Povídání o pozorování Slunce začneme klasickým, ale nikdy ne zbytečným upozorněním – NIKDY SE NEDÍVEJTE PŘÍMO DO SLUNCE A TO ANI POUHÝM OKEM ANI DALEKOHLEDEM. Možnosti jak BEZPEČNĚ pozorovat Slunce jsou popsány dále.
Slunce je z hlediska viditelnosti nejsnadnějším objektem pro nebeská pozorování. Je k dispozici každý den za jasného počasí, je i dalekohledem snadno nalezitelné a až na vyjímky období minimální aktivity jsou na něm vždy nějaké útvary k pozorování. Než začneme probírat způsoby pozorování a pozorovací prostředky, připomeňme si základní fakta.
Slunce je naší nejbližší hvězdou, je vzdálené průměrně 150 milionů kilometrů, právě 1 astronomickou jednotku (AU). Jeho střední průměr je 1.391.000 km, necelých 110 průměrů Země. Světlo ze Slunce na Zemi doletí za 8 minut. Slunce je složeno ze 70% vodíku, zbytek tvoří převážně hélium (28%) a stopově další prvky. Jeho stáří se odhaduje na 5 miliard let a předpokládá se, že ještě dalších 5-7 miliard zářit bude. V jádru Slunce probíhá při obrovských tlacích a teplotách přeměna vodíku na hélium, při které se uvolňuje nepředstavitelné množství světelné a tepelné energie, díky níž a dalším okolnostem vznikl život na Zemi. Sluneční aktivita, jejíž jedním z projevů jsou i sluneční skvrny kolísá v několika cyklech, nejznámější je 11ti letá perioda. Další podrobnější informace o Slunci lze nalézt v literatuře.
Cílem tohoto odstavce není strašit, ale upozornit na fakt, že při pozorování Slunce je třeba skutečně dbát zvýšené opatrnosti, před přiložením oka k okuláru raději dvakrát zkontrolovat, zda je vše jak má být a v případě dětí nejen zajistit stálý dozor, ale i odložit veškeré žertíky stranou – jde o zdraví.
Pořídili-li jste si dalekohled, jistě jste se setkali s několikerým upozorněním na to, abyste dalekohled nemířili na Slunce. Výrobci se snaží několika způsoby, většinou v návodu a dále buď nálepkou nebo visačkou na tubusu přístroje upozornit, že při přímém pohledu do Slunce dojde k poškození nebo zničení zraku. Ani pouhým okem není zdrávo se dívat přímo do Slunce a to ani při východu či západu Slunce, kdy jeho jas tlumen silnou vrstvou atmosféry, přes kterou se musí jeho záření prodrat.
Hlavním úkolem dalekohledu je shromažďovat více světla než pouhé neozbrojené oko. Slunce jako každá hvězda nevyzařuje pouze viditelné záření, ale mimo jiné i tepelné záření a dalekohled tedy shromažďuje i to. Pokud je tedy pohled prostým okem na Slunce velmi nepříjemný až bolestivý, pohled dalekohledem je pro lidské oko osudný. Dochází k nenapravitelnému poškození nebo zničení tohoto cenného smyslového orgánu. Nejmenší škodou je necitlivost zasažené části sítnice, horším případem je odchlípnutí sítnice a pochopitelně nejhorším je celková tepelná destrukce oka, ale pravděpodobně pouze blázen by si nechal oko u dalekohledu „uvařit“.
Na celém procesu poškození zraku je nejnebezpečnější fakt, že u většiny astronomických dalekohledů díky jejich průměru a tím i množství shromážděného světla a tepla je čas na způsobení takové škody kratší než je běžný reakční čas člověka – dojde k tomu dříve než byste si to uvědomili.
Pro výběr vhodné techniky pro pozorování Slunce si nejprve objasněme, co lze na Slunci vidět, čím pro nás může být zajímavé. Sluší se upozornit, že:
Povrch, který pozorujeme a v němž se odehrávají veškeré jevy, které můžeme pozorovat se nazývá fotosféra a je to ve skutečnosti pouze 300km neprůhledná silná vrstva plynu o teplotě 6.000°C.
Nejnápadnějšími útvary na Slunci jsou SLUNEČNÍ SKVRNY, tmavé flíčky na slunečním kotouči. Při pozornějším pohledu zjistíte, že skvrna má tmavší jádro (umbra) a ne tak tmavý okraj (penumbra). Budete-li je ukazovat někomu ze svého okolí, kdo se na Slunce dívá poprvé, setkáte se s připomínkou, že jde o smetí na okuláru. To lze jednoduše vyvrátit, zejména má-li Váš dalekohled jemné pohyby – stačí jemně pohnout dalekohledem. Skvrny se hýbou spolu se slunečním diskem. Nebudeme zde popisovat mechanismus jejich vzniku, to přenecháme studiu literatury. Fakticky jde o cca 1.500°C chladnější místa na bouřlivém povrchu Slunce, která se díky kontrastu teplot jeví tmavší než cca 6.000°C teplé okolí. Skvrny se vyskytují buď samostatně nebo ve skupinách a na základě počtu skvrn a jejich skupin se určuje tzv. relativní číslo, jeden z parametrů charakterizujících sluneční aktivitu.
Dalším útvarem či jevem jsou FOKULOVÁ POLE. Nejsou tak nápadná jako sluneční skvrny. Jde o světlejší útvary, lépe viditelné spíš u okraje slunečního disku. Na rozdíl od skvrn jde o žhavější, teplejší výstupné proudy na povrch Slunce. Jde o mnohdy rozsáhlé oblasti se síťovou strukturou. Pro jejich pozorování je dobré, nikoliv však nezbytné použít navíc další filtr, zvyšující kontrast obrazu (např. Baader Kontrast Booster nebo Baader Solar Continuum).
GRANULACE je poslední jev pozorovatelný těmi jednoduššími prostředky. Na její spatření je třeba alespoň průměrných pozorovacích podmínek, tedy nepříliš velké vlnění vzduchu (viz pozorovací podmínky). Jde o jemné „zrnění“ slunečního povrchu opět způsobené „běžným“ střídáním vzestupných a sestupných proudů na povrchu Slunce.
PROTUBERANCE je jev pozorovatelný již pouze vyspělejší technikou. Jde o výtrysky hmoty - plazmy ze slunečního povrchu. Vyskytují se v blízkosti „poruch“ na slunečním povrchu tedy v okolí slunečních skvrn či fokulových polí. Vyvržená hmota se vrací a padá zpět podél magnetických siločar na povrch Slunce a vytváří tak podle úhlu pozorování krásné oblouky. Životnost protuberance je od několika desítek minut až po dny. FILAMENT je potom název pro průmět protuberance na sluneční disk. Filamenty jsou pozorovatelné také pouze v H-alfa dalekohledu.
ERUPCE je v principu shodný jev, pouze rychlost celého jevu je vyšší – v řádu minut. Některé erupce jsou tak mohutné, že vyvržená hmota překročí únikovou rychlost z povrchu Slunce a rozplývá do okolního prostoru. Nastane-li silnější erupce ve směru k Zemi, v průběhu několika málo dní se to projeví ve formě magnetických bouří, polárních září a dalších průvodních jevů na Zemi.
Jde o způsob nepřímého pozorování, tedy nepozorujeme Slunce přímo v dalekohledu, ale necháme jeho obraz promítnout dalekohledem na stínítko. Toto pozorování má několik výhod: není třeba žádný filtr,
Závěrem stručného povídání o projekci jen jeden vzorec, udávající vzdálenost stínítka od okuláru. Ve vzorci jsou:
S - požadovaný průměr Slunce na stínítku
f - ohnisková vzdálenost projekčního okuláru
D - velikost Slunce v ohnisku (přibližně platí D=1/100 ohniskové vzdálenosti dalekohledu).
Pro zakreslování slunečních skvrn metodou projekce jakožto systematickou činnost ke zjišťování sluneční aktivity jsou zavedeny dvě velikosti šablon a to sice pro dalekohledy s průměrem 50 až 100mm šablona o průměru kotouče 11cm a pro dalekohledy větší než 100mm šablona 15cm. Pro velikost Slunce na stínítku 110mm a dalekohled s ohniskem např. 1200mm a projekční okulár 20mm tedy platí pro vzdálenost stínítka od okuláru A:
A = S x f / D = 110 x 20 / 12 = 183mm
Nedá mi nezmínit možnost pozorování resp. spíše nepozorování Slunce okulárovým filtrem. U některých levnějších typů dalekohledů je v příslušenství přibalen i okulárový filtr na pozorování Slunce. Je šroubovací do okuláru a má zajistit bezpečné pozorování Slunce. V žádném případě bych pozorování tímto filtrem neriskoval. Jeho umístění v blízkosti ohniska dalekohledu si přímo říká o tepelnou destrukci a pak již shromážděné světelné i tepelné záření má volnou cestu k sítnici viz kapitola HLAVNÍ JE BEZPEČNOST. Pokud se již rozhodnete dobrovolně riskovat svůj zrak, nepokoušejte se o to u dalekohledu s průměrem větším než 60mm neboť tam pravděpodobnost tepelné destrukce filtru hraničí s jistotou.
Mezi amatéry nejrozšířenější zejména díky cenové dostupnosti jsou dnes objektivové filtry. Používají se buď skleněné nebo fóliové, ale plní stejnou funkci – v celé viditelné a částečně i neviditelné oblasti spektra tlumí záření Slunce na vstupu do dalekohledu. Výsledkem je příjemný a bezpečný obraz Slunce v okuláru.
Filtr je upevněn v objímce a umísťuje se před objektiv dalekohledu. Díky tomuto umístění je filtr vhodný pro všechny typy dalekohledů bez rozdílu konstrukce či velikosti objektivu. Při vlastní konstrukci filtru (zejména fóliového) a při jeho upevnění před objektiv je třeba věnovat pozornost jeho dostatečně pevnému připevnění, aby se samovolně, větrem atp. neuvolnil s následky viz kapitola HLAVNÍ JE BEZPEČNOST. Skleněné filtry jsou díky technologii, materiálům a nárokům na přesnost dražší a jsou známé jako chromové filtry (nezaměňovat s chromosférickými). Jde o přesně rovinné optické sklo, které má nanesenu chromovou (odtud název) nebo hliníkovou vrstvu tlumící sluneční záření a je usazeno v kovové objímce pro konkrétní průměr tubusu dalekohledu.
Fóliové filtry jsou naopak tvořeny velmi tenkou nosnou fólií, na které je opět nanesena nejčastěji hliníková vrstva tlumící sluneční záření. Výhodou fóliových filtrů je jejich cenová dostupnost i při velkých průměrech dalekohledů a nenáročnost vlastní konstrukce objímek na dalekohled. Dnes klasickým zástupcem fóliového filtru je velmi populární výrobek německé firmy Baader Planetarium GmbH. Astro Solar Safety film - fólie, nahrazující starší mylarové fólie a zatím nenacházející konkurenci.
Na tomto místě je vhodné zmínit dva pojmy, se kterými se možná setkáte i u jiných než slunečních filtrů – jedním je propustnost (Transmission – T) udávaná v procentech a druhým optická hustota (Density - D, v případě neutrální tj. v celém spektru rovnoměrné – Neutral Density - ND). Vztah mezi nimi je exponenciální funkce (pro D=3 - T=0.1%, pro D=4 – T=0.01%, pro D=5 – T=0.001% atp.). Filtry s D=3 až 4 jsou vhodné pro fotografické účely, více světla umožňuje kratší expoziční časy a vyšší kontrast, naopak pro vizuální pozorování jsou nevhodné až nebezpečné. Filtry s D=5 jsou klasické filtry pro vizuální pozorování.
Na závěr opět jedno UPOZORNĚNÍ – nepokoušejte se nahradit profesionální řešení amatérskými pokusy se začouzeným sklíčkem, svářecími skly, exponovaným filmem nebo vyřazenými disketami jako náhražkou za objektivový filtr. Tyto materiály:
Pro pozorování povrchových jevů se zejména na hvězdárnách setkáte s tzv. Herschelovým hranolem. Toto řešení není mezi amatéry běžné, má jistá úskalí a to nejen v ceně. Je vhodné opět spíše pro refraktory (tj. čočkové dalekohledy). Jako „reduktor“ slunečního záření se používá speciální pentagonální hranol, umístěný před okulárem. Jeho konstrukce cca 90% záření propouští mimo hranol, cca 9.8% pohlcuje speciálně navržený optický materiál hranolu, řádově setiny procenta se ztrácí v dalších odrazech na stěnách hranolu a cca 0.16% je propuštěno k okuláru. To je pro vizuální pozorování stále příliš, tedy součástí dodávky hranolu je/jsou ještě další většinou šedý nebo dvojice polarizačních filtrů dávající výslednou požadovanou propustnost okolo T=0.001% (D=3). Vzhledem ke konstrukci, náročnosti výběru materiálu, zpracování hranolu a přítomnosti filtrů jde o poměrně drahé řešení. Jednou z firem nabízejících toto řešení je firma Baader Planetarium ve spolupráci s Zeissovými závody. Stejně jako v případě objektivových filtrů lze pozorovat zejména sluneční skvrny, fokulová pole a za dobrých podmínek i granulaci.
Při pozorování úplného zatmění Slunce si lze všimnout, že jsou vidět mnohé úkazy na okraji zakrytého slunečního disku – ať již korona samotná tak protuberance či erupce. Na stejném principu je konstruován speciální sluneční dalekohled – koronograf.
Základem je opět čočkový dalekohled do jehož ohniska je umístěn zástin, jakoby umělý Měsíc simulující zatmění Slunce. Před objektivem je umístěn speciální červený a infračervený filtr, který odstraní okolo 90% světelného a tepelného záření a propouští pouze červenou část spektra. Za zástinem je umístěn další červený filtr tzv. H-alfa filtr, ještě více redukující „přebytečné“ sluneční záření a výrazně tak zviditelňující právě povrchové jevy.
Zatím všechny dříve uváděné techniky pokud používaly filtry, potom takové, které redukovaly sluneční záření v podstatě rovnoměrně v celém rozsahu viditelného záření (cca 400 až 680nm). Koronograf používá výrazně červené filtry, tedy takové, které propouští zejména červené světlo v okolí záření čáry vodíku - H-alfa (656.3nm). Objektivový filtr bývá širokopásmový okolo 40 až 80nm navíc blokující i tepelné (infračervené) záření, okulárový filtr, redukující záření na oku přípustnou mez je u koronografu buď o šířce pásma 0.6nm (6 Angstemů), nebo 0.15nm (1.5 Angstremu). Oba filtry musí být velmi kvalitního optického provedení a tudíž i poměrně drahé.
Další nesnází koronografu je fakt, že vzdálenost Země od Slunce se v průběhu roku mění a tím se mění i zdánlivý průměr Slunce. Aby přístroj fungoval správně, je třeba aby zástin Slunce byl co nejpřesnější. Zástin je umístěn přesně v ohnisku dalekohledu, kde teploty překračují 1.000°C. Proto musí splňovat následující požadavky – musí být napočítán přesně na ohniskovou vzdálenost použitého dalekohledu, musí být snadno přístupný pro výměnu, musí jich být celá sada pro jednotlivá období roku podle vzdálenosti Země – Slunce (6-12 kusů) a musejí být vyrobeny z tepelně stálého a odolného materiálu, povětšinou ze slitin wolframu.
Neposlední podmínkou úspěšného použití koronografu je i dobrá, bytelná montáž a přesné vedení dalekohledu za Sluncem. Pohled do správně seřízeného koronografu je fascinující divadlo. V řádu minut je obraz dynamický tj. pozorované protuberance a erupce se v čase mění. Relativní složitost a cena zařízení jej však předurčuje zejména pro hvězdárny a vášnivé amatéry, disponující pevnou pozorovatelnou s dostatečně přesně ustavenou montáží a hodinovým strojem.
Koronograf je vlastně historicky předcházející a speciální verzí H-alfa dalekohledu. Základem H-alfa dalekohledu může být v principu jakýkoliv dalekohled, který je opět opatřen na vstupu tedy před objektivem tzv. energetickým filtrem – červeným a infračerveným filtrem, který propouští pouze užší část červeného spektra z viditelného záření a v okulárové části následuje filtr s velmi úzkým pásmem propustnosti okolo čáry H-alfa (656.3nm) a to mezi 0.03 a 0.1nm (0.3 až 1 Angstrem). Právě v této oblasti je nejlépe viditelná většina pozorovatelsky vděčných útvarů. Platí, že čím širší pásmo propustnosti, tím lépe jsou vidět útvary po obvodu Slunce, naopak čím užší pásmo propustnosti, tím lépe jsou vidět útvary na povrchu Slunce (na disku).
Vzhledem k přesnosti a technologické náročnosti výroby jak optických prvků (planparalelních skel) tak tenkých vrstev, definujících propustnost dané části spektra jde vesměs o velmi drahé přístroje, do nedávna zdánlivě amatérům a laikům nedostupné. Zvyšující se výroba a zvládnuté technologie však cenu pomalu tlačí dolů.
H-alfa dalekohledem lze pozorovat jak strukturu slunečních skvrn tak fokulová pole a granulaci v daleko kontrastnějším podání. Na okraji disku vyniknou jak protuberance tak erupce. Ty však lze pozorovat i na povrchu Slunce (na disku) v podobě tmavých čar táhnoucích se v okolí skvrn tzv. filamentů. Kdo je nadšen pozorováním vesmíru mi jistě dá za pravdu, že pohled H-alfa dalekohledem je skutečnou lahůdkou a fascinující podívanou na naší životodárnou hvězdu.
Naše firma nabízí systém H-alfa dalekohledu aplikovatelný jak pro refraktory tak katadioptrické systémy. Jde o filtr Solar Observer. Částmi takového dalekohledu jsou:
Jednoznačnou výhodou systému je jeho aplikovatelnost na téměř jakýkoliv dalekohled, stačí pouze měnit vstupní energetický filtr podle velikosti dalekohledu. U katadioptrických systémů např. Schmidt-Cassegrain nebo Maksutov-Cassegrain lze přesně napočítat zastínění tak, aby nebylo nutno vůbec použít telecentrický systém k dosaženi f/30. Např. dnes již klasický Celestron 11“ (280/2800mm) lze použít ve spojení s CERF filtrem o průměru 90mm (f/31). Mírným handicapem je právě světelnost f/30, která předurčuje systém zejména pro pozorování detailů při velkých zvětšeních. Použitelnost systému je od f/25 do f/45.
Solar Observer se dodává ve třech provedeních dále dělených dle šířek pásma propustnosti. Základní optická, ale i cenová odlišnost je dána průměrem H-alfa filtru. Základní verse má filtr o průměru 21mm, což znamená že při poměru f/30 vykreslí celý sluneční disk dalekohled s výsledným ohniskem d o 1.800mm. Verse Advanced používá filtr o průměru 25mm, což znamená, že při dodržení f/30 zobrazí celý sluneční disk dalekohled s celkovou ohniskovou vzdáleností do 2.200mm. Verse Research je vybavena filtrem o průměru 32mm a zobrazení celého disku zajistí soustava s výsledným ohniskem až 2.700mm. Cena jednotlivých versí se liší při stejném šířce pásma propustnosti cca 2x.
Kdož jste dočetli až sem, doufám, že jsme Vám pomohli zorientovat se v možnostech pozorování Slunce. S podrobnějšími dotazy se na nás můžete obrátit telefonicky 284 820 939, e-mailem celestron@celestron.cz nebo nás navštívit osobně - jsme jen minutku od metra "B" Hloubětín.
Praha 17.7. 2005, Jan Zahajský
Úvodní stránka
Kompletní sortiment
Kontakt a Info
Novinky
Triedry
Pozorovací dalekohledy
Astronomické dalekohledy
Příslušenství
Astrofotografie
Mikroskopy
Pojmy a rady
Recenze
Galerie
aktualizace:
14. 06. 2012
produktů:
6284