50 let SEA na hvězdárně v Úpici

Letos tomu bude už 50 let, co na hvězdárně v Úpici začala nepřímá registrace slunečních erupcí pomocí monitorování stavu ionosféry.







SEA - SUDDEN ENHANCEMENTS OF ATMOSPHERICS – NÁHLÉ ZESÍLENÍ ATMOSFERIKŮ.


ATMOSFERIK - elektromagnetická porucha, vyvolaná bleskovým výbojem v atmosféře. Porucha se šíří jako skupina vln a v rádiovém příjmu se projevuje ostrým zaprasknutím, popřípadě jako hvizd. Tyto atmosferiky se šíří z místa vzniku odrazem od ionosféry.


Ionosféra je vrstva atmosféry, rozprostírající se od 50 do 700 kilometrů nad zemským povrchem. Je složena z neutrálního plynu, iontů a elektronů. Sestává z několika vrstev, jmenovitě D, E, F1 a F2. Vrstvy F1 a F2 se v noci spojují do jediné vrstvy F. Vrstvy E, F1 a F2 mají dostatečně nízkou hustotu, aby rekombinace nepřevládla nad ionizací a vrstva tak zůstala ionizovaná. Pro radiové pozorování atmosferiků je důležitá D vrstva ionosféry. Její hustota je tak vysoká, že potřebuje neustálý tok ionizačního záření, tedy slunečního záření, aby zůstala ionizovaná. V noci kdy tok slunečního záření ustane, D vrstva zaniká. Díky této vlastnosti pružně reaguje na změny toku záření ze Slunce změnou stupně ionizace.

Další efekt, který radiové pozorování atmosferiků využívá, je přenos radiového signálu pomoci ionosféry. Ten se pomocí odrazu od ionosféry přenáší na vzdálenosti tisíců kilometrů. Ionosféra má vlastně plazmové skupenství a jednou z jeho vlastností je plazmová frekvence. Je to přirozená frekvence kmitů elektronů v elektrickém poli iontů a závisí na koncentraci volných elektronů v plazmatu. Čím vyšší počet volných elektronů - a tedy i iontů v plazmatu - tím vyšší plazmová frekvence. Vlny s vyšší frekvencí, než je plazmová frekvence, plazmatem bez problémů procházejí, vlny s frekvencí nižší jsou naopak odráženy. Jedná se vlastně o lom elektromagnetického vlnění. Známější je asi lom světla - taky elektromagnetického vlnění. Vlny jsou odráženy s intenzitou závislou na stupni ionizace – větší stupeň ionizace = vyšší intenzita odrazu. A tady dostáváme výslednou posloupnost. Zaznamenáváme signál atmosferiků na určité klidové hladině. Při sluneční erupci se zvýší tok záření, což má za následek zvýšenou ionizaci ionosféry, ta zas zvýšenou intenzitu odrazu signálu a na záznamovém zařízení se to projeví jako pík.


Počátky monitorování SEA spadají až do roku 1960. Tenkrát při expedici za zatměním Slunce v Bulharsku položil dr. Křivský dotaz tehdejšímu řediteli úpické hvězdárny panu Mlejnkovi, zda by bylo možné sestrojit a provozovat přijímač na registraci SEA v Úpici. Odpověď byla kladná. Po návratu domů dr. Křivský zapůjčil hvězdárně schéma k přijímači a doporučil konzultaci s autorem přijímače ing. Sixtou z ústavu elektrotechniky a radiotechniky ČSAV. Následně byla započata výroba přijímače ing. Kubíkem z Transporty. Přijímač byl dokončen až v roce 1963 a začaly první testy. Dovolím si krátkou citaci - podle slov bývalého ředitele pana Vladimíra Mlejnka v jeho pamětech v roce 1964 –„ Přijímač dělal vše jen ne to, co jsme od něho žádali. Vzal jsem přijímač a odvezl do Ústavu elektrotechniky a radiotechniky ČSAV ing. Sixtovi po předchozí poradě. Za krátkou dobu jsem si pro něj znovu dojel. Dostal jsem zpět součástky ze starého a kompletní nový přijímač, který když jsme jej doma zapojili, začal velice dobře registrovat.“ Tak od roku 1965 začala pravidelná registrace SEA na frekvenci 27 kHz, která trvá dodnes. Už v roce 1969 vyšly první registrace v bulletinu v USA. Registrace SEA byly zpracovávány J. Klimešem, který je vyhodnocoval a porovnával s registracemi ondřejovskými. Začal tak vznikat katalog všech registrací od počátku práce přijímače. V roce 1971 byl dokončen. Byl rozmnožen a zaslán na 56 stanic, z toho 32 stanicím v 18 státech světa, 6 pro vědecké ústavy v ČSSR, 6 pro potřeby klinik a nemocnic (lékařů) a 12 pro lidové hvězdárny. Těmto všem stanicím bylo započato s posíláním pokračování každý měsíc ihned po zpracování. V roce 1971 byla hvězdárna v Úpici zařazena do mezinárodní sítě pozorovatelů SEA.

V roce 1975 uveden do provozu nový tranzistorový přijímač pro SEA na 27 kHz. Zvláštností těchto přijímačů je, že oproti pravověrné konstrukci SEA přijímače byl u těch „našich“ poněkud zhoršen poměr signál – šum. To se projevuje na registracích větší nestabilitou křivky (větší potíže při odečítání velmi slabých efektů), ale výrazně stoupla citlivost metody. Rázem se tak z „primitivní a nejstarší metody registrací SEA stala při použití takovéhoto přijímače metoda konkurenceschopná těm nejnovějším, nejšpičkovějším, nejcitlivějším a nej … (dražším) technologiím. Což lze doložit v SGD bulletinech.

Jak už bylo výše zmíněno, data z registrací atmosferiků, spolu s dalšími výstupy našeho slunečního pracoviště, slouží pro řadu účelů a také výzkumných projektů. Tím nejznámějším a pro laického čtenáře asi i nejzajímavějším je asi varovný systém pro zdravotníky, který fungoval perfektně na základě výsledků společné práce dr. Vojtěcha Kopeckého z tehdejšího OÚNZ Trutnov a Jana Klimeše staršího až do poloviny 80. let minulého století. Základem byla prokázaná souvislost mezi erupční aktivitou Slunce a zvýšeným výskytem náhlých cévních příhod včetně jejího časového průběhu. Tento varovný systém byl posléze přes nesouhlas obou autorů nahrazen volným šířením průběžných informací o sluneční aktivitě sdělovacími prostředky. Což místo očekávaného přínosu vedlo naopak k problémům a umělému snížení výpovědní hodnoty celé práce. Rozdíl totiž je v tom, že v původním pojetí o razantní změně pozemských podmínek věděli ti, kteří vědět měli – zdravotníci a nikoli také pacienti. Takto celá řada lidí najednou má o důvod víc, proč být nemocen. A lékař pak musí složitě zjišťovat, zda líčené obtíže jsou skutečné či nikoli.

V dnešní době jsou výsledky měření po zpracování panem Janem Klimešem starším odesílány do světového datového centra - World Data Center A for Solar Terrestrial Physics v Boulderu v Colorádu. Prostřednictvím tohoto centra jsou spolu s daty z dalších slunečních observatoří a satelitů archivovány v Národním úřadě pro oceán a atmosféru NOAA v USA. Za padesát let registrací atmosferiků bylo v Úpici zaznamenáno 20346 událostí. Můžeme říct, že bylo nepřímo zaznamenaných 20346 slunečních erupcí.

Autor: Jan Klimeš ml. Radovan Mrllák