Seeing a jeho podoby

11.04.2020

Teorie statistické veličiny

Nejčastěji skloňovaná "statistická veličina" pro pozorování planet, zárověň nejdůležitější pro dobrou fotografii. Jak seeingu porozumět, co vysledovat při jeho hodnocení? Začneme už při výběru pozorovacího stanoviště, kdy musíme vždy brát v úvahu blízké zdroje tepla, kouře a také světla. Obecně platí, že lepší jsou pozorovací podmínky na volném prostranství a v okolí vodních ploch (s přihlédnutím k ostatním faktorům a také k vlhkosti). Ovšem nevím, jestli mohu s úplnou jistotou s tímto vyjádřením souhlasit. Nejčastěji skloňované slovo seeing (chvění atmosféry) je totiž pro planetární pozorovatele statistická veličina, tedy pokud budu mít dostatek snímků při klidných chvilkách atmosféry a okolního vzduchu, je možné pořídit dobrý snímek skoro pokaždé, kdy otočím dalekohled k obloze. Seeing se projevuje jako rozmazání (třpytění) obrazu např. hvězdy v důsledku různých teplot a mísení různých vrstev zemské atmosféry a jejich odlišnými optickými indexy lomu. Vliv rozptylu světla v atmosféře klesá s rostoucí vlnovou délkou, proto využíváme IR filtry, které nám dávají sice ostřejší, ale o něco méně kontrastní obraz. Obrovskou roli potom hraje i výběr dalekohledu. Náročnější jsou zrcadlové systémy, zpravidla s vyšším průměrem. I podle toho, jaký máme v dané lokalitě seeing, vybíráme průměr a typ dalekohledu. I díky členitému terénu a vnitrozemské poloze naší země zde nemáme příliš dobré podmínky pro pozorování planet, lze ovšem vypozorovat jisté meterologické jevy kdy je seeing velmi dobrý. Podmínkou je též stabilnější počasí, ikdyž zde je často proměnlivého rázu... Následující první situace je den před nástupem studené fronty ze západu na naše území, druhá dlouhodobá tlaková výše nad naším územím. Na poměrně přesnou předpověď oblačnosti a tlaku používám různé modely a přehledy.

Hodnocení seeingu pak tedy provádím na následující stupnici (tzv. Antoniadiho stupnice).

1/5 (velmi špatný) - chvění značné, hodně nepravidelné, detaily nezřetelné, při nejklidnějším momentu také bez detailů. Typické pro blízkost studené fronty a její přední strany.

2/5 (špatný - podprůměrný) - chvění značné, nepravidelné, při nejklidnějším momentu rozlišeny základní rysy a detaily (Jupiter - pásy, Saturn - prstence, Měsíc - obrys kráteru, středový vrcholek), typické pro průměrné denní podmínky.

3/5 (dobrý - průměrný) - amplituda je proměnlivá, základní rysy rozlišeny, při nejklidnějším momentu sporadicky i jemné detaily stále však roztáhlé nepravidelně na úkor zorného pole (Jupiter - skvrny v SEB, Měsíc - sekundární krátery Copernicus, podrobnosti ve valových rovinách), typické pro nadprůměrné denní podmínky, nebo průměrné noční podmínky. Téměř každé pozorování.

4/5 (velmi dobrý - nadprůměrný) - amplituda je nízká občas přejde na delší časový úsek, jednou za pár minut pomalé a pravidelné, při nejklidnějším momentu rozlišeny jemné detaily (Jupiter - uzly, poruchy, Měsíc - rozlišení např. 200 mm zrcadlem, kolem hranice 2 km), několikrát do roka.

5/5 (vynikající) - amplituda je nízká, nebo žádná přecházející do pomalých amplitud, v nejklidnějších okamžicích se zobrazují velmi jemné detaily (Jupiter - uzle, poruchy, mračna v NEB, Měsíc - rozlišení např. 200 mm zrcadlem pod hranici 2 km), na první pohled i menšími přístroji zajímavé detaily, s většími nad 200 mm vizuálně jako na fotografiích, u nás bohužel jen několikrát za interval roků.

Tip: Naučte se předvídat, jaký směr větru přináší dobré pozorovací podmínky. Například Český hydrometeorologický ústav sleduje vertikální profily rychlosti a směru větru v závislosti na dané výšce, nebo model Ventusky, kde nalezneme několik důležitých ukazatelů pro předvídání podmínek.

Na českém Astrofóru jsem založil téma, kde se toto téma a hlášení dobrých i špatných podmínek rozebírá.

Zajímavá z pohledu astronomie a pozorování planet je stránka www.meteoblue.com, kde pro danou lokaci najdeme několik podrobných ukazatelů, pro určení dobrého seeingu a počasí. Pravdou je, že ne vždy tato předpověď vychází na 100%, takže s ní můžeme počítat pouze jako s přibližným předpokladem.

Jetstreamy jsou základním ukazatelem pro seeing a jeho predikci (předpověď), na druhou stranu musíme brát v úvahu i jiné faktrory - turbulence v pozemní a povrchové vrstvě vzduchu, je to vlastně jeden z důvodů proč bývají hvězdárny postavené na vyvýšených místech.

Při hledání vhodného stanoviště, by jste určitě měli brát v úvahu i rozhled do terénu, pro základní určení perfketně fuguje vynikající render.

Dalekohled musí být v teplotní rovnováze se svým okolím. Tepelné konvekční proudy v tubusu znehodnocují obraz delší dobu např. v zimním období, kdy z vyhřáté místnosti přeneseme objektiv do studeného prostředí. Pomáhá chlazení zrcadla pomocnými větráky, nebo ponechání v daném pozorovacím prostředí do vyvážení teplot - temperace. Ideální je venkovní pozorovatelna, kde je vyřešen faktor propustnosti vzduchu v příčkách stěn dvojitým provedením. Pokud je obloha tmavší, zpravidla to znamená vyšší kontrast na kotoučku planety, také čím je planeta jasnější tím menší je výsledný vliv na kvalitu tohoto kontrastního zobrazení. Ovšem míra světelného znečištění i tak není pro tento obor fotografování tolik podstatná. Planety jsou totiž jasné objekty vyžadující poměrně krátké expozice a například při pozorování Měsíce tak velký rozdíl mezi městskou oblohou a oblohou na venkově nebude. Průzračnost atmosféry je také důležitá, ikdyž jemný opar je ideálem například pro fotografování Měsíce. Naučte se znát základní typy mraků pro přibližné určení nadcházejících podmínek.

Rozlišujeme několik možných neklidů vzduchu:

nízká výška 0 - 100 m, vzduch, půda, domy ( různá hustota zástavby), samotný pozorovatel, tubus dalekohledu, je možné ovlivnit
střední výšky nad 100 m, členitost terénu od 100 km od vrcholků hor, laminární proudění, vodní plochy, rychlé změny teplot, dobré je sledovat tendenci větrů a jejich směr, vyšší rychlost větru vede ke změnám úrovně turbulence
vysoké výšky, troposféra, Jetstreamy, atmosférické poryvy, nelze ovlivnit, ale je možné sledovat predikci

Kvalitní seeing jsem zažíval nejlepší vždy v období kolem jarních měsíců od března do dubna, je to období, kdy se "lámou" termická proudění vzduchu a v tu dobu bývají nejlepší okamžiky například při západu Slunce. Podobná období jsou i kolem měsíců září a října. Když je nad naším územím dlouhodobě tlaková výše a vítr do 5 m/s. je třeba být v nejvyšší pohotovosti! Vůbec nejlepší podmínky jsou v období kdy tlaková výše slábne, je "dusno" u obzoru se blýská ale není slyšet hromy - vzduch se zkrátka nehne... Nejhorší je zima, krásné jiskřivé noci jsou jistotou, že dalekohled nemusím vůbec vytahovat pod hvězdné nebe. S jistotou však mohu říct jediné - vždy je to sázka do loterie... Někdy je nejlepší seeing doslova skrytý, na sekvencích i vizuálně máme pocit, že nebyl ideální, po složení snímků v Registaxu a prvním zatažení za posuvníky ostření s otevřenou pusou zjistíte pravý opak. Sledujte proto pravidelně mapy Jetstreamů nad Evropou. Pokud je nad ČR "čisto" lze s přihlédnutím k dalším ukazatelům čekat lepší seeing. Jedná se o zmíněné "vyšší proudění"... A je to možná tedy dost podstatný segment toho, co ho může ovlivnit.

Meterologické jevy související s dobrými podmínkami

1. Vítr s "vysokým tlakem" (nástup teplé fronty)

Tato situace je často nejlepší a seeing je od dobrého, až po naprosto vynikající. Nemusí to platit ani pro celé naše území a bývá lokální záležitostí, ale pokud máte pozorovací stanoviště na ploše, nebo dál od hor, ať už jste kdekoli (do 200 až 300 km uvnitř tohoto území), budou z toho velmi pravděpodobně dobré podmíky. Dobrý seeing sem přinášejí slabé a nerušené větry přicházející z větších dálek a vzniká tím laminární proudění.

2. Teplotní inverze

Někdo říká, že mlhy a opar jsou průvodcem dobrého seeingu. Někdo, zase, že opar na obloze zvyšuje expozici a zhoršuje podmínky snímání. Ve skutečnosti zde mlha nemá žádnou roli, ale vlastně ona sama je důsledkem situace, která je "zodpovědná" za tento druh ustálených vrstev atmosféry: teplotní inverzi.

Za normální situace v naší atmosféře teplota klesá s nadmořskou výškou. Toto pravidlo se může za určitých podmínek invertovat, když nad našimi hlavami zůstane dlouho silný vysoký tlak: teplota nad danou nadmořskou výškou je vyšší než teplota nad zemí. Protože se konvekce zastavila (zemní vzduch již nemůže stoupat), atmosféra je velmi stabilní a poskytuje vynikající podmínky pro pozorování planet.

Inverze je bohužel často doprovázena mlhou... tato situace nemá žádný vliv, pokud zůstane slabá (opar), ale mlha může snadno každou hodinu zvyšovat kondenzaci par, vlastně chybí vítr může nakonec úplně znemožnit pozorování.

Mlha se tvoří, protože vlhkost zachycená nad zemí pod inverzní vrstvou kondenzuje. Může vznikat snadněji, pokud je i nízká teplota, proto se s ní budeme častěji setkávat v chladném období na podzim nebo v zimě. Když talková výše a talk zůstane po několik dní nad stejným územím brání frontám dostat se dále níž. V této situaci se v zimě pravděpodobně vytvoří přetrvávající hustá mlha.

3. přechod anticyklonálních front

Příchod oblasti tlakové výše není vždy zárukou dobrého astronomického seeingu. Existuje však jedna situace, která predikuje pravděpodobnost ustálenější atmosféry: přechod anticyklonální fronty.

Fronta bývá podlouhlou oblastí středu vysokého tlaku, která prochází přes území, zatímco samotná tlaková výše zůstává mimo, například Sever Evropy... Jedná se o dočasný jev, který přináší podobnou situaci jako první případ výše: Vítr s "vysokým tlakem" . Jetstream je vlastně nucen jej synopticky obejít.

4. svítání a soumrak

Jedním z jevů, který narušuje stabilitu atmosféry, je konvekce. Teplejší vzduchové hmoty stoupají a chladnější klesají. Konvekce je slabší nebo dokonce chybí dvakrát během dne, těsně po západu Slunce, nebo krátce před východem slunce. Neděje se to pokaždé, ale když dva zdroje tepla, kterými jsou Slunce a Země, nejsou tolik teplé. Pozorování za úsvitu, nebo za soumraku vám umožní získat často lepší snímky než za plné noci. Někdy je seeing dokonce vynikající.

5. před studenou frontou

Další dobrá situace, kterou pozorovatel určitě dobře zná, jsou poslední hodiny, které předcházejí příchodu studené fronty . Přední strana je hranicí mezi nasouvající se hmotou studeného vzduchu a hmotou teplejšího vzduchu. Chladnější vzduch procházející přední částí zvedá teplý vzduch (protože je lehčí). Existuje tedy inverzní jev s podobnými účinky, jako jsou popsány v bodě 2. : konvekce se zastaví a seeing se zlepší.

Jasné nebe a dobrý seeing!