Den zatmění nastal, měsíce příprav se nyní buď zúročí, nebo přijdou vniveč. Počasí bylo ale tentokrát milosrdné a tak mezinárodní vědecký tým z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně a Astronomického institutu Havajské univerzity slaví. Technika ustála silný vítr, nebe bylo bez mráčku a výzkumníci si odvážejí obrovské množství dat. Jak dobrodružné bylo pozorování z opuštěného ostrůvku v Indickém oceánu, popisuje v posledních zápiscích z cest matematička Jana Hoderová.

Čtvrtek 20. dubna

Přišel den zatmění. Nyní se mají konečně zúročit dlouhé měsíce příprav. V hlavním pozorovacím místě v Exmouthu měl zbytek skupiny na ustavení montáží a seřízení všech kamer pět dnů. Naše pozorovací místo je ostrov beze jména, který je problematické na mapě vůbec najít. Zkuste satelitní Google mapy a souřadnice 20.63474S, 115.57193E. Uvidíte ostrov zhruba 150 krát 300 metrů s idylickou písečnou pláží na západní straně.

Na tento ostrov vzdálený 120 kilometrů od přístavu Dampier směřuji já s Matějem Štarhou ve společnosti dvanácti Eclipse Chaserů, tedy lidí, kteří jsou zatměním Slunce doslova posedlí. Buďme ovšem spravedliví: díky jejich posedlosti jsme dostali šanci mít toto druhé pozorovací místo, byť se to ze začátku zdálo hodně přitažené za vlasy.

Ve čtvrtek vstáváme v 00:30 po čtyřech hodinách spánku. V 1:00 se celá skupina přesouvá do přístavu, ve 2:00 vyplouváme. Díky tréninku předchozí den se nalodění obejde bez jakýchkoli problémů. Všichni jsou natěšení, panuje optimistická nálada, protože předpověď počasí je vynikající, nebe má být bez jediného mráčku. Jediná komplikace je velmi silný vítr od východu. Tříčlenná posádka dvaadvacet metrů dlouhé lodi ENRYBO KAE je vstřícná, jejich kvalitu a celkovou souhru ještě později oceníme. Vyrážíme s větrem v zádech, moře je relativně klidné, loď jede plynule, každý se snaží ještě chvíli spát, někteří na postelích v podpalubí, zbytek na lavicích kolem stolu či na zemi. K ostrovu, přijíždíme v 7:15 a kapitán spouští kotvu na západní, závětrné straně. S Matějem z paluby očima nedočkavě vybíráme nejlepší pozorovací místo.

Hlavní organizátoři skupiny Eclipse Chaserů nám jdou maximálně na ruku a budeme první, kdo se na ostrov vylodí. Vědí, že nás tlačí čas, pár hodin na přípravu potřebujeme. S Matějem jsme si říkali, že by bylo hezké začít se chystat na pozorovacím místě aspoň tři hodiny před zatměním. Posádka ještě musí spustit malý člun na vodu a udělat průzkum, kde bude nejvhodnější místo na vylodění. Na malém motorovém člunu nás postupně i s věcmi budou z lodi převážet na pevninu. Všechno se vleče, na ostrově jsme až v 8:45, do zatmění zbývají necelé tři hodiny.

Promýšlíme, kam přesně montáže umístíme, aby nás velmi silný vítr nesfouknul a zbytečně se do montáží při poryvech neopíral. Vybíráme ideální místo u tři čtvrtě metrového útesu, který nás bude nádherně krýt před větrem. Bohužel nás občas zasáhne vodní tříšť, jak vlny hnané větrem narážejí na návětrnou východní část ostrova, který je opravdu malý.

Systematicky chystáme všechno tak, jak jsme si nacvičili. Opravdu se vyplatilo trénovat s montážemi, s uchycením kamer a gilotin, se softwarem. Díky nácviku nanečisto se nám daří v klidu a na jistotu zorientovat montáže na jih, správnou zeměpisnou šířku máme nastavenou a montáže nám trasují sluníčko bez jakýchkoli potíží. Samozřejmě na ostrově není elektřina. Museli jsme si dovézt autobaterii, kterou Matěj šikovně využil i k zatížení montáže EQ5, aby byla stabilnější vůči větru.

První kontakt, označovaný C1, tedy chvíle, kdy se Měsíc na obloze zdánlivě dotkne Slunce, nastal v 10:07:56 místního času. Na tu chvíli se všichni těší, nasazují speciální brýle se slunečním filtrem a kochají se zhruba hodinu a půl trvajícím částečným zatměním, kdy Měsíc pomalu ukusuje Slunce.

Částečné zatmění, tedy v podstatě tuto první fázi po C1, jsme v Česku mohli pozorovat relativně nedávno, konkrétně loni 25. října. Kdo o tom, že probíhalo částečné zatmění, nevěděl, ten si ani ničeho zvláštního nevšiml. Dokud se nezakryje řekněme 99 % Slunce, je pořád normálně světlo.

Jak se blíží druhý kontakt, označovaný C2, napětí stoupá, jde o hodně. V tu chvíli se Měsíc celý nasune před Slunce a zdánlivě se dotkne jeho protilehlého okraje. Díky tomu, že je průměr Měsíce na obloze aktuálně o trochu větší, než je průměr Slunce, kompletně je zakryje. To nastává v 11:34:23 místního času a v tu chvíli pro nás začíná opravdové drama. Minutu před tím je potřeba sundat sluneční filtry, chránící chipy před přímými slunečními paprsky. Pak musíme s co největší přesností zmáčknout spoušť na programovatelné samospoušti připravené Matějem, aby Nikon Z6 začal v čase C2 dělat krátké expozice z plánovaného expozičního vějíře. Kamery ASI propojené s počítači jsou díky softwaru Pavla Štarhy spuštěné automaticky podle času nastaveného na počítači. S Matějem jsme celí napnutí, každý pečlivě sleduje svoje přístroje, jestli všechno běží jak má a není nutné sáhnout k nouzovému scénáři. Nikon Z6 spokojeně cvaká od krátkých expozic k dlouhým a pořád dokola, Matějovi na dvou monitorech naskakují údaje o práci čtyř kamer ASI. Všechno běží jak má! Máme pár desítek sekund na to, abychom se kochali tímto neuvěřitelným úkazem na vlastní oči a pořídili pár momentek na mobil.

Je to nádhera. Pouhým okem, které je schopné se přizpůsobit obrovskému dynamickému rozsahu, vidíme zřetelně růžovofialové protuberance těsně nad povrchem Slunce. Na setmělé obloze jsou vidět bílé “paprsky” směřující od Slunce do všech stran, protože je blízko svého maxima. Není proto na první pohled zřetelné, kde má Slunce magnetické póly. Volné elektrony v jeho koróně kopírují tvar jeho siločar a právě od těchto volných elektronů se odráží sluneční světlo, tedy fotony, které nám magnetické pole Slunce vykreslují.

Čas nemilosrdně běží, 64 sekund uteklo strašně rychle, prudce se rozsvítí diamantový prsten, když dochází ke třetímu kontaktu, označovanému C3. To je chvíle, kdy se Měsíc odlepí od okraje Slunce a pokračuje v jeho odkrývání další hodinu a půl až do kontaktu C4, kdy se definitivně ukáže celé Slunce. A je po všem.

Oba si viditelně oddychujeme. Máme to, neuvěřitelné. Vyšlo to! Obrovské množství práce mnoha lidí se povedlo dotáhnout do konce a získali jsme cenná data z ostrova. Chvíli nevěřícně stojíme, hledíme na kamery, jsme zaražení, nastává obrovská úleva. Práce ovšem nekončí, čeká nás dělání kalibračních snímků, bez kterých další zpracovaní obrazů pořízených během úplného zatmění není možné.

Získáním dat začíná další náročná etapa, a to zpracování. Zde leží veškerá tíha na profesorovi Miloslavu Druckmüllerovi. Softwary, které vyvíjí od roku 1999, dokáže matematicky přesnými metodami ze získaných dat vytěžit maximum. Díky detailům, které jsou po sesazení desítek obrazů vidět, můžeme společně astrofyzičkou Shadií Habbal výsledky interpretovat, a tím získávat nové informace o sluneční koróně. Hrubou představu o tom, co znamená sesazování obrazů, si lze udělat z následující dvojice snímků. Jde o obrazy bílého světla pořízené na ostrově krátkým expozičním časem 1/125 s a pak s časem 0,5 s. Krátkým expozičním časem jsou zachyceny jasné struktury v blízkosti Slunce a dál od Slunce není vidět prakticky nic. S dlouhým expozičním časem jsou pixely v blízkosti Slunce přepálené, ale naopak vidíme struktury od Slunce vzdálenější.

Snímek s expozičním časem 1/125 s	Snímek s expozičním časem 0,5 s

Ve 13:00 jsme hotovi. Skupina Eclipse Chaserů je dávno sbalená, netrpělivá, nachystaná na pláži na odjezd. Od lodi vyráží malý člun, aby vyzvedl první dvojici. A máme tu problém – velmi silný vítr a k tomu odliv. Vlny, které dorážejí na pláž, jsou obrovské. Motorový člun se snaží najít místo, kde by nalodění bylo možné, a při jednom pokusu o přiblížení vlna člun vynese na pláž. Dvoučlenná posádka se snaží ho odtlačit do vody, ale marně. Dva pánové z Eclipse Chaserů, Matěj a já se k nim přidáváme a snažíme se člun na některé velké vlně vrátit do vody. Je to docela nebezpečné, protože vlny člunem pohazují různými směry a je potřeba hbitě uskakovat. Ale společnými silami se to nakonec podařilo.

Posádka naskočila, nahodila motor, odjeli k lodi a začíná čekání. Jeden člen posádky k nám později doplaval s vysílačkou. Během následujících dvou hodin postupně skupině docházejí síly, je vidět, jak jsou unavení a zaskočení situací. Čekání se ovšem vyplatilo, další pokus posádky člunu o přiblížení se k ostrovu a nalodění prvních dvou trosečníků byl úspěšný. Museli zůstat víc v hloubce a vyhodit i malou kotvu, jinak by člun nebyli schopní udržet rozumně na jednom místě. Matěj se zapojil nejvíc, je po prsa ve vodě a drží člun, jeden člen posádky sedí a manévruje u běžícího motoru, druhý člen posádky se snaží trosečníky doslova vyzvednout z moře do člunu, já pendluji mezi pláží a lodí a nosím jejich věci, protože bylo potřeba, aby při nastupování měli volné ruce. No, aspoň jsme si s Matějem užili poprvé moře, byť kompletně oblečení.

Odplouváme od ostrova v 16:00, proti větru, proti vlnám. Loď s sebou neskutečně hází, nakonec mě mořská nemoc totálně uzemní. Před Matějem smekám, to je pravý mořský vlk. Návrat na hotel byl až ve 23:00, pozdní večeři jsme vynechali, do 02:00 balíme techniku.

Pátek 21. dubna

V 5:00 vstáváme, v 6:40 odjíždíme autobusem z Karratha 600 km do Exmouthu, kde se připojíme k hlavní skupině výpravy, s níž je Pavel Štarha. Informace od něj jsou pozitivní, i zde technika fungovala, vítr se uklidnil, počasí vyšlo na jedničku, takže se daly použít i původně plánované dlouhé expoziční časy. Celkově měli připraveno 15 kamer na sledování iontů železa a argonu, 5 kamer na bílé světlo a videokameru na sledování spektra pomocí difrakční mřížky. Pozorování spektra sluneční koróny je známý základní experiment, který jsme zařadili jen pro zajímavost. Využili jsme totiž videokameru jako protizávaží k Nikonu Z6 II s objektivem Maksutov 1000 mm. Podle prvotní kontroly získaných dat se zdá, že se všechno podařilo. V Exmouthu získali zhruba 1,6 TB dat, která pro jistotu hned několikanásobně zálohují.

Co říct na závěr? Zatmění v Austrálii 2023 se prostě povedlo. Počasí vyšlo neskutečně dobře, obloha byla úplně čistá, přístroje fungovaly, data do Brna vezeme. Miloši, máš se na co těšit, čeká tě hromada práce...

_______________________________________________________________________________________________

3. DÍL SERIÁLU EXPEDICE ZA ZATMĚNÍM, KTERÝ VYŠEL 19. 4. 2023

_______________________________________________________________________________________________

Dalších téměř osmnáct hodin v letadlech a mezinárodní vědecký tým Solar Wind Sherpas je konečně na místě. Alespoň někteří. Zatímco hlavní část výpravy už buduje zázemí na australském poloostrově Exmouth, matematička Jana Hoderová a student Matěj Štarha z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně chystají plavbu na 120 kilometrů vzdálený opuštěný ostrov. A všichni se modlí za oblohu bez mráčku. Jana Hoderová popisuje expedici za zatměním Slunce v dalších v zápiscích z cest.

Čtvrtek 13. dubna až neděle 16. dubna

Tyto dny byly určeny na přesun z Honolulu na severozápad Austrálie. Let Honolulu-Sydney trval 10 hodin a 45 minut, Sydney-Perth 5 hodin a Perth-Learmonth, respektive Karratha, kam letím já s Matějem, trval zhruba 2 hodiny. Pavel s hlavní skupinou nakonec skončil v Exmouthu, poslal svou polohu. Po prozkoumání původně preferovaného místa v Learmonthu od něj upustili kvůli prachu a větru. Dostal tedy přednost Exmouth, a to i přesto, že se zde očekávají davy lidí a bude obtížnější uchránit zázemí naší skupiny. Kromě toho, že jsou lidé celkem přirozeně zvědaví na technické vybavení, které vypadá poměrně impozantně, a chtějí všechno vidět opravdu zblízka, nejsme rádi, když se v naší blízkosti během zatmění navzájem fotí s bleskem.

V Exmouthu postavila hlavní část výpravy dva stany, do kterých budou umístěny tři montáže EQ6, které přepravila nákladní letecká doprava, a dvě montáže EQ5 přepravené jako normálně odbavené zavazadlo. Montáže bude potřeba pečlivě zorientovat vůči jihu a nastavit správnou zeměpisnou šířku pozorovacího místa, aby ve finále motor montáže otáčel kamerami tak, že budou sledovat pohyb Slunce po obloze. Obyčejný pevný stativ není na pořízení fotek k dalšímu zpracování vhodný, protože by Slunce během minutového zatmění chtělo z fotek „utéct“. Schválně si zkuste uvědomit, jak rychle se Slunce po obloze pohybuje. Za minutu, kterou zatmění bude trvat, urazí po obloze dráhu, která je srovnatelná s jeho poloměrem. Zdá se to zanedbatelné, ale stále stejná pozice Slunce na fotce hraje při dalším zpracování snímků velkou roli.

Pavel Štarha si opět procvičil sestavování „gilotin“ a usazování optických systémů. Pochlubil se, že teď už umístění čtyř párů kamer do „gilotin“ zvládl za dvě a půl hodiny a druhá sestava dalších osmi kamer mu trvala ještě kratší dobu.

Než Pavel přesune montáže s gilotinami a montáže s Nikony na finální místo do stanu na přímé slunce, může ještě pracovat ve stínu a věnovat se seřízení. Musí kamery nasměrovat tak, aby se dívaly na stejné místo, tedy nastavit takzvanou souosost. Poslal nám na ukázku dvě fotky pořízené dvěma Nikony 810 se dvěma stejnými objektivy 200 mm. Podle snímků Pavel opět odvedl dobrou práci, ostatně jako vždycky, má vysoký standard. Takových obrázků, ideálně úplně stejných, chceme pro další matematické zpracování získat během zatmění co nejvíc.

Nastavení souososti: všimněte si, že malý obdélník uprostřed je na obou snímcích zhruba na stejném místě

Zatmění Slunce je astronomický jev, který nastane, když Měsíc vstoupí mezi Zemi a Slunce, takže jej částečně nebo zcela zakryje. Taková situace může nastat, jen pokud je Měsíc v novu. Průměr Slunce, který je 400krát větší než průměr Měsíce a 400krát vzdálenější od Země než Měsíc, v kombinaci s pohybem planet způsobuje, že se Slunce, Měsíc a Země každých 12 až 18 měsíců vyrovnají. Stín široký sto kilometrů v poledne zatemní Zemi, teplota klesne o několik stupňů. Není slyšet jediný zvuk, nezazpívá ani pták. Kolem Měsíce zakrývajícího Slunce je vidět záře sluneční koróny, na obloze se objeví hvězdy i některé planety.

Já s Matějem jsme byli až do pondělí ubytovaní v centru Perthu, kde jsme se připojili ke skupině Eclipse Chasers, které znám už ze zatmění v Chile v roce 2020. Do odletu jsme přirozeně chtěli v Perthu vidět co nejvíc, je totiž naprosto úchvatný. Moderní, čistý, zorganizovaný – tím myslím, že tu funguje veřejná doprava a všechno má řád.

Dost mě pobavilo, když nám taxikář doporučil zajít se podívat na živé klokany do zoo. Nakonec jsme byli rádi alespoň za roztomilé klokaní sousoší ve Stirling Gardens. Další klokany mají například na australské jednodolarové minci. Perth a okolí by si každopádně zasloužily mnohem víc dní na důkladnou prohlídku.

Klokaní sousoší ve Stirling Gardens

Pondělí 17. dubna

Po přistání v Karratha jsme ubytováni v přístavním městečku Dampier, strategicky v hotelu blízko přístavu, odkud budeme na zatmění vyplouvat lodí. Matěj skládá gilotiny a řeší problém s voltmetrem, kterému upadl kontakt. Mám štěstí, že je tu se mnou, poradí si se vším.

Už večer si chystáme věci do kufrů, abychom si v úterý dopoledne venku vyzkoušeli kompletní sestavení montáží a jejich ustavení tak, aby trasovaly pohyb Slunce po obloze. V reálném čase zatmění chceme zkusit i celou připravenou posloupnost expozičních časů.

Úterý 18. dubna

V osm hodin ráno rozkládáme před hotelem podložku a chystáme veškeré vybavení tak, jak to budeme mít na ostrově. Notebooky, montáž, kamery a chlazení chipů budeme napájet z baterie. Máme s sebou nouzový olověný akumulátor, ale naštěstí je nám majitel hotelu ochoten půjčit svou autobaterii, to bude úplná jistota. Je 33 stupňů, slunko peče, vítr docela fouká, doplňujeme tekutiny po litrech, simulace podmínek na ostrově je dokonalá.

V čase zatmění je Slunce 56 stupňů nad obzorem. Obě montáže nám sluníčko krásně trasují. Objektiv Maksutov 500 mm f6,3 mám zaostřený a zafixovaný pomocí mikroostřicích kroužků vytištěných na 3D tiskárně, projela jsem cvičně na Nikonu Z6 II celou potřebnou posloupnost kroků od pořízení snímků během 64 sekund zatmění, přes dělání kalibračních dat, tedy dark framů, flat-fieldů, dark-flatů. Vypadá to, že já jsem na bílé světlo nachystaná. Matěj se trápí se zaostřením optiky v gilotinách. Odpoledne ještě jeden objektiv úplně rozebere a zkusí najít důvod, proč nejde jednotlivými částmi vůči sobě otáčet a znovu zkusí zaostřit.

Každopádně dnešní šestihodinový trénink ve vedru na plném slunci byl extrémně užitečný. Víme, do čeho jdeme, a víme, že jsme při přípravě nic nepodcenili.

S napětím sledujeme předpověď počasí na blížící se čtvrteční zatmění. Jsme rádi, že cyklón Ilsa se už vyřádil a opustil severozápadní Austrálii. Bohužel předpověď ukazuje na den zatmění v souostroví Lowendal Islands i tak docela silný vítr kolem 11 m/s, což je zhruba 45 km/h. Pro poloostrov, kde je v Exmouthu ubytovaný hlavní tým s Pavlem Štarhou a Shadií Habbal, je předpověď síly větru příznivější. Předpověď oblačnosti je na čtvrtek zatím dobrá, což je snad nejdůležitější.

Poslední úplně zatmění Slunce bylo pozorovatelné 4. prosince 2021 z Antarktidy, kde ovšem pozorování českým vědcům zhatilo špatné počasí. Za nebe bez mráčku se modlí i nyní: celý úkaz bude trvat pouhých 56 sekund v Exmouthu a 64 sekund na opuštěném ostrově v souostroví Lowendal Islands. Další šanci budou mít výzkumníci až za rok, 8. dubna 2024 pás totality zasáhne Mexiko, USA a Kanadu. Nejbližší úplné zatmění Slunce pozorovatelné přímo v Evropě nastane 12. srpna 2026 a bude možné ho pozorovat ve Španělsku nebo na nejzápadnějších výběžcích Islandu. Česká republika se dočká až 7. října 2135.

V Dampieru nás ve středu čeká zkušební nalodění a kousek plavby na lodi, která nás odveze na pozorovací místo. Poplujeme lodí ENRYBO KAE, její polohu můžete sledovat zde. Organizátoři místo původně plánovaných dvou malých lodí zařídili tuto jednu velkou. Má dvaadvacet metrů, pluje rychlostí 22 km/h, má dvě paluby a tedy i prostor, kde je člověk chráněný před živly. A má i záchod.

V den zatmění, tedy ve čtvrtek 20. dubna, lodí pojedeme na některý z ostrovů v souostroví Lowendal Islands zhruba 120 km daleko. Držte nám palce.

Zaujal vás seriál z expedice za zatměním Slunce? Můžete se těšit na jeho pokračování!

_______________________________________________________________________________________________

2. DÍL SERIÁLU EXPEDICE ZA ZATMĚNÍM, KTERÝ VYŠEL 14. 4. 2023

_______________________________________________________________________________________________

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? Popisuje v zápiscích z cest matematička Jana Hoderová z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně.

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”.

Bílé světlo vidíme 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.

Na ostrov si s Matějem povezeme výrazně skromnější zařízení, ale i tak uděláme v omezené míře experimenty, které znamenají získání dat alespoň v tom nezákladnějším rozsahu. Proč se vůbec plánujeme dostat šestihodinovou plavbou v 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 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.

Pás totality je 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Zaujal vás seriál z expedice za zatměním Slunce? Můžete se těšit na jeho pokračování!

_______________________________________________________________________________________________

1. DÍL SERIÁLU EXPEDICE ZA ZATMĚNÍM, KTERÝ VYŠEL 12. 4. 2023

_______________________________________________________________________________________________

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 v Indickém a Tichém oceánu a výzkumníci jej budou pozorovat v Austrálii. Jak expedice probíhá, popisuje v zápiscích z cest matematička 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, ale 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 ve 14:00 dobíhá krize z časového posunu a aspoň chvíli hibernujeme v křesílkách. Nabízejí nám, že nás odvezou na hotel, ale odmítáme, protože to není řešení.

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.

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.

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.

Zatmění Slunce 20. dubna 2023 Za zatměním Slunce 20. dubna 2023 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.

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 1 sekunda.

Postupně připojíme kamery k notebookům a napárujeme je se softwarem Pavla Štarhy. Hned při prvním připojení zjistil jednu drobnost, kterou musí přeprogramovat a tomu se věnuje kolem půlnoci na pokoji v hotelu.

Neděle 9. dubna

Třetí den v 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 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.

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.

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.

Zaujal vás seriál z expedice za zatměním Slunce? Můžete se těšit na jeho pokračování!

Více o Solar Wind Sherpas najdete na webu zde, snímky sluneční koróny od Miloslava Druckmüllera pak na jeho webových stránkách zde.