Úplné zatmění Slunce 11. července 2010: Pro pár minut do hlubokého Tichomoří

Úplné zatmění Slunce nastane v okamžiku, kdy Měsíc ve fázi novu zcela zakryje sluneční kotouč. Měsíc je totiž asi 400x menší než Slunce, ale k Zemi je přibližně 400x blíže. Díky této vskutku jedinečné vlastnosti můžeme úplný sluneční zákryt spatřit. Avšak měsíční dráha je oproti rovině ekliptiky (na které se pohybuje Slunce) skloněna o přibližně 5°, zatímco měsíční i sluneční kotouč na obloze zabírá jen půl úhlového stupně. Z toho důvodu nenastává úplné zatmění při každém novu, ale jen přibližně dvakrát za tři roky. Druhou velkou roli zde hraje aktuální vzdálenost Měsíce od Země, neboť je-li Měsíc dál od Země, nezakryje sluneční kotouč celý a jsme svědky tzv. prstencového zatmění. Dochází i k výjimečné situaci, kdy je Měsíc v době zatmění úhlově právě tak veliký jako Slunce a pozorovatelé na Zemi jsou svědky tzv. hybridního slunečního zatmění - v koncových partiích pásu na Zemi, kam dopadne měsíční stín, je zatmění prstencové, zatímco poblíž jeho středu je úplné.

Od okamžiku, kdy temný měsíční stín poprvé dopadne na zemský povrch, až do chvíle, kdy jej nenávratně opustí, uplynou přibližně 4 hodiny. Z pohybů Země a Měsíce kolem Slunce se dá snadno spočítat, že nejdelší úplné zatmění (sledované z jednoho místa na Zemi) může trvat kolem 7 a půl minuty. Zpravidla to je mnohem kratší doba - kolem 3 minut. Měsíční stín se totiž po Zemi sune ohromnou rychlostí - až 4000 km/h. Úplnému zatmění předchází (a po něm následuje) přibližně hodinu trvající částečné zatmění, při kterém temný měsíční kotouč postupně "ukusuje" ten zářící sluneční. Trasu, po které měsíční stín po Zemi putuje, astronomové nazývají "pás totality". Jeho šířka může být maximálně 270 km, ale zpravidla je to něco kolem 180 km. Jeho délka odvisí na poloze zatmění na Zemi (zdali k němu dochází poblíž rovníku, či naopak v polárních oblastech). Může dosáhnout přes 15 tisíc km. Ti šťastlivci, kteří jsou v době úkazu právě někde uprostřed tohoto pásu, jsou svědky zatmění. Lidé nacházející se mimo pás totality pak mohou spatřit jen částečné zatmění, které je o to menší, o kolik dál se nacházejí od zmíněného pásu. V některých částech na Zemi pak dané zatmění nenastane ani jako částečné.

Pakliže pozorovatel překoná všechny překážky (finanční i terénní), dostane se do pásu totality a počasí bude stát na jeho straně, spatří vskutku unikátní úkaz. Krátce před úplným zatměním se znatelně sešeří, nechápající příroda ulehne ke spánku a ze Slunce je vidět jen velmi úzký stříbřitý proužek nezakryté zářící sluneční fotosféry. To je nejjasněji zářící obálka Slunce, která nám dennodenně oslnivě svítí do očí při přímém pohledu do Slunce. V té době už Slunce obepíná slaboučký mlhavý prstýnek sluneční koróny - horké obálky Slunce, kterou jinak očima nikdy nespatříme. Fotosféra ji totiž spolehlivě svým jasem "přebije". Měsíc neúprosně zakrývá i zbytek fotosféry a ta pohasíná jako jeden třpytící se bod. Této fázi zatmění se proto lidově říká "diamantový prsten". Pár vteřin ještě pronikají poslední kapičky světla fotosféry nad nerovnostmi měsíčního povrchu (tzv. Bailyho perly) a nad nimi se rozprostírá tenká vrstva narůžovělé horké chromosféry. Při troše štěstí jsou po okraji Slunce rozloženy smyčky slunečních protuberancí. Na obloze se objevují planety a nejjasnější hvězdy. Pozorovatel je přímo v měsíčním stínu. Pokud se podívá okolo a má odkrytý obzor, kolem dokola je obloha podivně duhově zabarvená - podobně jako obzor za soumraku. Několik desítek kilometrů okolo něj je totiž zatmění jen částečné a Slunce tam svítí. Jen on je v zajetí tohoto mimořádného okamžiku. Celá scenérie však netrvá déle než několik málo minut.

Tohoto několikaminutového "okénka" využívají i sluneční vědci, kteří se snaží pochopit fyzikální procesy nad viditelným slunečním "povrchem". Zajímá je hlavně sluneční koróna, jejíž bezprostřední přechod do nižších vrstev sluneční atmosféry nikdy jindy v takové kvalitě pozorovat nelze. Velkou záhadou je například extrémní vzrůst teploty v koróně (v řádech miliónů Kelvinů) oproti nižším vrstvám sluneční atmosféry, který dokazuje především přítomnost třináctinásobně ionizovaného železa. Je více než jisté, že nemalou roli zde hraje proměnlivé magnetické pole Slunce. Velkou překážkou je pro vědce velmi krátká doba úkazu a extrémní dynamický rozsah jasů v koróně - jas vnitřní koróny nad sluneční chromosférou je přibližně milionkrát větší než jas okrajových periferií této záhadné obálky. Proto nelze úkaz jednoduše fotografovat na digitální fotoaparát (který má dynamický rozsah o tři řády menší) a je třeba pořizovat sekvence snímků různých expozic a tyto snímky následně nějakým vhodným způsobem poskládat. V tomto ohledu je mimořádným průkopníkem český profesor matematiky na VUT v Brně Miloslav Druckmüller se svou dcerou Hanou. Překážek i vědeckých cílů při pozorování slunečního zatmění je celá řada a nepochybně by to vydalo na samotný článek.

Průběh slunečního zatmění 11. července 2010

Plný měsíční stín se poprvé dotkne zemského povrchu v ranních hodinách nad obzorem jihozápadního Pacifiku. V našem středoevropském letním čase (SELČ)to bude ve 20 hodin a 18 minut. Stín poté putuje severovýchodním směrem přes jižní oblast Cookových ostrovů. V pásu úplného zatmění leží pouze exotická Mangaia, odkud bude zatmění pozorovatelné přibližně hodinu po východu Slunce (s délkou kolem 3 minut a 19 vteřin). Měsíční stín se velmi rychle přesune do centra atolové oblasti Francouzské Polynésie, odkud bude zatmění pozorovatelné kolem 20 hodin a 40 minut SELČ. Délka úkazu se tam bude pohybovat okolo 4 minut a 17 vteřin. Následně se stín přenese na oceán, kde ve 21 hodin a 33 minut SELČ dosáhne zatmění své maximální délky 5 minut a 20 vteřin. Ve 22 hodin a 11 minut SELČ se pak Slunce schová nad desítkami tisíc nadšenců nacházejících se na tajemném Velikonočním ostrově. Tady se délka zatmění bude pohybovat okolo 4 minut a 43 vteřin. Před západem Slunce se jedinečný úkaz odehraje velmi nízko nad obzorem v argentinsko-chilské Patagonii s délkou okolo 2 minut a 53 vteřin. Ve 22 hodin a 49 minut SELČ pak temný měsíční stín definitivně opustí zemský povrch.

Čeští vědci v pásu totality

Nejen do ostrovních destinací se vydávají také čeští astronomové, aby pozorovali a nafotografovali fyzikální procesy ve Slunci, především pak v horké koróně. Na Cookově ostrově Mangaia bude zatmění pozorovat Hana Druckmüllerová, která se svým otcem už od roku 1999 intenzivně pracuje na unikátním projektu zahrnujícím matematické zpracování digitálních fotografií sluneční koróny. Asistovat při pozorování jí bude Petr Horálek (v rámci VII. expedice SAROS). Hanin otec prof. Miloslav Druckmüller bude úkaz pozorovat na atolu v Tichomoří v rámci expedice americké profesorky Shadii Habalové. Věnovat se bude krom běžného fotografování tzv. bílé koróny i rozložení různě ionizovaného železa v bezprostředním okolí nižších vrstev sluneční atmosféry. Tento úkol vyžaduje užití speciálních filtrů a precizního nastavení všech užitých aparatur. Prof. Druckmüller ovšem toto pozorování neprovádí poprvé a navíc si k němu vytvořil vlastní postup i software. Největší překážkou proto bude možnost nepříznivého počasí.

Ve Francouzské Polynésii bude bílou korónu při zatmění snímat Jan Sládeček, a to ve stejném režimu a stejnými typy přístrojů, jako Hana Druckmüllerová, Petr Horálek i Miloslav Druckmüller. Protože jejich lokality budou dělit od okamžiku odehrávajícího se zatmění desítky minut, bude možné v případě příznivého počasí na všech stanovištích za užití stejných aparatur odhalit malé, ale dynamické změny ve struktuře sluneční koróny.

Do chilsko-argentinské Patagonie se vydává expedice úpické hvězdárny pod vedením Marcela Bělíka a Evy Markové, a to i přes velmi nízkou pravděpodobnost jasného počasí a extrémně malou výšku Slunce v době zatmění nad obzorem. Hlavním programem bude studium procesů v zemské atmosféře a vlastností tzv. zodiakálního světla (sluneční světlo rozptýlené na částicích meziplanetární hmoty v rovině ekliptiky) při úplné fázi slunečního zatmění.

Předpověď počasí

Tento graf ukazuje pravděpodobnost zataženého počasí po délce centrální linie pásu totality. Čím je hodnota pravděpodobnosti (na svislé ose) vyšší, tím menší je naděje ke spatření úkazu. Pravděpodobnost je spočtena podle klimatologické situace v těchto konkrétních místech za posledních několik desítek let. V rámci této pravděpodobnosti mají nejvyšší naději ke spatření pozorovatelé nacházející se ve Francouzské Polynésii - je zde 55% šance jasného počasí. O něco hůře jsou na tom Cookovy ostrovy, kde je naděje asi 45%. Podobně je na tom i Velikonoční ostrov, který byl z důvodu atraktivity již několik let předem zamluven (především americkými) cestovními kancelářemi a na datum zatmění byla proto jeho kapacita zcela zaplněna. Ostrov se tedy stal již dva roky před úkazem pro další vědecké expedice zcela nepřístupný. Výhodou Cookových ostrovů oproti Velikonočnímu ostrovu je, že úkaz tam nastává prakticky hodinu po východu Slunce, zatímco oblačnost se tvoří v tomto období zpravidla o něco později. Pakliže se tedy nebude držet oblačnost z předchozího dne, na Mangaie jsou šance o něco lepší. Naprosto katastrofální předpověď je pak udávána pro jih Argentiny a Chile, kde zatmění končí v tamních večerních hodinách. Pozorovatelům klimatické podmínky slibují jen 20% naději jasného počasí. Velkou překážkou je tam navíc extrémně malá výška Slunce během zatmění nad obzorem, což může mnohonásobně zhoršit i malá oblačnost, která se v důsledku vzdálenosti od pozorovatele u obzoru pohybuje velmi pomalu a vytváří mnohem hustší a neprůhlednější překážku, než kdyby byla se ztemnělým Sluncem vysoko nad obzorem.

Další úplné zatmění Slunce

Na následující úplné zatmění si budou muset astronomové i nadšenci počkat déle jak dva roky. Odehraje se až 13. listopadu 2012 a pozorovatelné z pevniny bude výhradně na severních australských poloostrovech. Tam dosáhne maximálního trvání jen málo přes 2 minuty. Z naší republiky si však budeme moci vychutnat částečné zatmění už příští rok, kdy 4. ledna v ranních a dopoledních hodinách Měsíc zakryje až 79 % slunečního průměru. Toto zatmění bude co do velikosti zakrytí slunečního kotouče největší nad územím České republiky až do roku 2026.

Další informace:
[1] Podrobné informace o zatmění (NASA, Fred Espenak)
[2] Informace o zatmění včetně podrobných mapek na Eclipse-chasers.com
[3] Informace a animace na Eclipse-online
[4] Klimatologická předpověď v pásu totality (Jay Anderson)
[5] Interaktivní Google mapa pásu totality (Xavier Jubier)

Zajímavé odkazy:
[1] Estetický a vědecký přínos zatmění
[2] Nejbližší zatmění Slunce a Měsíce nad územím České republiky
[3] Stránky Miloslava Druckmüllera, unikátní fotografie slunečních zatmění od roku 1980