Pavel Kotrč, Astronomický ústav Akademie věd České republiky 251 65 Ondřejov, pkotrc @asu.cas.cz

Jurij A. Kuprjakov, Šternbergův astronomický ústav, Moskevská univerzita , 119899 Moskva, Rusko, kupry @sai.msu.ru
 

Abstrakt
Sluneční erupce je obzvláště na svém počátku doprovázena změnami ve vystupujícím chromosférickém záření. Přes rostoucí význam pozorování ze sond a družic jsou pro výzkum slunečních erupcí pozemní pozorování stále důležitá. Na ondřejovském mnohokamerovém erupčním spektrografu používáme několik CCD kamer pro současnou detekci jak Ha filtrogramů, tak pro spektrum v několika diagnosticky významných spektrálních čarách, jako Ha, Hb a CaII 8542 A. V článku se uvádí souhrn zkušeností pozorování slunečních erupcí, orientovaných na detekci rychlých změn ve viditelném záření. Na příkladu použití individuálních erupčních dat diskutujeme problémy vztahující se k pozorovací technice i metodice, jakož i srovnání s ostatními typy dostupných dat.
 

ÚVOD

     Projekty orientované na detekci rychlých změn v záření slunečních erupcí, zejména v počátečním stadiu, v takzvané přederupci, byly rozvíjeny na amerických (A. Kipplinger) a švýcarských (A. Magun) observatořích. V Ondřejově jsme se tímto projektem začali zabývat v r. 1996 s pomocí automatického zpracování záznamů filtrogramů a spektrogramů detekovaných videokamerami s rozlišením 25/50 půlsnímků za sekundu. Ideový záměr vychází z hypotézy, že urychlené pulzní svazky nabitých částic, s energií vyšší než je tepelná energie částic, přicházející z koróny se zabrzdí v hustých vrstvách chromosféry a odevzdaná kinetická energie se projeví následnou termalizací plazmy. Relaxační doba může být řádově sekunda nebo zlomek sekundy. Snímáme-li s dostatečně vysokou frekvencí správné místo, které je tlustým terčem pro dopadající a brzdící částice, pak je nález krátkodobé změny v intenzitě ať již na filtrogramu, nebo ve spektru čistě věcí dobré metodiky, štěstí, píle a dostatku pozorovacího času i prostředků k úspěšnému dokončení. Řešení problému však připomíná hledání pověstné jehly v kupce sena. Jakékoliv zpracování enormně velkého množství dat naráží na problém jejich stability, to je stejných podmínek pozorování. U samotné erupce je tento problém kardinální, neboť erupce sama o sobě je typická velkými změnami intenzity v jednotlivých místech. Velkou roli hraje kvalita obrazu (seeing) a stabilita dalekohledu i spektrografu včetně kamer a jejich signálu. Pokud hledáme rychlé variace nějakou sofistikovanou automatickou procedurou na filtrogramu, potřebujeme k rozpoznání změn vhodný souřadný systém platící pro celou zpracovávanou sekvenci dat. Takový souřadný systém může být ukotven například na konfiguraci několika neměnných detailů slunečních skvrn. Je velmi obtížné takovéto záchytné body v sekvenci snímků vybrat. Vybíráme-li tyto body ještě ve spektru, musíme řešit problém navázání filtrogramů a spektrogramů. Všechny tyto okolnosti jsme zvážili a pořídili značné množství pozorování slunečních erupcí, která zpracováváme i s ohledem na výskyt rychlých změn v záření erupcí..
     Programové zabezpečení pro náročnou vyhledávací proceduru tohoto úkolu navrhla a realizovala v rámci své diplomové práce Jana Kašparová. Vodítkem pro hledání vhodných intervalů byla koincidence našich záznamů s náhlými nárůsty rentgenovského toku slunečního původu na družici GOES. Najít takovou koincidenci pozemního pozorování s měřeními z družice se ukázalo mimořádně obtížné, neboť sledování X záření není prvotním úkolem družice GOES. Navíc, kosmická stanice na nízké dráze prochází radiačními pásy Země a efekt Murphyho zákonů se ukázal jako velmi podstatný, neboť naše dobrá pozorování většinou korelovala se vším možným, jen ne s dobou, v níž GOES pozoroval.
     Návrh procedury k vyhledávání změn byl popsán Janou Kašparovou ve sborníku ze 14. slunečního semináře. Procedura byla dokončena a na několika sériích dat prověřena. Odpovídající změnu (zjasnění či potemnění) se zatím najít nepodařilo. Podařilo se vyřešit celou řadu problémů souvisejících nebo při hledání se objevivších a výsledky publikovat, Samotné hledání variací není problémem mrtvým nebo odloženým, jak dokumentuje následující série obrázků, dokumentujících hledání variací v nedávné erupci z 30. 4. 2000. Na prvním obrázku dokumentujeme běžný kompozitní videosnímek sestávající z Ha filtrogramu ze štěrbiny spektrografu a odpovídajících spektrálních čar Ha, Hb a CaII 8542 A.
     Na obrázku 2a je ukázán detail snímků, jejichž časové sekvence byly zkoumány za účelem hledání rychlých změn intenzity a to jak na filtrogramu, tak ve spektru. Jako vhodná místa k měření se obvykle vybírají středy emisních vláken eruopce (2b), nebo jejich okraje u vláken ukotvených ve velké sluneční skvrně (2c). Typický kalibrovaný spektrální profil vidíme na obr. 3. Bylo nutno provézt správné určení disperzní křivky a kalibrační křivky. Pak bylo možné pro každý spektrální profil stanovit jeho polohu na disperzní ose, integrovanou a maximální intenzitu. Časový chod tvaru profilů a jejich parametrů, včetně maximálních a integrálních intenzit ve vybraném místě sluneční erupce je znazorněn na obr. 4, 5 a 6, kde je ukázán typický chod v průběhu krátkého intervalu. Výběr časových intervalů se dělal s ohledem na záznam rentgenovského záření z družice GOES (obr. 7) a s přihlédnutím k výskytu efektů na záznamech ondřejovských radiových spektrografů se subsekundovým rozlišením, viz. obr. 8.
 
 

ZÁVĚR

     Dosavadní analýza dat vedla k nalezení několika zajímavých úseků, které byly následně zkoumány podrobněji. Ukazuje se však, že i při velmi hustém pozorování radiovými a rentgenovskými přístroji je prakticky velmi obtížné, ne-li nemožné, najít všechny doplňující informace nezbytné ke správné lokalizaci a časovému určení useků, v nichž se pak provádí výběr a následná analýza zpracovávaných optických a spektrálních dat. Samotná analýza je rovněž značně pracná, neboť nehledě na vysoký stupeň poloautomatizace některých postupů, je nadále nutné téměř každý krok kontrolovat operátorem. Je nutno zdůraznit, že analýza podobných očekávaných rychlých změn v intenzitě záření slunečních erupcí je nadále předmětem zájmu několika pracovních skupin v zahraničí a že se ji hodláme v rámci možností věnovat nadále i my. Pokračování v hledání variací ať již na dřívějších záznamech dat, nebo na aktuálních, může být námětem pro další diplomové práce. Mnoho úsilí bylo v tomto směru vynaloženo a metodika i technické a programové zázemí je zájemcům k dispozici. Další informace lze nalézt na webovské stránce: http://www.asu.cas.cz/ ~pkotrc/index.html.
 

Poděkování

Článek byl vypracován v rámci grantu GA ČR 205/00/1726.
 

LITERATURA :

Fárník, F., Garcia, H. and Kiplinger, A.: 1998, in ”Crossroads for European and Heliospheric Physics”, Ed. R. A. Harris,
     Noordwijk, ESA 1998, p. 305-308.
Heinzel, P. a Karlický, M.: 1992, in Eruptive Solar Flares, Proc. of the IAU Coll. 133, eds. B. V. Jackson, M. Machado and
     Z. Švestka, Lecture Notes in Physics, Springer-Verlag, 359.
P. Heinzel, M. Karlický, P. Kotrč a Yu. A. Kupryakov: 2000, High Energy Solar Physics: Anticipating HESSI ASP
     Conference Series, R. Ramaty and N. Mandzhavidze, (eds), Vol. 206, 289-292.
Karlický, M., Tlamicha, A., Jiřička, K., Aurass, H. a Zlobec, P.: 1992, Hvar Obs. Bull. 16, 23.
Kašparová, J.: 1999, 14. Sluneční seminář, Stará Lesná.
Kašparová, J.: 1999, Diplomová práce, Katedra astronomie a astrofyziky MFF UK Praha.