ZMĚNY METEOROLOGICKÝCH VELIČIN NA STANICI VIKÝŘOVICE BĚHEM ZATMĚNÍ SLUNCE V BŘEZNU 2015
Mgr. Nezval Ondřej 20.3.2015
1. ÚVOD Zatmění Slunce je astronomický jev, který nastane, když Měsíc vstoupí mezi Zemi a Slunce, takže jej částečně nebo zcela zakryje. To může nastat pouze v případě, že je Měsíc v novu (DVOŘÁK 1989). Podle KLECZKA (1984) se rozlišuje několik druhů zatmění:
Úplné zatmění nastává, pokud Měsíc zcela zakryje Slunce. Velmi jasný sluneční disk je nahrazen černou plochou Měsíce a koróna, která má mnohem menší jas a za normálních okolností není vidět, je pozorovatelná.
Prstencové zatmění je možné pozorovat, když Slunce a Měsíc jsou v jedné přímce, ale zdánlivá velikost Měsíce je menší než velikost Slunce.
Částečné zatmění se objevuje, když Slunce a Měsíc nejsou přesně v přímce, takže je Slunce zakryto jen zčásti.
Kombinované zatmění je vzácný stav, kdy z jednoho místa se zatmění jeví jako úplné a z jiného jako prstencové.
Poslední úplné zatmění Slunce bylo na našem území pozorováno dne 11. srpna 1999. Pás annularity (místo, kde měsíční kotouč při maximální fázi prstencového zatmění prochází "uvnitř" kotouče slunečního) se nacházel jen několik kilometrů jižně od našich hranic. Poslední částečné zatmění Slunce pozorovatelné v České republice bylo možné sledovat 4. ledna 2011. Měsíc tehdy zakryl téměř 80 % plochy Slunce.
-1-
2. POPIS JEVU Zatmění Slunce dne 20. března 2015 bylo pozorovatelné v Evropě, severní a částečně jižní Asii, severní a západní Africe, Atlantském oceánu a Arktidě. Úplné zatmění Slunce bylo možné vidět v Severním moři, na Špicberkách nebo Faerských ostrovech (šedý prstenec). Zatmění přes 90 % slunečního disku mohli lidé sledovat např. na Britských ostrovech a do 80 % ve většině západní i východní Evropě (obr. 1).
Obr. 1 Dráha postupu zatmění Slunce. Nejtmavší odstín – úplné zatmění, Česká republika se nacházela v oblasti zatmění do 90 % (HM NAutical Almanac Office)
Na území České republiky se jednalo o poslední zatmění Slunce do roku 2021. Při maximální fázi Měsíc zakryl 73 % slunečního disku. Jev bylo možné pozorovat v celém průběhu a maximální fáze proběhla poměrně vysoko, přes 37° nad obzorem (lokalita Vikýřovice). Ve Vikýřovicích nastal první kontakt Měsíce a Slunce v 9:41 SEČ. Azimut 138°15´43.3´´, výška nad obzorem +31°50´26.4´´ (hodinový úhel/deklinace: 21h42m14.30s/-0°13´54.3´´). Maximální fáze zatmění (obr. 3) se vyskytla v 10:47 SEČ. Azimut 157°12´36.0´´, výška nad obzorem +37°32´45.8´´ (hodinový úhel/deklinace: 22h48m27.40s/-0°12´48.8´´). Konec jevu byl zaznamenán -2-
v 11:59 SEČ. Azimut 179°59´48.6´´, výška nad obzorem +39°50´45.8´´ (hodinový úhel/deklinace: 23h59m59.42s/-0°10´26.2´´).
Obr. 2 Vybrané fáze zatmění Slunce pořízené v obci Vikýřovice (O. Nezval)
Obr. 3 Maximální fáze zakrytí Slunce Měsícem ve Vikýřovicích v čase 10:47 SEČ (O. Nezval)
-3-
3. METEOROLOGICKÁ SITUACE V EVROPĚ A ČESKÉ REPUBLICE Pro pozorování zatmění Slunce bylo vynikající počasí, mnohem příznivější než při posledním zatmění 4. ledna 2011, kdy převládala ve Vikýřovicích oblačná obloha a zatmění bylo možné pozorovat pouze omezenou dobu. Česká republika byla pod vlivem výběžku vyššího tlaku vzduchu a nejbližší frontální systém se vyskytoval severně nad Britskými ostrovy (obr. 4). Téměř v celé centrální části Evropy se nevyskytovala žádná oblačnost (obr. 5) a dohlednost byla výborná.
Obr. 4 Analýza synoptické situace 20. 3. 2015 (ČHMÚ)
Obr. 5 Snímek střední Evropy z družice NOAA (ČHMÚ)
-4-
4. METEOROLOGICKÁ SITUACE VE VIKÝŘOVICÍCH Počasí ve Vikýřovicích v průběhu zatmění Slunce bylo následující: teplota vzduchu 6–7 °C, vlhkost vzduchu 40–38 %, rychlost větru 1–1,5 m/s, tlak 1021 hPa (setrvalý stav), vítr jižní až jihojihozápadní, jasno, beze srážek, půda holá a vlhká. Minimální denní teplota vzduchu -4,2 °C (5:56 SEČ). Maximální denní teplota vzduchu 11,8 °C (15:26 SEČ). Teplota vzduchu ve 2 m nad zemským povrchem rostla až do začátku zatmění bez známek přerušení. Počátek zastavení růstu teploty je patrný v čase 10:00 SEČ tj. 19 minut po začátku zatmění (obr. 6). Pokles teplot nastal v čase 10:20 SEČ. Celkem se ochladilo mezi 10:20 až 11:10 SEČ o 0,5 °C. V tuto dobu byla fáze zatmění Slunce největší a subjektivně bylo pozorováno v krajině „šero“. Nutno podotknout, že po celou dobu výskytu jevu bylo zcela jasno. Od 11:10 SEČ došlo k postupnému nárůstu teplot. Na původní hodnotu 6,6 °C se teplota dostala až v 11:30 SEČ. Celková doba stagnace nebo poklesu teploty vzduchu trvala přibližně 90 minut (celková doba zatmění Slunce 138 minut).
Obr. 6 Vývoj teploty vzduchu na stanici Vikýřovice dne 20. 3. 2015 v čase 9.40–11.30 SEČ (O. Nezval)
-5-
Obrázek 7 představuje vývoj relativní vlhkosti vzduchu ve 2 m nad zemským povrchem na stanici Vikýřovice. Tato hodnota udává poměr mezi skutečným a maximálním nasyceným obsahem vody ve vzduchu. Relativní vlhkost tedy vyjadřuje procentní nasycení suchého vzduchu vodní parou při dané teplotě (MAREŠ 2006). Na rozdíl od teploty vzduchu má vlhkost opačný trend. S rostoucí teplotou vzduchu vlhkost klesá. Od rána měla vlhkost vzduchu sestupný trend, který se zastavil 19 minut po začátku zatmění v 10:00 SEČ. V průběhu nejvýraznější fáze zatmění vlhkost vzduchu stagnovala na 37%-38%. Celková doba zastavení poklesu vlhkosti byla 105 minut. K obnovení poklesu vlhkosti došlo v čase 11:45 SEČ (tj. 14 minut před koncem zatmění Slunce).
Obr. 7 Vývoj vlhkosti vzduchu na stanici Vikýřovice dne 20. 3. 2015 v čase 9.00–13.00 SEČ (O. Nezval)
Vztah rychlosti a nárazů větru k zatmění Slunce nebyl tak jednoznačný jako u teploty a vlhkosti vzduchu. Čidla pro záznam rychlosti a směru větru nejsou ve standardní výšce 10 m nad zemským povrchem, ale pouze 3,4 m. V okolí je poměrně výrazná zástavba (cca 15 m) a vysoká vegetace, která může zapříčinit značné ovlivnění naměřených dat. Před samotným jevem byla průměrná rychlost větru do 1 m/s a nárazy do 2,5 m/s. Na počátku zatmění (10:15 SEČ) se rychlost větru nepatrně zvýšila a poté poklesla. Takto nápadný útlum byl z celého dopoledního měření nejvýraznější (obr. 8). -6-
Obr. 8 Vývoj rychlosti a nárazů větru na stanici Vikýřovice dne 20. 3. 2015 v čase 9.00–13.00 SEČ (O. Nezval)
Směr větru se před zatměním Slunce pohyboval v rozmezí 50° až 160° azimutu (severovýchodní až jihojihozápadní směr). V průběhu zatmění se směr větru stáčel k 180° až 200° azimutu (jižní až jihojihozápadní směr). V tomto trendu směr setrval až do konce jevu, poté se vrátil zpět k původnímu směru (obr. 9).
Obr. 9 Vývoj směru větru na stanici Vikýřovice dne 20. 3. 2015 v čase 9.00–13.00 SEČ (O. Nezval)
-7-
5. ZÁVĚR Nad územím střední Evropy se letošní březnové zatmění Slunce stalo posledním úkazem tohoto druhu v současném desetiletí. Mezi lety 2021 až 2030 bude možné v na našem území spatřit sedm částečných slunečních zatmění. Tento jev byl prvním astronomickým úkazem, jehož vliv byl posuzován ve vztahu k meteorologickým veličinám na poloprofesionální meteorologické stanici ve Vikýřovicích. Takto detailní záznam nebyl na území této obce doposud zaznamenán. Mezi vybrané meteorologické veličiny patřily: teplota vzduchu, vlhkost vzduchu, rychlost, nárazy a směr větru. Na základě zpracování naměřených dat v průběhu částečného zatmění Slunce nad územím obce Vikýřovice lze konstatovat:
Celková doba jevu trvala 138 minut (9:41 SEČ – 11:59 SEČ)
V důsledku nižšího úbytku intenzity globálního slunečního záření došlo k poklesu teploty vzduchu ve 2 m nad zemským povrchem o 0,5 °C.
Teplota vzduchu reagovala už při počáteční fázi zatmění.
Celková stagnace růstu teploty vzduchu byla cca 90 minut.
Relativní vlhkosti vzduchu stagnovala 105 minut v rozmezí 37 až 38 %.
Došlo k nepatrnému snížení rychlosti větru v nejvýraznější fázi zatmění Slunce v čase 10:30 až 11:00 SEČ, tento pokles byl nejvýraznější v průběhu celého dopoledního měření.
Výrazně se změnil směr větru
Zatmění Slunce je významný astronomický fenomén, kterému se věnuje řada studií např. MASSEN (2001), ŠVÁB
A
HOFMAN (2003) nebo MACHOŇ (2007). Český hydrometeorologický ústav
(ČHMÚ) na webu uvádí, že stagnace nebo pokles teploty vzduchu byl pozorován na všech stanicích v ČR. Rovněž došlo k poklesu globálního záření, a přechodnému snížení UV-indexu na observatořích v Hradci Králové a Košeticích. MACHOŇ (2007) uvádí, že teplota vzduchu ve spodní vrstvě atmosféry klesá spolu s velikostí slunečního zatmění.
-8-
MACHOŇ (2007) ve své práci poukazuje i na mírné opoždění poklesu teploty vzduchu na začátku výskytu jevu. To vysvětluje vlivem tepelné kapacity zemského povrchu a vzduchu, což se projevilo především opožděním všech zaznamenaných teplotních minim vůči minimu intenzity globálního slunečního záření. Stagnace vlhkosti vzduchu ve Vikýřovicích byla shodná se studií Andrewem Whitem, který pozoroval tento jev v Africe v roce 2001. Současně byla zjištěna částečná shoda poklesu rychlosti větru při nejvyšší fázi zatmění stejně jako při úplném zatmění v Lucembursku v 1999 nebo v Turecku 2006.
-9-
6. LITERATURA DVOŘÁK J., KŘIVSKÝ L. (1989): Slunce náš život. Panorama. Praha, 1989. KLECZEK J. (1984): Naše Slunce. Albatros. Praha, 1984. ŠVÁB V., HOFMAN J. (2003): Zatmění slunce 11. 8. 1999 v Evropě – měření osvětlení a teploty. Essentia – Časopis o cestě za poznáním [online]., č. 1 [cit. 21. 3. 2015] http://www.astro.cz/clanky/ukazy/castecne-zatmeni-slunce-4-ledna-2011.html http://nopr.niscair.res.in/bitstream/123456789/27170/1/IJRSP%2043%281%29%2075-82.pdf http://www.timeanddate.com/eclipse/solar/2015-march-20 http://www.astro.cz/clanky/ukazy/nejdelsi-prstencove-zatmeni-stoleti-pozorovali-lide-v-africeindii-a-v-cine.html http://astro.ukho.gov.uk/eclipse/0112015/S2015Mar20.pdf http://www.3pol.cz/cz/rubriky/astronomie/38-zatmeni-slunce-a-pocasi http://soc.nidv.cz/data/2007/02-1.pdf http://www.infomet.cz/index.php?id=read&idd=1425165558 http://www.infomet.cz/index.php?id=read&idd=1426889443 http://www.infomet.cz/index.php?id=read&idd=1426854773 http://www.infomet.cz/index.php?id=read&idd=1426767643 http://meteo.lcd.lu/papers/eclipse99/eclipse99.html http://www.vanda.eclipse.co.uk/travel/africa2001/humidity.htm
-10-
