Slunce > Návod na pozorování > Návod na pozorování Slunce

Mají ještě smysl amatérská pozorování sluneční fotosféry?

Výše uvedená otázka se tu a tam řeší na setkáních „pozorovatelsky“ a „slunečně“ zaměřených astronomů amatérů a dost často vyznívají (alespoň dle mé omezené zkušenosti) závěry takovýchto debat dost pesimisticky. Silně pesimistický výrok na toto téma zazněl rovněž při přednášce o slunečních skvrnách na říjnovém slunečním semináři ve Valašském Meziříčí. Vzhledem k tomu, že stejně pesimistický názor lze najít i v internetové verzi „Návodu na použití vesmíru“ a že téměř doslova zazněl i na jednom z minulých setkání MHV, myslím, že stojí za to pokusit se rozebrat odpověď na uvedenou otázku poněkud podrobněji.

Wolf
Johann Rudolf Wolf
švýcarský astronom

Klasická „amatérská“ činnost spojená s pozorováním sluneční fotosféry spočívá v určování tzv. Wolfova relativního čísla, což je, jak všichni jistě víme, zdánlivě jednoduchá záležitost spočívající v určení počtu skupin (g) a počtu jednotlivých skvrn (f) na slunečním disku a ve výpočtu hodnoty Wolfem zavedeného indexu v podobě
k.(f + 10g)
(k je tzv. korekční faktor mající za úkol zohlednit pozorovací podmínky, kvalitu přístroje a zkušenosti pozorovatele). To je zdánlivě naprosto triviální záležitost (ten, kdo to opravdu zkusil, ovšem ví, že ta jednoduchost je pouze zdánlivá) a na první pohled by se mohlo zdát, že v době umělých družic opravdu postrádá smysl. Relativní číslo trpí navíc mnohými neduhy a vyvstává tedy otázka, zda by nebylo „rozumnější“ nahradit je zcela nějakým objektivnějším indexem jako je například hodnota radiového toku na vlnové délce 10,7cm atp.

Wolfovo číslo slunečních skvrn
Wolfovo číslo slunečních skvrn od roku 1750

Výše položená otázka se nám tedy rozpadá hned na dvě dílčí otázky a to:

  1. má Wolfovo relativní číslo jako index sluneční aktivity stále ještě smysl?
  2. mají amatérské příspěvky k jeho pozorování smysl?

Zevrubná odpověď na první otázku by zabrala více místa, než je tento článek schopen poskytnout. Podstatné je asi to, že se jedná o nejstarší a jediný dostatečně dlouhodobě určovaný index sluneční aktivity, který nám opět jako jediný umožňuje studovat dlouhodobé trendy sluneční aktivity a jako takový jej potřebujeme i nadále a to i se všemi jeho „neduhy“ jako je například jeho „nespojitost„ při nízké aktivitě atp. Jeho potřebu velice hezky demonstruje „poplach“, který zavládl v komunitě slunečních astronomů na konci osmdesátých let, když se proslechlo, že nový ředitel hvězdárny v Zürichu prof. Stenflo připravuje radikální změnu pracovní náplně hvězdárny, která mimo jiné spočívala také v tom, že dojde k ukončení programu určování tzv. Zürišské řady relativních čísel. Vedení hvězdárny bylo doslova zavaleno horou dopisů žádajících pokračování v programu a dokonce i valné shromáždění COSPARu přijalo rezoluci žádající totéž (viz COSPAR Information bulletin č. 82, Srpen. 1978, str. 25). V důsledku tohoto „poplachu“ začalo vedení zürišské hvězdárny velice aktivně hledat pracoviště, které by v programu určování relativních čísel pokračovalo a volba padla na Brusel, kde vznikl v roce 1981 tzv. SIDC (Sunspot Index Data Center), který dostal za úkol v určování relativního čísla pokračovat v podobě nyní již tak zvaného mezinárodního relativního čísla Ri. Došlo při tom také ke změně metodiky v určování relativního čísla a právě v této nové metodice je ukryta odpověď na druhou z výše uvedených dílčích otázek.

Číslo slunečních skvrn
Denní (žluté), měsíční (modré) a proložené měsíční (červeně) číslo slunečních skvrn od roku 1994.

Původní zürišské relativní číslo se totiž určovalo ručně, což vedlo k preferování tzv. „primary observers“, což znamenalo, že tzv. provizorní relativní číslo se určovalo na základě pozorování pouhých tří stanic (Zürich, Locarno a někdy Arosa – tyto tři stanice pokrývaly v průměru 320 dnů v roce). Ve dnech, kdy žádná z těchto stanic nepozorovala, zaskakovala stanice v Istambulu. Nebyla-li k dispozici ani data z Istambulu, doplňovala se řada provizorních čísel interpolací. Definitivní relativní čísla vznikala na základě měsíčních hlášení dalších cca 25 stanic a to tak, že nejprve se doplňovaly původně interpolované hodnoty a poté se původně stanovené provizorní číslo korigovalo na základě porovnání výše zmíněných primárních stanic s pozorováním z dalších cca 6 nejkvalitnějších stanic (vyhodnocovala se stabilita k za posledního půl roku). Šance běžného (neřku-li nového) pozorovatele, že vstoupí do tohoto procesu, byla tudíž minimální.

S přechodem k mezinárodnímu relativnímu číslu se situace dramaticky změnila! Celý proces se totiž silně „zdemokratizoval“. Postupně se smazává rozdíl mezi provizorním a definitivním relativním číslem. Provizorní číslo se totiž nyní určuje naprosto stejnou metodou jako číslo definitivní s tím, že je určováno pouze na základě pozorování z těch stanic, které zašlou svá data dostatečně rychle, aby byly k dispozici první den následujícího měsíce. Definitivní číslo se určuje na základě hlášení dorazivších v průběhu následujícího čtvrt roku. S přechodem prakticky všech zúčastněných stanic (v současné době je jich více jak 85 z 26 zemí) na posílání dat přes internet se tak z provizorního čísla stává postupně číslo definitivní. Co je skutečně podstatné, je ta skutečnost, že do zautomatizovaného procesu určení Ri nyní vstupují všechna data, která jsou v daném okamžiku k dispozici.

Sluneční skvrny
Ukázka slunečních skvrn z roku 2001

Celý proces vypadá ve stručnosti následovně. Je rozdělen do dvou kroků. V prvním kroku se nejprve položí koeficient k pro stanici Locarno roven hodnotě 0,6 (z minulosti je známo, že Locarno má velice stabilní pozorovací podmínky a že se denní hodnoty k v minulosti vůči zürišskému relativnímu číslu prakticky neměnily – tím je zajištěna návaznost na původní zürišskou řadu relativních čísel) a na základě této hodnoty k se spočítají relativní čísla pro Locarno. Poté se pro každou ze zpracovávaných stanic spočítají denní hodnoty k pro jejich „surová“ relativní čísla vůči relativnímu číslu Locarna a určí se rovněž průměrná měsíční hodnota z takto určených denních hodnot k pro příslušnou stanici. Z takto získaných dat se pak zkonstruuje rozdělení odchylek denních hodnot k a měsíčního průměru k pro příslušnou stanici. Pro toto rozdělení se spočítá směrodatná odchylka a data ze dnů, kdy se denní hodnota k liší od průměru o více než dvojnásobek směrodatné odchylky, se z dalšího zpracování vyřadí. Tímto způsobem se vyřadí ze zpracovávaných dat náhodné odchylky způsobené „úlety“ v pozorovacích podmínkách či v činnosti pozorovatele. Celý proces se opakuje až do chvíle, kdy již není co vyškrtávat.

Předchozím způsobem „vyčištěná“ data pak přejdou do druhého kroku zpracování. V něm se již pracuje s vlastními relativními čísly (stanovenými s příslušnými denními hodnotami k z prvního kroku) a provizorní (resp. definitivní) relativní číslo se počítá iteračně jako robustní aritmetický průměr ošetřený opět na velké náhodné odchylky (hodnoty vzdálené více jak jednu směrodatnou odchylku od průměru se do dalšího iteračního kroku nezapočítávají). Případy téměř nulové aktivity se řeší poněkud jiným způsobem. Zde se počítá relativní číslo jako průměr z dat od stanic s nenulovými hodnotami g a k v případě, že alespoň tři stanice vykazují hodnoty rozdílné od nuly. U ostatních stanic se v tomto případě předpokládá, že nulovost dat vznikla v důsledku špatných pozorovacích podmínek či náhlého „oslepnutí“ pozorovatele.

Předpověd slunečních skvrn
Předpověď vývoje slunečních skvrn pro cyklus 23-24

Z výše uvedeného je zřejmé, že od roku 1981 jsou do určování mezinárodního relativního čísla zahrnuty všechny zúčastněné stanice a že toto číslo je určováno dobře zdůvodněnou statistickou metodou. A protože kvalita výsledků jakékoliv statistické metody roste s rozsahem souboru (tj. s počtem „bodů“), který je k dispozici, platí zde, že také mezinárodní relativní číslo je tím kvalitnější, čím více stanic se na jeho určování podílí. A to je v zásadě hledaná odpověď na otázku z názvu tohoto příspěvku. Každé solidní pozorování sluneční fotosféry (ať již pochází od profesionálů či amatérů) tedy přispívá ke zkvalitnění historicky nejdelší řady tohoto slunečního indexu. Ve výše uvedeném smyslu tedy může mít amatérské pozorování sluneční fotosféry v současnosti výrazně větší hodnotu a smysl než kdykoliv v minulosti.

Struktura slunce
Struktura Slunce s vyznačenou fotosférou

Dokladem právě uvedeného je i to, že z výše zmíněných více jak 85 stanic, které přispívají k určování mezinárodního relativního čísla, je pouhých 34 % profesionálních. Ale abychom zase nebyli přespříliš optimističtí. Jedno pozorování za rok zaslané do Bruselu pochopitelně nestačí. Podmínkou pro zařazení do pozorovací sítě je mít v dlouhodobém průměru alespoň deset pozorování za měsíc, žádný měsíc bez pozorování a rozumně stabilní kvalitu pozorování v závislosti na kvalitě obrazu.

Webová stránka SIDC je www.sidc.be nebo sidc.oma.be. Tam se dozvíte veškeré informace o této organizaci, která v současné době zajišťuje archivaci a zpracování pozorování sluneční fotosféry. A na závěr ještě dvě e-mailove adresy pro případné dotazy a eventuálně i pro vyjádření zájmu o spolupráci: sidctech (at) oma.be; hochedez (at) sidc.be. Pro příjem dat mají speciální www stránku, ale ta je pro normální příchozí zaheslována. Heslo lze získat v okamžiku, kdy se pozorovatel stane spolupracující stanicí.

L. Hejna - lhejna (at) asu.cas.cz

© 2007–2018 Hvězdárna v Rokycanech a Plzni. Všechna práva vyhrazena.
Hvězdárna v Rokycanech a Plzni, Voldušská 721/II, 337 11 Rokycany