Sadržaj poglavlja Kada, čime i gde posmatrati Sunce


Kako posmatrati Sunce

Pojave u Sunčevoj atmosferi se mogu registrovati na više načina. U astronomiji je razrađeno nekoliko metoda i postupaka za prikupljanje informacija o Suncu. Njihov izbor zavisi od cilja posmatranja, instrumenta, prateće opreme, mogućnosti obrade podataka... U amaterskoj praksi najčešće su zastupljeni: vizuelno posmatranje, ucrtavanje detalja Sunčeve površine i fotografisanje Sunca.

Vizuelna posmatranja

Sunce se može vizuelno posmatrati direktno kroz teleskop, uz mere zaštite očiju ili projektovanjem na ekran. Vizuelnim posmatranjem se mogu registrovati Sunčeve pege, fotosferske fakule, granule, snažnije erupcije (vrlo retko i samo u određenoj fazi razvoja). Za vreme pomračenja Sunca, mogu se videti hromosfera, protuberance i korona. Posebnu pažnju treba obratiti pravilnom izboru okulara. Pri posmatranju se prvo koriste mala uvećanja (20-50 puta) kako bi u vidnom polju teleskopa bio ceo Sunčev disk. To omogućuje brzo i pregledno sagledavanje rasporeda i broja pega i fakula na Suncu. Za detaljniju analizu koriste se veća uvećanja (50-200 puta). Upotreba okulara sa velikim uvećanjem omogućuje uočavanje sitnih detalja, ali se pri tom kvari kvalitet slike u teleskopu. Zato treba koristiti ono uvećanje koje pri datim atmosferskim uslovima daje najkvalitetniju sliku.

Vizuelna posmatranja su jednostavna, obično kratko traju, a obrada podataka je brza. Obradom podataka prikupljenih vizuelnim posmatranjima mogu se odrediti vrednosti dva pokazatelja Sunčeve aktivnosti: Volfov broj i broj fakula. Vizuelnim posmatranjem nije moguće odrediti koordinate detalja u fotosferi, otežana je klasifikacija pega i fakula, i ne može se pouzdano pratiti dinamika razvoja grupa pega.

Grafički postupak

Ucrtavanjem detalja Sunčeve fotosfere stvaraju se dodatne mogućnosti za dublju analizu pojava na Suncu. Ovim postupkom se lik Sunca projektuje na ekran i ucrtavaju detalji na kružni šablon. Ako se uporedo sa ucrtavanjem vrše i vizuelna posmatranja (slika desno), može se sakupiti bogat i koristan posmatrački materijal, čijom se analizom mogu odrediti:

- indeksi Sunčeve aktivnosti, površina pega i fakula,
- heliografske koordinate detalja sa tačnošću od 1ş,
- dinamika razvoja grupa pega i fakula,
- klasa pega i fakula.

Grafički postupak zahteva ukupno više vremena za rad nego vizuelno posmatranje, posebno u godinama pojačane aktivnosti. Nedovoljna tačnost ucrtavanja (oko 1ş) ne omogućava praćenje sopstvenog kretanja pega. Mogućnost primene ovog postupka smanjuje se sa povećanjem oblačnosti i čestine i jačine vetra tokom godine.

Posmatranje Sunca na ekranu
Kombinacija vizuelnog i grafičkog postupka posmatranja
Pored durbina je autor (Moravci 1978. godine)

Pege i fakule se ucrtavaju na kvalitetnom papiru. Pre posmatranja na papir se nacrta (ili fotokopira) kružnica na koju se projektuje disk Sunca. Veličina kružnice uslovljena je postupkom obrade posmatračkog crteža i karakteristikama instrumenta. Najbolje je da kružnica ima prečnik od 10 cm, pošto isti prečnik ima većina mreža za određivanje koordinata. U slučaju posebnih posmatranja (struktura senke i polusenke, sjajni mostovi) može se koristiti šablon većeg prečnika. Prečnik reprodukcije d je određen uvećanjem teleskopa u, žižnom daljinom okulara f i rastojanjem a projekcionog ekrana od okulara i izračunava se pomoću sledeće formule (35; 56):

Formula 1
(1)

gde su a i f izraženi u centimetrima. Karakteristike instrumenta određuju gornju granicu prečnika šablona: veličina prečnika d Sunčevog lika na ekranu ne sme biti veća od dvostrukog prečnika objektiva. Ukoliko bi prečnik reprodukcije bio veći, to bi dovelo do slabljenja sjaja slike i gubitka kontrasta detalja i smanjilo mogućnost uočavanja sitnih detalja.

Ucrtavanje Suncevih pega
Ucrtavanje pega na projekcionom ekranu
Pored teleskopa je Sladjana Milenova iz Surdulice (Vlase, 1984.)

Ukoliko je ekran pričvršćen za instrument i obezbeđeno praćenje, papir sa kružnicom se učvršćuje na ekran. Kada je ekran odvojen od teleskopa (slika levo), rukom se prati kretanje Sunca po ekranu. Dok se ucrtavaju detalji, šablon i lik Sunca moraju se u potpunosti poklapati. Za ucrtavanje se koristi meka grafitna olovka, kako bi se eventualne greške pri ucrtavanju lakše otklonile. Olovka mora biti oštra kako bi se ucrtali što sitniji detalji i konture pojava na Suncu. Veće pege se ucrtavaju tako što se oblast senke zacrni, a oblast polusenke samo ovlaš osenči.
Početnicima veliki problem predstavlja uočavanje sitnijih pega i fakula. Da bi se ova početnička slabost otklonila treba se koristiti sledećim postupcima koji su plod praktičnog iskustva:

1. Ukoliko se Sunce posmatra sistematski, treba pogledati položaj svih pega na prethodnom crtežu i uporediti ga sa položajem pega u trenutku posmatranja. Pege na crtežu načinjenom pri prethodnom posmatranju treba tražiti na mestu koje je pomereno ka zapadu za ugao a koji se dobija iz formule:

a = 13o,2 x n
(2)

gde je n - broj dana proteklih od tog posmatranja. Ovaj postupak olakšava uočavanje sitnijih pega, ako u međuvremenu nisu nestale ili zašle za zapadni rub Sunca.

2. Ako je kvalitet papira na kome se posmatraju i ucrtavaju detalji loš, sitne pege i fakule se neće videti. U tom slučaju se uzme novi papir u ruku, stavi u ravan projekcionog ekrana i rotira ili pokreće levo-desno. Na taj način se nehomogenosti na statičnom papiru (učvršćenom na ekran) privremeno gube, pa se mogu uočiti i najsitniji detalji. U tom cilju ne sme se drmati teleskop, jer je efekat isti kao kad se posmatraju zvezde durbinom bez montaže i postolja.

3. Kada se, zbog loših atmosferskih uslova, sitni detalji ne vide, ekran treba primaći okularu na približno polovinu normalnog rastojanja. Disk Sunca će se smanjiti, ali će se povećati sjaj i kontrast. Ako se uoči neka pega ili fakula ekran se vraća na prvobitno rastojanje i ucrtava.

U cilju određivanja heliografskih koordinata pega i fakula, odmah posle ucrtavanja detalja određuje se pravac dnevnog paralela (slika desno). Za to treba izabrati jednu, po mogućnosti sitniju, usamljenu pegu. U trenutku kada se ucrtane pege na papiru potpuno poklope sa likom Sunca, praćenje se zaustavlja, i dok se projekcija kreće po ekranu, ucrta se 10-15 različitih položaja izabrane pege. Određivanje dnevnog paralela i orijentacija Sunčevog lika dovršavaju se neposredno pre određivanja koordinata.

Prilikom ucrtavanja ocenjuje se kvalitet slike na ekranu, popunjava dnevnik posmatranja, klasifikuju pege i fakule. Ukoliko se koristi klasifikacija po Šaronovu, pege je moguće klasifikovati još tokom posmatranja, a ako se koristi Ciriška klasifikacija, potpuno klasifikovanje je moguće uraditi tek u kasnijoj fazi obrade, kada se odrede apsolutne dužine grupa.

Fotografisanje Sunca

Fotografisanje Sunca ima više prednosti u odnosu na vizuelno posmatranje i grafički postupak. Tokom godine može se sakupiti više snimaka nego crteža i podataka dobijenih vizuelnim posmatranjima, jer se Sunce može fotografisati i pri delimično oblačnom nebu, u kratkim intervalima kada je Sunce između oblaka, što je kod prethodna dva postupka daleko teže. Kod fotografisanja su subjektivne greške manje izražene jer je film objektivan dokumentacioni materijal koji se može podvrgnuti raznovrsnim analizama. Koordinate tačkastih detalja na Suncu mogu se odrediti sa tačnošću od 0°.1, što omogućuje da se odredi sopstveno kretanje pega, brzina rotacije Sunca na raznim širinama, Vilsonov efekat, površina pega...

Za fotografisanje Sunca su neophodni: kvalitetan teleskop sa optimalnim prečnikom objektiva i žižnom daljinom, fotoaparat (obavezno refleksni), savremeno opremljena fotolaboratorija i kvalitetan sitnozrnasti fotomaterijal. Tokom rada treba biti izuzetno pažljiv, jer su moguća oštećenja filma, loše razvijanje i pogrešna ekspozicija, čime se gubi dragocen materijal za obradu.

Za vreme snimanja uvek se pravi kontrolni crtež sa što tačnijim položajem detalja na disku Sunca, jer se prilikom rada u fotolaboratoriji razna sitna oštećenja i nečistoće na emulziji mogu zameniti sa pegama i fakulama. Pre početka rada na obradi, uz pomoć kontrolnog crteža, treba prekontrolisati snimak.

Pred teleskop kojim se fotografiše Sunce postavljaju se strožiji zahtevi nego u slučaju vizuelnih posmatranja. Da bi se snimili dovoljno sitni detalji na Suncu, teleskop mora imati prečnik objektiva od najmanje 100 mm i žižnu daljinu ne manju od 1000 mm. Dobar kvalitet optike i uredno održavanje se podrazumevaju.

Ukoliko se Sunce snima direktno kroz teleskop, okular teleskopa i objektiv fotoaparata se odlažu, a fotoaparat se učvrsti u fokusu teleskopa. Ovim postupkom se dobijaju snimci celog Sunca. Prilikom snimanja ispred oka se obavezno postavlja tamno zeleni filter, a preporučuje se da se ispred objektiva postavi i crveni filter.

Fotografisanje Sunca Fotografisanje Sunca teleskopom C8.
Pored teleskopa je Milan Jovanovic iz Paracina (Petnica, 1996.)

Kod direktnog snimanja na ekspoziciju utiče niz faktora: svetlosna moć objektiva, osetljivost filma, atmosferske prilike. U principu se koriste ekspozicije: 1/60, 1/125, 1/250, 1/500 i manje. Ekspozicija se određuje po formuli (38; 11):

(3)

gde je F - žižna daljina, a D - prečnik objektiva, a(z) - faktor produženja ekspozicije usled atmosferske apsorpcije (prilog 4), a S -osetljivost filma u jedinicama ASA. Tako određeno vreme ekspozicije t izražava se u sekundama.

Na dužinu ekspozicije utiču i gubici u optici i filteru. Kod snimanja u primarnom fokusu reflektora sa dva ogledala ili primarnom fokusu refraktorskog teleskopa vreme ekspozicije se množi faktorom kp = 1.25, a kod snimanja kroz okular faktorom ko = 4.

Ako se snimaju detalji na rubu Sunca, treba uzeti u obzir efekat zacrnjenja krajeva. Faktor produženja ekspozicije usled ovog efekta dobija se po formuli (33;13)
(4)

gde je q ugaona udaljenost snimane oblasti od centra Sunčevog diska (heliocentrični ugao).

Ako se određuju heliocentrične koordinate detalja, neophodno je da postupak snimanja obezbeđuje određivanje dnevnog paralela. Za to postoje tri postupka:

1. Ukoliko se koristi adapter koji omogućava rotiranje fotoaparata oko optičke ose, snimak se orijentiše u pravcu dnevnog paralela. To se postiže što se disk Sunca dovede u takav položaj, da svojim donjim rubom dodiruje donju osnovicu vidnog polja fotoaparata. Aparat se potom rotira sve dok se ne postigne da disk klizi po donjoj osnovici vidnog polja. Dnevni paralel se lako određuje sa snimka, jer je on paralelan donjoj osnovici snimka. (Naravno, pod pretpostavkom da su osnovice vidnog polja fotoaparata i filma međusobno paralelne.)

2. U slučaju da ovakav adapter ne postoji, problem je moguće rešiti pravljenjem duplog snimka. Nakon prvog snimanja, u intervalu od 5 do 30 sekundi ponovo se eksponira na isti snimak sa smanjenom ekspozicijom. Tako će se na jednom snimku dobiti dva diska koji se delimično preklapaju. Dnevni paralel ima pravac simetrale tetive koja je određena presekom ova dva diska (32; 69).

Nedostatak postupka je u tome što vrlo mali broj fotoaparata ima mogućnost duplog eksponiranja, bez premotavanja filma. Ako se koriste manji teleskopi, oni obično imaju krhku montažu, tako da se često prilikom premotavanja filma pomeri teleskop, pa je određivanje dnevnog paralela u tom slučaju nepouzdano.

3. Dnevni paralel se najtačnije može odrediti dovođenjem donje ivice snimka u horizontalan položaj. Za to se koristi kvalitetna libela, a postupak se zasniva na realnoj pretpostavci da je donja baza filma paralelna donjoj osnovici fotoaparata. Snimak se eksponira samo jednom, a pravac dnevnog paralela određuje računskim putem (34; 12).

Za snimanje Sunca se koriste filmovi niske osetljivosti, često ortohromatski. Filmovi se razvijaju u jednokomponentnom izjednačujućem (sitnozrnom) razvijaču 3-8 minuta na temperaturi od 20 do 22°C uz kontrolu procesa razvijanja (38; 158).

Ocena slike Sunca

Vidljivost detalja na Sunčevoj površini direktno zavisi od kvaliteta slike u teleskopu. Smanjenjem kvaliteta slike gube se sitni i manje kontrastni detalji što direktno smanjuje vrednosti indeksa Sunčeve aktivnosti. Zbog toga je potrebno za vreme posmatranja oceniti kvalitet slike u vidnom polju teleskopa ili na projekcionom ekranu. Kvalitet slike zavisi od tri grupe faktora:

- astronomskih (visina Sunca nad horizontom),
- atmosferskih (turbulencija, refrakcija, apsorpcija, rasejanje, sumaglica, prozračni oblaci, smog), i
- instrumentalnih (vrsta i kvalitet optike, uvećanje, zaštićenost projekcionog ekrana od direktne i difuzne svetlosti, kvaliteta papira na koji se projektuje Sunce i veličine projektovanog lika Sunca).

Ukoliko se Sunce uvek posmatra istim teleskopom, slika će zavisiti od visine Sunca iznad horizonta i stanja atmosfere. Ocena kvaliteta slike Sunca daje se u skali od 1 do 5.


1. Vrlo loša slika. Javlja se usled promena Sunčeve svetlosti prilikom prolaska kroz atmosferu (velika zamućenost atmosfere prašinom, turbulencije vazduha, sumaglica, tanki oblaci). Na disku se uočavaju samo grupe pega. U grupama se uočavaju pojedinačne pege, ali vrlo nejasno. Fakule se ne vide.
2. Loša slika. Uočavaju se pojedinačne pege. Kod krupnijih pega senka i polusenka se ne razlikuju. Fakule se ne vide.
3. Osrednja slika. Razlikuju se senka i polusenka, ali bez detalja. Samo najveće fakule (ili grupe fakula) se povremeno uočavaju. Granulacija se ne vidi.
4. Vrlo dobra slika. Jasno se vide sitne pege. Senka i polusenka se jasno razlikuju. Fakule se lepo vide. Granulacija se povremeno jasno uočava.
5. Odlična slika. Vide se i najsitnije pege dostupne raspoloživim instrumentom. Struktura pega se lepo vidi. Fakule se jasno vide i dalje od ruba Sunčevog diska. Vidi se granulacija. Jasno se uočava granica između senke i polusenke.

Tokom posmatranja Sunca obavezno se vodi dnevnik, bez obzira da li se vizuelno posmatra, ucrtavaju pege ili se fotografiše. Kod vizuelnih posmatranja u dnevnik se unose sledeći podaci:

1. datum posmatranja
2. početak i kraj posmatranja u svetskom vremenu (TU), sa tačnošću od jednog minuta
3. ocena kvaliteta slike
4. broj grupa pega (g)
5. broj svih pega (f )
6. broj svih fakula(fo)
7. mesto posmatranja (geografska širina i dužina), samo ako u toku posmatračkog perioda dolazi do njihove promene
8. podaci o instrumentu (prečnik objektiva, žižna daljina i uvećanje)
9. napomene
10. potpis.


Obrada podataka