Pro dlouhodobá pozorování a následné zpracování výsledků má význam dlouhá pozorovací řada a stejné pozorovací postupy. Je důležité pozorovat jednotnou metodou, pozorovat stejným dalekohledem a zakreslovat na protokol stejných parametrů.
Fotosféru je možné pozorovat pouhým okem, přímo dalekohledem, nebo projekcí přes dalekohled. Mezi pozorovatelné fotosférické útvary patří póry, sluneční skvrny, fakulová pole, granulace, okrajové ztemnění a ostrý okraj slunečního disku. Sluneční skvrny jsou pozorovány 400 let, za tuto dobu byl vypracován pozorovací a zakreslovací program.
Popis a struktura pozorování byla převzata z příručky pro vizuální pozorování Slunce od Michala Švandy.16
Nikdy se nedívejte nechráněným dalekohledem přímo na sluneční disk. Při sebekratším pohledu do dalekohledu hrozí trvalé poškození nebo ztráta zraku!
Pozorování prostým okem
Pozorování Slunce prostým okem je nejjednodušší možnost. Slunce je možné bezpečně pozorovat, pokud je světlo ze Slunce zeslabeno. Taková příležitost nastává při východu a západu Slunce, při přechodu oblačnosti před Sluncem. Při ostatním pozorování je nejbezpečnější použít speciální brýle určené pro pozorování zatmění Slunce nebo svářečský filtr č. 13 a 14.
Nevýhoda pozorování Slunce pouhým okem spočívá v nízkém úhlovém rozlišení lidského oka. Lze pozorovat pouze velké skvrny s průměrem větším než 20 000 km (6 % z celkového počtu skvrn). Pozorování Slunce prostým okem lze navazovat na dlouhou pozorovací řadu.
Pozorovací protokol
Pozorovací protokol pro pozorování Slunce tvoří:
- náčrtek Slunce o průměru 3 až 5 cm
- přibližná poloha a velikost skvrn
- místo a souřadnice pozorovacího místa
- datum a čas (UT)
- filtr, pomocí kterého se pozorovalo
- pozorovací podmínky
- intenzita viditelnosti jednotlivých skvrn
Pozorování pomocí dalekohledu
Při pozorování dalekohledem jsou vidět na Slunci větší detaily než při pozorování prostým okem. Lze pozorovat Slunce přímo (dalekohled s filtrem), nebo projekcí obrazu na stínítko.
Přímé pozorování
Přímé pozorování se používá pro určení počtu skvrn a skupin, fakulových polí. Je možné použít velká zvětšení pro nalezení detailů. Za dobrých pozorovacích podmínek je viditelná granulace. Pro zakreslování poloh skvrn na disku je ale tato metoda nevhodná.
Pro přímé pozorování musíme dalekohled vybavit filtrem, který zeslabí svit Slunce na bezpečnou úroveň. Pro zeslabení jasu lze použít Herschelův hranol nebo sluneční fólii.
Herschelův hranol
Herschelův hranol 20 se používá pro refraktory. Hlavní částí hranolu je speciální hranol (H), který přes pomocné zrcadlo (Z) odkloní 90 % světla mimo hranol. Prostřednictvím optického materiálu hranolu se pohltí 9,8 %, k dalšímu pohlcování dochází při odrazech na stěnách hranolu. Do okuláru (O) je propuštěno 0,16 % původního světla. Pro vizuální pozorování je to stále příliš velká hodnota, pro zeslabení světla se používá dvojice polarizačních filtrů nebo sada šedých filtrů (F). Náročnými požadavky na konstrukci patří Herschelův hranol mezi dražší pomůcky k pozorování Slunce. Vysokou cenu vynahrazuje kvalita obrazu pro vizuální i fotografické pozorování.
Sluneční fólie
Sluneční fólie je nejlevnější pomůcka pro bezpečné pozorování fotosféry Slunce. Dá se použít pro všechny konstrukce dalekohledů. Vyrobená objímka s fólií se nasazuje před objektiv dalekohledu. Pro vizuální pozorování se používá speciální hliníková fólie o tloušťce 0,012 mm, která redukuje světlo na 0,001 %. Pro fotografické účely se používá fólie s vyšší propustností.
Pozorování projekcí
Pozorování projekcí umožňuje nejsnazší a nejbezpečnější možnost, jak zakreslovat fotosféru. Slunce je dalekohledem promítáno na stínítko. Na stínítku vznikne obraz, ze kterého lze přesně odečíst polohu a zjistit tvar jednotlivých útvarů ve fotosféře.
Zakreslování fotosféry projekční metodou
Standardní průměr protokolu pro zakreslování projekční metodou je 250 mm, případně lze použít protokol o průměru 125 mm. Pro projekční metodu je nejvhodnější čočkový dalekohled o průměru nejméně 50 mm a ohniskové vzdálenosti přibližně 800 mm, obraz bude dostatečně velký. Je vhodné použít paralaktickou montáž (správná orientace kresby) vybavenou alespoň hodinovým strojkem, který nám umožní automaticky sledovat a eliminovat pohyb Slunce po obloze.
Postup zakreslení
a) Dalekohled se nastaví tak, aby promítal obraz na stínítko s protokolem.
b) Vypne se hodinový pohon a zorientuje se formulář s pohybujícím obrazem Slunce. Protokol musí být natočen tak, aby se obraz posouval směrem k západu (W).
c) Dále se zorientuje obraz Slunce směrem východ-západ (E-W). Pomocí jemných pohybů se navede na spojnici E-W některou malou skvrnu a opět se vypne pohon montáže. Při správné poloze protokolu má skvrna putovat po této spojnici. Protokol podle potřeby lze pootočit.
d) Je-li obraz Slunce zorientován, zapne se pohon a nastaví se obraz Slunce na střed pozorovacího protokolu.
e) Samotný zákres útvarů fotosféry by neměl trvat než déle 10 minut, aby se neprojevila rotace Slunce. Zakreslení se provádí ostrou tužkou tvrdosti HB. Umbra skvrny se zakreslí černou barvou a penumbru obrysem. Fakulová pole se zakreslují žlutou nebo červenou pastelkou.
f) Do protokolu je nutné uvést střední čas pozorování v UT, pozorovací podmínky, kvalitu obrazu a kvalitu pozorování. Pro popis pozorovacích podmínek, kvality obrazu a kvality pozorování se používá pětiškálová stupnice.
g) Po zakreslení kresby na protokol následuje zpracování napozorovaných dat.
Vyplnění pozorovacího protokolu
Po provedení zákresu obrazu Slunce je na řadě vyplnění pozorovacího protokolu. Informace lze doplnit i zpětně, není potřeba aktuálního obrazu Slunce (datum, čas, kvalitu obrazu a pozorovacích podmínek vyplňujeme při pozorování).
a) Souřadnice nebo místo pozorování
b) Jméno a příjmení pozorovatele
c) Číslo Carringtonovy otočky Slunce (Hvězdářská ročenka)
d) Číslo pozorování (individuální číslování pozorovatele)
e) heliografickou délku centrálního meridiánu v čase pozorování
f) heliografickou šířku středu disku v pozorovacím čase
g) poziční úhel rotační osy Slunce
Hodnoty heliografické délky a šířky a velikost pozičního úhlu lze najít ve Hvězdářské ročence. Údaje jsou stanoveny pro půlnoc světového času, pro čas pozorování musíme hodnoty přepočítat (interpolovat) pomocí vztahu:,
kde H je hledaná hodnota, t čas pozorování, předchozí hodnota, následující hodnota, T časový rozdíl mezi a , v ročence je 24:00, v jiných zdrojích se může lišit.
Po vypočtení , , se do protokolu zakreslí osa rotace a rovník Slunce. Rotační osa se zakresluje pomocí úhlové stupnice po obvodu protokolu a hodnoty pozičního úhlu . Při kladné hodnotě se vynáší úhel v matematicky záporném směru (ve směru hodinových ručiček), při záporné hodnotě je směr opačný. Osa rovníku Slunce prochází středem kruhu a je kolmá na osu rotace. Rovník Slunce se zakresluje podle šablon, podle hodnoty L0.
Wolfovo relativní číslo
Dalším krokem zpracování kresby je rozdělení skvrn do skupin. Skupiny skvrn se orámují a očíslují (číslují se skvrny podle narůstající heliografické délky). Do protokolu uvedeme:
a) počet skupin skvrn g
b) počet všech skvrn f
c) Wolfovo relativní číslo R, které se vypočítá podle vztahu
d) Počet fakulových polí F
Uvádějí se i čísla gc, fc, Rc, které jsou platná pro centrální část kresby. Centrální část má poloviční průměr, než má celá kresba. Pokud se skupina skvrn nachází na centrálním kruhu, započítává se do čísla gc. Do čísla fc se započítávají pouze skvrny nacházející se v centrální části. Relativní centrální číslo Rc se vypočte podle vzorečku .
Klasifikace slunečních skvrn
Skupiny skvrn se dále zpracovávají. Určuje se typ a počet skvrn. Pro určení typu skupiny existují dvě klasifikace: Curyšská a McIntoshova. Častěji se používá novější McIntoshova klasifikace.
Při klasifikaci by mohl pomoci následující obrázek:
Heliografické souřadnice skvrn
Další hodnoty, které lze z přímého pozorování získat, jsou heliografické souřadnice skvrn. Souřadnice se počítají pro každou skvrnu zvlášť.
Odměří se její poziční úhel měřený od severního konce osy rotace přes východ v intervalu <0°, 360°) a vzdálenost těžiště skvrny od centra disku (v milimetrech) (jak odečíst tyto údaje lze pochopit z obrázku zákresu).
Vypočítá se veličina danou vztahem:
kde je poloměr zákresu v milimetrech.
Vypočítá se heliografická šířka a heliografická délka skvrny podle vztahů:
Získaná hodnota se vynese do tabulky v protokolu (není povinné).
Synoptická mapa
Heliografické souřadnice skvrn můžeme zakreslit do synoptické mapy. Získáme přehled o rozložení a četnosti slunečních skvrn a fakulových polí na slunečním disku. Synoptickou mapu můžeme vytvořit pro období několika dní, po dobu jedné otočky nebo i pro více otoček. Záleží na délce pozorovací řady a zvoleném měřítku.
Zakreslujeme nejlépe na milimetrový papír o formátu A3. Na svislou osu vynášíme heliografickou šířku skvrn (skvrny se vyskytují v tzv. královském pásu – -40° až +40° heliografické šířky). Na vodorovnou osu vynášíme heliografickou délku skvrn.
Pokud byla zakreslována skvrna po více dní, vybere se kresba, kde je skvrna:
a) nejblíže k centrálnímu poledníku, tvar skvrny je pro pozorovatele nejméně zkreslen a odečtení polohy skvrny je zatíženo nejmenší chybou
b) největší nebo skupina skvrn má nejrozvinutější strukturu
Motýlkový diagram
Motýlkový diagram znázorňuje heliografickou šířku skvrny na čase. Skvrna je zobrazena v diagramu jako jeden bod. Výsledný diagram ukazuje průběh slunečního cyklu.