliže se nebudete řídit tímto varováním, riskujete, že si přivodíte vážné poškození zraku, či dokonce oslepnutí. Jak tedy bezpečně pozorovat částečné zatmění Slunce? Existuje několik cest.
Ještě před zatměním si vezměte malé zrcátko a vložte ho do obálky,
uprostřed které jste udělali otvor o průměru asi 1 cm. Takto vzniklou
dírkovou komorou si promítejte Slunce na světlou rovnou zastíněnou
plochu. Může jí být například severní stěna domu. Vzdálenost zrcátka od
projekční plochy by se měla pohybovat asi kolem pěti metrů, což je
optimální kompromis mezi velikostí promítaného obrazu a jeho jasem. Na
projekční ploše pak sledujte průběh celého zatmění. Doporučujeme na stěnu
předem připevnit např. bílý papír, aby se okraj kotoučku stal
kontrastnější. Je vhodné si uvědomit, že se Slunce během zatmění pohybuje
po obloze, a tedy že budete potřebovat rezervu pro přemísťování papíru. V
opačném případě musíte otáčet zrcátkem.
Další z možností je vzít si tvrdší papír a udělat doprostřed otvor. Pokud bude mít otvor správnou velikost, obraz, který se vytvoří za ním, bude dostatečně kontrastní. V případě velkého otvoru bude obraz Slunce nejasný a málo ostrý. Naopak při příliš malé dírce se obraz, z důvodu nedostatku světla, vůbec nevytvoří. Při projekci na zem, tedy na vzdálenost 1 až 1,5 m, doporučujeme velikost otvoru v průměru asi 3,5 mm.
Jedná se o klasickou variantu dírkové komory - princip fotografických
přístrojů minulého století bez čoček. Světlo, které projde přiměřeně malým
otvorem, na projekční ploše vykreslí převrácený a zmenšený obraz. Dírka
dokonce nemusí být ani kruhová, a přesto se nám Slunce zobrazí jako
kotouček.
I pod košatým stromem lze spatřit zatmění Slunce, budete-li sledovat hru světel a stínů vrhaných listy. Vzhledem k velkému množství a nepravidelnému uskupení listů proniká totiž sluneční světlo korunou jen v úzkých štěrbinách, které zastávají funkci již několikrát zmiňované dírkové komory. Při troše štěstí pak vidíte na zemi ve stínu košaté koruny listnáče rozeseté desítky, ba stovky proměnlivých slunečních srpků. Zatmění lze pozorovat i odrazem od vodní hladiny, která síle paprsků ubere na intenzitě. Tato metoda je však použitelná až při pokročilejší fázi úkazu, kdy větší část Slunce již zastiňuje Měsíc, přesto se příliš nedoporučuje.Částečnou fázi zatmění můžete sledovat i přímým pohledem. Musíte ovšem dodržovat přísná bezpečnostní pravidla. Před oči dejte svářečský filtr, disketu či několik vrstev vyvolaného filmu. Nejvhodnějším svářečským filtrem jsou tmavá skla s hladkým povrchem s čísly 12, popřípadě 13. Z diskety používejte magnetický kotouček. Obecně lze říci, že čím větší je formát diskety, tím lépe pro vás. Filmy používejte zásadně osvětlené a předem vyvolané, a to buď rentgenové, nebo černobílé negativní.
Při pozorování dbejte o svůj zrak! Nikdy nesmíte namířit odražené sluneční paprsky do očí komukoli z přítomných! Nedívejte se přímo na Slunce, dokud není zcela zakryto měsíčním diskem! Jako filtry nepoužívejte negativní barevné filmy, neboť propouštějí pro vaše oči nebezpečné ultrafialové záření. Také nepoužívejte fotografické filtry. Dříve často zmiňovaná pomůcka - začazené sklo - není bezpečné. Proto je nepoužívejte a nedávejte je dětem! Pokud budete pozorovat s malými dětmi, dávejte pozor zvláště na ně! S koncem úplného zatmění si musíte opět chránit zrak, a především sledování dalekohledem ukončete s dostatečným časovým předstihem! Negativní barevné filmy nejsou vhodné, neboť propouštějí pro vaše oči nebezpečné ultrafialové záření! Nepoužívejte ani fotografické filtry!
Je vhodné si předem vyrobit jednoduché "brýle" z papíru a na místo skel dát přes sebe dva osvětlené a vyvolané negativy či disketu. Výše uvedené pomůcky jsou dostatečně vhodné a jistě je lze modifikovat různými stínítky, aby vás co nejméně rušilo okolní světlo. Obecně platí, že přes správný filtr byste měli vidět v rozsvícené žárovce vlák-no, ale nikoli již přívodní drátky, nebo dokonce okolí žárovky. Ani to však není záruka bezpečnosti. Důležitou podmínkou totiž je, aby použitý filtr odstínil asi 95 % viditelného světla, ale současně aby oči ochránil i před nebezpečnými ultrafialovými a infračervenými paprsky. Nejste-li si jisti kvalitou filtru, používejte raději promítání Slunce.
K pozorování zatmění, a to jak částečného, tak i úplného, lze používat rovněž dalekohled. Stačí i divadelní kukátko či triedr. V žádném případě se však nepokoušejte mimo krátký čas úplné fáze pohlédnout přes okulár přímo na Slunce. Ani při zkoušce, ani proto, abyste Slunce rychleji našli. Stačí kratičký záblesk a můžete si trvale poškodit oči.
Připravte si bílý karton a nějakou zástěnu, aby vám Slunce kolem dalekohledu nesvítilo přímo na promítaný obraz. Namiřte objektiv teleskopu umístěného na stativu na Slunce a za okulárem přidržte karton. Obraz Slunce je třeba přeostřit. Pokud se vám podaří nastavit zástěnu tak, aby promítaný obraz byl v tmavém stínu, je to nejlepší způsob pozorování částečné fáze slunečního zatmění, neboť tak může být promítaný obraz dostatečně velký a současně i kontrastní a prokreslený.
Před úplnou fází můžete touto metodou na jasném disku vidět i skupiny slunečních skvrn. Jedná se o chladnější oblasti fotosféry, jejichž počet kolísá v závislosti na sluneční aktivitě. V čase našeho zatmění je velká naděje na přítomnost rozsáhlých skupin skvrn. Sluneční aktivita se totiž bude blížit k maximu svého jedenáctiletého cyklu. Především u okrajů slunečního kotouče si možná všimnete i jasnějších oblastí, fakulových polí. Za mimořádně dobrých pozorovacích podmínek se projeví i granulace.
Po více než hodinu trvající částečné fázi zatmění se v pásu totality schová Slunce úplně za Měsíc. Právě v tomto okamžiku se rozzáří koróna a na ztemnělé obloze se, jinak zcela nevídaně, objevují planety a nejjasnější hvězdy, jak se naše oči přizpůsobují nastalému šeru. Společně s potemnělou okolní krajinou působí na diváky celá scenérie přízračným dojmem. Výhodou je, že během úplné fáze zatmění se můžete bez obav dívat na oblohu přímo, aniž byste museli používat jakékoli filtry či jiné výše popsané ochranné pomůcky. K pozorování koróny lze užít i dalekohled či triedr.
Zatmění Slunce je možné si také vyfotografovat či natočit videokamerou.
Jak fotografovat zatmění Slunce?
Sluneční zatmění má dvě zcela odlišné etapy, zatmění částečné (včetně prstencového) a krátké období totality, které je o to zajímavější a vzácnější. Fotografováním částečné fáze získáte snímky různě vykrojených srpků slunečního disku.
Aby výsledky vašeho snažení měly vyhlídky na úspěch, dodržujte následující pravidla. Do fotoaparátu se nesmíte dívat přímo. Fotografické filtry vyráběné speciálně pro fotografické účely nechrání oči (propouštějí určité složky neviditelných paprsků). Při jejich použití je nutné, abyste měli během zaostřování fotoaparát opatřen vhodným, vizuálním filtrem, umístěným před objektiv či před hledáček. Pro danou expozici pak pouze filtry vyměníte. Při fotografování můžete použít přímo i vizuální filtr.
Použijete-li barevný negativ, bude barva Slunce na fotografii přecházet od žluté či oranžové až po modrý či modrozelený odstín. Vždy záleží právě na použitém filtru. Vyváženost barevných filmů ovšem není stavěna na částečné či prstencové zatmění.
Během částečné fáze si i při fotografování musíte chránit oči! Bez vhodného filtru se nesmíte nikdy dívat do hledáčku fotoaparátu! Při fotografování částečného zatmění je nutné použít sluneční filtr! Hrozí poškození fotoaparátu!
Jak často fotografovat částečnou fázi slunečního zatmění, když chcete získat ucelenou sérii snímků? Zkušení lovci zatmění uvádějí, že každých pět až deset minut. Naplánujte si fotografování předem a buďte obeznámeni se svým přístrojem. Nezakládejte v průběhu vrcholících fází úkazu (kolem totality) nový film, nestačíte to, a nehledejte vše na poslední chvíli! Mnozí fotografové často zvažují, zda k uskutečnění jejich záměrů vůbec stačí jeden fotoaparát.
Je vhodné mít k dispozici fotoaparáty s objektivy o různých ohniskových vzdálenostech (v horším případě je měnit před jedním tělem fotokomory).
Jaké jsou typické expoziční časy? Délka času expozice závisí na světelnosti objektivu, citlivosti filmu, hustotě slunečního filtru, optických vlastnostech použitých fotografických předsádek a konečně i na stavu oblohy.
Fotografování částečného zatmění se prakticky neliší od fotografování Slunce při jiných příležitostech. Nejvhodnější expoziční doby jsou v rozmezí od 1/125 do 1/1000 sekundy a clona f/8 až f/11 (při použití citlivosti filmu 200 ASA). Pro fotografování detailů v koróně je výhodnější použít méně citlivé filmy (50 až 100 ASA).
V čase úplné fáze, kdy se budete snažit zachytit korónu, svůj přístroj odcloňte a pořiďte sérii snímků s co největším rozsahem expozičních časů, které máte k dispozici (např. od 1/1000s až po 1s).
Doba úplného zatmění je překrásný a vzrušující okamžik, a proto je velice prospěšné, jste-li v tuto dobu velmi pozorní. Nesnažte se o vše. Nejdříve fotografujte, a až potom se dívejte.
Fotoaparát o ohniskové vzdálenosti minimálně 400 mm doporučujeme umístit na stativ. Nejlepší, pokud je to možné, je použít paralaktickou montáž s pohonem hodinového strojku. Fotoaparáty s menší ohniskovou vzdáleností dávají příliš malý obraz (viz obrázek).
Jak natočit zatmění Slunce na video?
V posledních letech se stále častěji vedle dnes již klasické fotografie natáčí průběh zatmění pomocí videokamer. V nedávné době videotechnika udělala velký kvalitativní pokrok. Systémy Hi-8 i VHS-S nabízejí velké rozlišení obrazu, značný rozsah automaticky řízené doby expozic a značnou operativnost, vycházející z malých rozměrů a nepatrné váhy. Vzhledem ke snižující se ceně se stávají videokamery více rozšířené i u nás. Všechny tyto předpoklady je přímo předurčují k užití při vzácných okamžicích zatmění Slunce, a především v čase jeho úplné fáze. Většina videokamer je vybavena zoom - optikou umožňující osmi až dvaceti násobné přiblížení, které vám dovolí dostatečně zvětšit obraz Slunce a jeho okolí.
Konkrétní velikost výsledného obrazu je závislá na ohniskové vzdálenosti objektivu kamery, velikosti CCD čipu, dostupu optického zoomu a současně i na úhlopříčce projekčního zařízení, na němž si zpětně záznam budete přehrávat. V každém případě by však, pokud máte tu možnost, neměla videokamera chybět ve vašem vybavení při sledování nadcházejícího zatmění.
Bude dobré seznámit se s několika základními radami. Je známo, že při klasickém fotografování je sluneční filtr nezbytný po celou dobu částečné fáze zatmění.
Proto je jednou z nejčastějších otázek při snímání úkazu videokamerou, kdy je možné odstranit sluneční filtr. Protože automatické určování expozičních časů u videokamer vždy předchází vlastní expozici a rozsah použitelných časů je velký, můžete filtr odstranit již v okamžiku, kdy se objeví Bailyho perly, a nechat jej sejmutý až do doby několika sekund po konci úplného zatmění.
Během úplného zatmění nepotřebujete žádný filtr. Výjimkou jsou případy, pokud byste se chtěli pokusit o zachycení struktury protuberancí nebo oblastí vnitřní koróny. Expoziční automatika by měla ve všech případech zajistit pořízení nahrávky v optimální kvalitě. Současně je nutno se zamyslet nad tím, jak vlastně zatmění chcete nahrávat. Buď můžete umístit videokameru na pevný stativ, nebo ji jemně povedete za úkazem. I v průběhu dvou a půl minuty tohoto úplného zatmění se totiž Slunce s Měsícem na obloze posunou, a to o více než celý svůj průměr. Navíc se vám při natáčení nejedná o zachycení pouze obou překrývajících se těles, ale především koróny a možná blízkých planet či hvězd. Na těchto skutečnostech pak závisí velikost zoomu, který použijete. Věnujte proto pozornost "režijní" přípravě!
Doporučujeme vám pokus, který pomůže učinit si lepší představu o reálných možnostech natáčení. Tuto šanci dává Měsíc.
Při úplňkovém Měsíci si můžete na noční obloze prakticky vyzkoušet, jak velký zoom užijete, jak rychle bude Měsíc utíkat ze zorného pole kamery při různých přiblíženích a jak velké pole obsáhnete. Na základě těchto informací se vám jistě bude lépe plánovat vlastní natáčení, které nebudete moci opakovat.
A ještě dvě praktická doporučení. Do záběru si spusťte vnitřní čas, který videokamery běžně mají. Nezapomeňte si ho však předem co nejpřesněji srovnat s časovým signálem. A pokud máte možnost přepnout při nahrávání automatiku zaostřování na manuální režim, udělejte to. Náhle nastalé šero obvykle zcela zmate automatické ostření a vaše záběry by mohly být vhodné pouze k přemazání.
Nezapomeňte ani na to, že kameru lze užít i pro zachycení zajímavých průvodních jevů, které budou probíhat krátce před, v průběhu i po úkazu na Zemi. Nejedná se jen o reakce zvířat či meteorologické jevy, ale i zachycení neopakovatelné atmosféry pozorování, provázené často nadšenými a spontánními reakcemi diváků, které též stojí za zaznamenání.
Jaké bude zatmění Slunce 11. srpna 1999?
Od roku 1961 to bude poprvé, kdy střední Evropu protne pás úplného zatmění Slunce. Z území České republiky sice nebudeme mít možnost sledovat totální zatmění, ale v jižních Čechách bude Slunce za měsíčním diskem skryto z více než 99 %. V průběhu celého 20. století je to největší zatmění, které naším státem prochází.
Vlastní pás plného stínu Měsíce, totalita, projde nedaleko od naší jižní hranice. Zatmění zasáhne hustě osídlené oblasti, a právě to je velice neobvyklou charakteristikou tohoto posledního úplného zatmění Slunce 20. století.
Souše se plný stín po pouti severním Atlantikem prvně dotkne na Britských ostrovech (hrabství Cornwall a Devonshire). Z větších měst zasáhne starobylý čtvrtmilionový Plymouth. Po překročení kanálu La Manche se první zasaženou kontinentální pevninou stane oblast Normandie ve Francii. Pás totality jen těsně mine Paříž, ale přímo již projde francouzskými městy Remeš, Nancy a Štrasburg. Severní okraj stínu se také dotkne jihu území Belgie a Lucemburska. Při dalším postupu do centra Evropy plný stín pohltí i některá velká města Německa (Mannheim, Stuttgart, Mnichov a další). I v Rakousku, v čase, kdy totalita bude nejblíže našemu území, se bude stín pohybovat hustě zabydlenými oblastmi. Do tmy se ponoří například Salcburg. Vídni a poté i Budapešti se úplné zatmění těsně vyhne, ale zato protne známou letní rekreační oblast Balaton. Z větších měst v Maďarsku jmenujme alespoň Szeged na jihovýchodě státu. Poslední část cesty Evropou stín protne rumunské Karpaty, v jejichž jihovýchodním podhůří nedaleko od Bukurešti bude zatmění trvat nejdéle. Krátce nato plný stín projde centrem Bukurešti, aby v blízkosti rumunsko-bulharských hranic, již však z větší části na písečných plážích Bulharska, opustil náš kontinent ve vlnách Černého moře.
Další pevniny se dotkne až v Asii. Turecko překročí stín v jeho střední a východní části, aby pokračoval dále na jihovýchod po území Iráku, výběžku Sýrie, Íránu a přes pobřeží Pákistánu, centrální Indii až ke svému konci v Bengálském zálivu Indického oceánu. S ohledem na počasí se zdají být nejvýhodnějšími oblastmi asijské státy, jimiž úkaz prochází. Především pro Irák a Írán jsou meteorologické předpovědi velice příznivé, avšak svou politickou situací nedávají právě tyto státy pro lovce zatmění příliš velkou záruku klidu a bezpečnosti. Nadějnou předpověď nabízí i Turecko, kde navíc nalezneme i mnoho historických památek a přírodních zajímavostí.
Bohužel Evropa je s ohledem na proměnlivost a nevyzpytatelnost vývoje počasí velice nejistou oblastí. V jednom okamžiku je na určitém místě krásně slunečno, aby o několik hodin později oblohu pokryly neproniknutelné mraky, z nichž se řinou proudy dešťové vody. Určité partie sice mají alespoň relativně lepší vyhlídky (např. pobřeží Černého moře), ale i tak se bude v určitém smyslu jednat o sázku do loterie osudu. Jedinou šancí snad bude snadná možnost překračovat hranice jednotlivých států a časová i terénní dostupnost v souvislosti s rychlými přesuny, které umožní nalezení toho nejsprávnějšího místa.
Z dlouhodobého sledování oblačnosti pro jednotlivá místa, jimiž totalita projde, byl zpracován následující graf, ukazující procentuální pravděpodobnost jasné oblohy.
Bude tedy velice záležet na správné volbě směru vašeho výjezdu. Ale ať již zamíříte na západ, kde budete moci sluneční korónu sledovat v sousedství štíhlých věží středověkých katedrál, nebo na jih do horského masívu největších středoevropských velehor Alp, či konečně vyjedete na jihovýchod do rozsáhlých nížin Maďarska k Balatonu nebo až na slunné pobřeží Bulharska, všude vás čeká neopakovatelný zážitek přírodního divadla úplného zatmění Slunce. Vybírejte pečlivě, protože následující úplné zatmění Slunce ve střední Evropě už se bohužel nebude týkat naší generace. Střední Evropa bude totiž tímto úkazem poctěna až 7. 10. 2135.
Konkrétní informace o časovém průběhu a rozsahu zatmění pro jednotlivá větší města Evropy jsou uvedeny v tabulce na straně 23.
Co se děje během zatmění Slunce na Zemi?
Úplné zatmění Slunce je tak úchvatným a jedinečným přírodním divadlem, že jen velmi těžko může být vylíčeno obyčejnými slovy.
Po začátku částečného zatmění dlouho nepozorujeme nic zvláštního. Měsíc postupně, pomalu zakrývá disk Slunce. Dokud není zakryta přibližně polovina slunečního kotouče, je jasný den. Teprve později si všimnete úbytku denního osvětlení. Krátce před začátkem úplného zatmění denní světlo dostává zvláštní žlutavé zabarvení. Začne se prudce stmívat. Krajinou letí stínové proužky, tzv. letící stíny. Provázejí je poslední sluneční paprsky. Během několika sekund klesne jas oblohy asi tisíckrát.
Protože koróna září přibližně jako Měsíc v úplňku, není zcela tma, na-stane šero. Přesto se zdá okolní krajina velmi tmavá. Je to způsobeno značným kontrastem mezi náhle nastalým přítmím a jasným slunečním dnem, který panoval ještě před chvílí. Zdá se, že krajina má zvláštní zabarvení, někdy až nepříjemně šedomodré. Celý obzor je vrouben žlutozeleným pásem nebo červenou září. Je to světlo atmosféry ozářené slunečními paprsky v místech, kde není zatmění úplné. Zvedá se mírný větřík, který obvykle doprovází měsíční stín.
Při úplném zatmění Slunce jsou lidé ohromeni a překvapeni nezvyklostí tohoto úkazu. Několik minut před zmizením posledních slunečních paprsků obvykle ztichnou, aby na začátku úplné fáze dali hlasitě najevo své pocity. Ječení společně s hysterií je běžné chování i při očekávaném zatmění Slunce. Snad je to podvědomá reakce na valící se stěnu temného stínu. Dříve se mělo za to, že Slunce bylo požráno drakem a už se nikdy neobjeví. Ale ve skutečnosti se na Slunci samotném nepřihodí nic. I dnes stále některé národy a zvláště kmeny primitivních domorodců reagují specifickým a velice rozmanitým způsobem. V dnešní době ale spíše vidíme nadšené diváky tohoto neobvyklého úkazu. Ale ani živočichy a rostliny nenechává zatmění Slunce lhostejnými. Je to způsobeno velikou světelnou změnou, a to navíc v době, kdy není očekávána. Proto některé rostliny zavírají své květy, řada denních živočichů se ukládá ke spánku nebo alespoň zmenšuje svoji aktivitu, zatímco noční živočichové se začínají probouzet. Některá zvířata na zatmění Slunce nereagují vůbec, jiná projevují, alespoň zpočátku, podráždění. Mezi nejvýraznější popisované reakce patří naprosté zmlknutí ptáků několik minut před totalitou a jejich splašené poletování, úzkostné bečení ovcí krčících se v lesním porostu nebo houfujících se do nahuštěných stád, bezcílné pobíhání koz a domácího dobytka, kokrhání kohoutů, vytí a kňučení psů, poletování netopýrů a vrápenců.
Během zatmění Slunce nastávají také určité meteorologické změny.
Co se děje během zatmění Slunce na obloze?
Svítání ve středu 11. srpna 1999 proběhne nad Evropou jako každý jiný den. I Slunce se nad obzor vyhoupne, bez jakýchkoli odlišností od běžného východu, kolem tři čtvrtě na šest místního letního času. Změna bude v tom, že již od časného rána se jistě k obloze bude upírat nepoměrně větší počet pohledů než obvykle.
Především Evropané a obyvatelé jihozápadní Asie se budou snažit odhadnout vývoj oblačnosti, který je čeká v několika nadcházejících hodinách tohoto výjimečného dne. Před polednem světového času se naše denní hvězda začne, při pohledu z celé Evropy, velké části Asie, severní Afriky a severozápadního okraje Ameriky, pomalu nořit za tmavý kotouč Měsíce. Z osy úzkého pásu, protínajícího polovinu země-koule a nacházejícího se v samém středu zmíněné oblasti, bude možné spatřit po dobu přibližně dvou a půl minuty úplné zatmění Slunce.
Vaše hodinky v létě udávají středoevropský letní čas (SELČ). Astronomové užívají světový čas (UT). Mezi těmito časy platí jednoduchý vztah: UT = SELČ - 2 hodiny
Úplná fáze slunečního zatmění je provázena při jeho začátku prudkým ztmavnutím oblohy, které odpovídá přibližně okamžiku soumraku mezi třicátou a čtyřicátou minutou po západu Slunce. Několik sekund před začátkem úplné fáze úkazu se objeví nejjasnější část koróny jako stříbřitý lem fotosféry kolem Slunce, jejíž uzounký proužek se rozpadne vlivem nerovnosti měsíčního okraje na několik zářících bodů - Bailyho perly, které po chvíli zmizí. Nástup úplného zatmění pozorovatelům umožní prakticky okamžitě spatřit na denní obloze některé planety a nejjasnější hvězdy.
Slunce bude v souhvězdí Lva, těsně u hranice s dalším zvířetníkovým souhvězdím - Rakem. Na připojeném obrázku si můžete prohlédnout rozložení planet a jasných hvězd na obloze. Výpočet poloh je sice vztažen k času maximální fáze zatmění - pro 11 hodin UT na centrální linii, což odpovídá západnímu Rumunsku, ale odchylky pro pozorovatele z jiných částí Evropy jsou natolik mizivé, že je možné je zanedbat.
Nejblíže sluneční koróně bude možno vidět hvězdu Regulus (10° východně s jasností 1.4 mag). Vedle ní vás svým jasem zaujme nejjasnější planeta - Venuše (15° východně, -3.5 mag). V opačném směru v přibližně stejné vzdálenosti spatříte planetu Merkur (18° západně, 0.7 mag). Za příznivých podmínek, při jasné, průzračné obloze, budete moci vyhledat těsně nad západním obzorem i planetu Saturn. Mars a Jupiter budou pod horizontem.
Navíc se na tmavé obloze objeví i řada dalších jasných hvězd zimního a jarního nebe. Z těch nejzářivějších lze jmenovat Síria (52° jihozápadně, -1.5 mag) a blížence Castora s Polluxem (30° severozápadně, 1.9 a 1.1 mag). Nízko nad jižním horizontem se rozsvítí hvězdy souhvězdí Oriona - Betelgeuse (0.5 mag) a Rigel (0.1 mag). Na západě se bude blyštět Aldebaran (0.9 mag) a Capella (0.1 mag), zatímco nad východem vás upoutá Arcturus (0.2 mag).
Přibližný úhlový průměr Měsíce i Slunce je 0.5°. 0.5° = 30' = 1800''. Úhlový průměr Slunce se díky eliptické dráze Země mění od 0,52° (v létě) do 0,54° (v zimě). Úhlový průměr Měsíce se díky jeho eliptické dráze okolo Země liší v rozmezí 0,49° až 0,56°.
Hlavními účinkujícími celého nebeského představení však přesto budou bezpochyby Slunce a Měsíc. Měsíc přímo uvidíte v podobě tmavého kotoučku, rýsujícího se proti koróně (atmosféře Slunce), která jej obkrouží svým jasem. Právě koróna je tím, co je na úplných zatměních Slunce to nejobdivovanější, nejzvláštnější a nejkrásnější. Právě ona je i cílem pozornosti astronomů, kteří dostávají příležitost využít vzácných okamžiků totality k jejímu studiu. Podrobně zkoumat korónu lze totiž jen pouze v takto vzácných chvilkách. Bližší časové informace o možnostech pozorování průběhu zatmění nad Evropou podává tabulka na str. 23.
Po svátečním poledni, spjatém se vzrušenými okamžiky nebeského divadla a užaslými diváky tohoto neobvyklého představení, se jakoby mávnutím kouzelného proutku opět život na zemi i na obloze vrátí do svých obvyklých kolejí. Západ Slunce nad Evropou už opět bude tím obvyklým večerem, na nějž jste zvyklí. Žádná zvláštnost nebude provázet ani soumrak. Jen miliony lidí budou uléhat ke spánku s neopakovatelným zážitkem vyvolaným sledováním úplného zatmění Slunce.
T1 - začátek částečného zatměníT2 - začátek úplného zatmění
MAX - střed zatmění
T3 - konec úplného zatmění T4 - konec částečného zatmění
C - velikost zatmění v měsíčních kotoučích
Trvání - doba trvání úplného zatmění; pokud není uvedena, zatmění je pouze částečné
Jaký vědecký význam má zatmění?
Často se objevuje otázka, jaký význam má sledování slunečních zatmění pro vědu. Hned na začátku lze konstatovat, že úplné zatmění Slunce má veliký a nezastupitelný význam nejen pro astronomii, jak by mnozí předpokládali, ale i pro řadu dalších vědních oborů. V pásu totality i mimo něj se provádějí pozorování meteorologická, geofyzikální, botanická, biologická, etnologická, psychologická a řada dalších. Staré záznamy o zatmění jsou také důležitou pomůckou historiků, neboť pomáhají určit data událostí, zaznamenaných v kronikách společně se zatměním.
Na druhou stranu je však na místě konstatovat, že bezesporu největší přínos mají zatmění Slunce pro astronomii. Jejich vliv je nemalý v astrometrii, a hlavně pak v astrofyzice.
Astrometrický význam spočívá v tom, že při zatmění Slunce i Měsíce je určena velmi přesně vzájemná poloha obou zúčastněných těles i naší Země, což nám umožňuje zpřesňovat teorii pohybu Měsíce, respektive zpomalování rotace Země. Bylo tak zjištěno zrychlování měsíčního pohybu a také malé zrychlování pohybu zemského. Původ obojího zrychlení je především ve slapech a ve tření s tím souvisejícím. V současné době už k těmto měřením máme k dispozici přesnější metody. Pozorování zatmění provedená před rokem 1600 však zůstávají nenahraditelná.
Astrofyzikální význam zatmění je nutno hledat ve výzkumu Slunce jako vesmírného tělesa. Protože přirozený zákryt Slunce Měsícem vytváří mnohem lepší podmínky pro pozorování (méně rozptýleného světla) než užívání sebelepších koronografů, poskytují nám úplná sluneční zatmění jedinečnou a zatím ničím nenahraditelnou možnost pozorování sluneční atmosféry - chromosféry a koróny. Zvláště pak koróna vnější, která má poměrně malou jasnost a přechází kontinuálně ve formě slunečního větru daleko do heliosféry (až za oběžnou dráhu naší Země), je cílem mnoha experimentů, které jsou nenahraditelné.
A proč je výzkum koróny tak důležitý? Koróna je klíčem k pochopení Slunce, a tím i ostatních hvězd. Jedná se o téměř dokonale izolované plasma se složitou strukturou, přičemž souvislost jednotlivých koronálních struktur se sluneční aktivitou je dosud málo známá. Všechny formy sluneční i meziplanetární aktivity jsou pak důsledkem elektromagnetických polí, vytvářených v podpovrchových vrstvách Slunce a majících svůj výrazný odraz ve struktuře a zákonitostech chování chromosféry a koróny. Sluneční aktivita ovlivňuje magnetosféru, ionosféru a nepřímo i biosféru Země. Z tohoto důvodu má studium fyzikálních vlastností koróny (teplota, hustota, magnetické pole), jejích struktur a proměn, ale i koronálních děr, rozhodující význam ve výzkumu vztahů Slunce - Země.
Úplná zatmění Slunce se využívají i pro studium meziplanetární hmoty, především pak k hledání těles v blízkosti Slunce. V době, kdy je sluneční kotouč zcela zakryt Měsícem, je možné fotografovat objekty nedaleko slunečního disku, což je jindy vzhledem k přezáření Sluncem vyloučené. Tak je možné také objevovat a alespoň krátkodobě sledovat planetky a komety.
Při úplném zatmění Slunce v červnu 1983 byl skupinou japonských a indonéských astronomů objeven v těsné blízkosti Slunce prachový prstenec. Leží blízko roviny ekliptiky a je to další známý prachový prstenec ve sluneční soustavě.
Úplné zatmění Slunce se dá také užít k ověření platnosti Einsteinovy obecné teorie relativity. Proměřuje se změna vzájemné polohy hvězd v blízkosti Slunce, způsobená ohybem světla v jeho gravitačním poli.
Z průměru měsíčního kotouče při známých vzdálenostech Měsíce a Země od Slunce je možné určovat průměr Slunce, případně jeho změny, byť i nepatrné. I za velice krátkou dobu úplného zatmění lze provést řadu experimentů, které co nejdůkladněji prozkoumají sluneční korónu, další oblasti Slunce i jeho okolí, a tím přispějí k prohloubení poznání naší nejbližší hvězdy a zákonitostí vesmíru. Pozorovací čas při zatmění Slunce tak patří k nejefektivněji využitému času ve vědě vůbec.
Co připravuje Západočeská pobočka ČAS?
Sledování slunečního zatmění lze uskutečnit několika způsoby od celkem jednoduchých po velmi složité.
Pozorování jednoduchými prostředky, které zvolí většina zájemců o pouhé shlédnutí tohoto vzácného úkazu, je popsáno v předchozích kapitolách. Tento způsob pozorování je určen převážně široké laické veřejnosti. Je navržen tak, aby byl levný, bezpečný, bez užívání složitých pomůcek.
Trochu jiná situace nastává u jednotlivců či amatérských, nebo dokonce profesionálních pozorovacích skupin, které svým pozorováním sledují určitý cíl. V tomto případě již pozorování není jen estetickou záležitostí, ale má jistý, předem připravený program s různým stupněm náročnosti. Od pozorování, které zpracujeme a vyhodnotíme, se očekávají výsledky něco potvrzující, či naopak vyvracející, případně objevující. Pozorovací programy profesionálů bývají ve většině případů podstatně složitější a technicky náročnější, než je tomu u projektů amatérských. Jedná se o rozdíly v možnostech přístupu k technice a často i finančním prostředkům obecně (nutným například k cestě za vzdáleným úkazem).
Členové Západočeské pobočky ČAS si dali za cíl připravit program amatérsky pojatých pozorování, který bude na jedné straně technicky dostupný a přiměřeně nenáročný, na straně druhé však přinese určité použitelné výsledky. Další kritérium je, aby jej mohla využít nejen úzká skupina astronomických nadšenců soustředěných v Západočeské pobočce ČAS, ale i další skupiny od nás či ze zahraničí, které budou ochotny spolupracovat.
Výsledkem je návrh přístrojově dostupných experimentů, které nekladou na pozorovatele žádné nadměrné nároky a ani je finančně příliš nezatíží. Základem filosofie předkládaného projektu je úvaha, že osamoceným, dobře vybaveným profesionálním skupinám nemůžeme konkurovat detailem, ale pouze množstvím srovnatelných výsledků, získaných z co největšího počtu stanovišť a pořízených podrobně rozpracovanou a především pak dodrženou metodikou, Přitom, když pás totality prochází Evropou v délce několika stovek kilometrů, je možné se rozmístit tak, aby skupiny 4 až 5 pozorovatelů (posádka osobního auta) pokryly více či méně rovnoměrně celé toto území. Tak se vytvoří podmínky pro záznam případných rychlých změn v koróně, neboť časová vzdálenost mezi skupinou umístěnou na jihozápadě Německa a skupinou na pobřeží Černého moře v Bulharsku je přibližně 40 minut. To už je dostatečně dlouhá doba na zachycení případných rychlých změn v koróně. Navíc rozdělením skupin na více pozorovacích míst zmenšíme možnost neúspěchu celé expedice z důvodu nepříznivého počasí.
Experimenty rozdělujeme na základní, tedy takové, které budou uskutečněny každou pozorovací skupinou, a na doplňkové, které si vybrala, či lépe řečeno připravila jen některá ze skupin.
Mezi základní bylo zařazeno pět experimentů, z nichž čtyři mají význam astronomický a pátý je meteorologický. Konkrétně se jedná o stanovení začátku a konce částečného zatmění Slunce, tedy změření kontaktů T1 a T4, stanovení začátku a konce fáze úplného zatmění, neboli zjištění kontaktů T2 a T3 (zřejmě pomocí videozáznamu). Dále pomocí série fotografií chceme z každého pozorovacího stanoviště určit a vyhodnotit tvar koróny v době úplného zatmění a zároveň stanovit její jasnost vyhodnocením isofot. Všechny čtyři experimenty jsou podrobně rozpracovány a je současně připravena i technika pro jejich identické provedení z několika stanovišť. Pátý experiment spočívá v měření základních meteorologických veličin v průběhu celého zatmění.
Doplňkovým astronomickým experimentem, o který bychom se chtěli pokusit, je stanovení Einsteinova ohybu světelného paprsku v gravitačním poli hmotného tělesa, v našem případě Slunce. Tento experiment je mimořádně náročný na přesnost provedení i pozorovací techniku. Vzhledem ke své náročnosti není tento experiment vhodný pro amatérskou skupinu, a proto ho připravujeme v úzké spolupráci s profesionálními astronomy a nehodláme se jeho uskutečnění vzdát.
Dalším doplňkovým experimentem, tentokrát neastronomickým, je výzkum reakce fauny na zatmění Slunce. Tento experiment by měl být prováděn nejen v pásu totality, ale i mimo něj. Pro tento výzkum rádi uvítáme zájemce z řad široké veřejnosti, kteří se budou ochotni podle předem schválené metodiky, kterou jim poskytneme, podílet na pozorování fauny a předají nám následně své výsledky (kontaktní adresa je uvedena níže). Vděčni budeme i za nahodilá a neúplná pozorování chování živočichů během slunečního zatmění. Výhodou těchto pozorování je možnost provádět je i v případě zatažené oblohy. Světelné změny se dostaví v každém případě.
Vzhledem k tomu, že některé pozorovací skupiny jedou do větší vzdálenosti od našich hranic, lze předpokládat, že v cizině pobudou několik dní. Při svém pobytu se mohou dostat do oblastí, kde budou výborné podmínky i pro noční astronomii, např. v horách Rumunska či na pobřeží Černého moře. Dotyčné skupiny proto budou mít navíc kromě denního programu připraveny i noční pozorovací projekty, při kterých maximálně využijí techniku, kterou budou mít k dispozici. Může se jednat např. o fotografování astronomicky zajímavých objektů, ale také o pozorování meteorického roje Perseid, který právě v noci po zatmění má své každoroční maximum.
Kontaktní adresa pobočky.Kdy a kde příště?
Za dalším úplným zatměním Slunce, premiérovém v novém tisíciletí, budete muset cestovat na přelomu jara a léta v prvním roce 21. století na africký kontinent. Pás totality bude procházet tropickými oblastmi 21. června 2001.
A kdy nás opět něco podobného čeká ve střední Evropě? Bohužel nikoli my, ale naši potomci budou mít nejbližší šanci dne 7. října 2135. To je snad dostatečně silný argument k tomu, abyste si 11. srpna 1999 tak vzácný, ojedinělý, úchvatný a nezapomenutelný zážitek nenechali uniknout.
Za početný autorský kolektiv Západočeské pobočky České astronomické společnosti můžeme jen popřát
ŠŤASTNOU CESTU A JASNOU OBLOHU!
Autor článku: kolektiv autorů
Aktualizace: 9. 10. 2007
