Výsledky práce vědců VUT na titulní stránce Nature

Uveřejněná fotografie v prestižním vědeckém časopisu vznikla složitým matematickým zpracováním několika desítek obrazů pořízených během úplného zatmění Slunce dne 1. srpna 2008 v Mongolsku. Je v současnosti ve světě nejdokonalejším existujícím obrazem sluneční koróny ve viditelné části spektra.

Tým pod vedením prof. Miloslava Druckmüllera z Ústavu matematiky Fakulty strojního inženýrství v posledních letech zásadním způsobem zdokonalil matematické metody analýzy obrazů sluneční koróny. Jádro týmu tvoří prof. Miloslav Druckmüller a jeho dcera Hana Druckmüllerová. Součástí týmu dále jsou Peter Aniol a Martin Dietzel z Německa, Vojtech Rušin ze Slovenska, Constantinos Emmanoulidis z Řecka, Ronald Royer z USA, Eva Marková a Marcel Bělík z Hvězdárny v Úpici.

Nové metody umožňují studium sluneční koróny - horké plazmatické obálky Slunce s teplotou převyšující jeden milión kelvinů – na kvalitativně zcela nové úrovni. Na obrazech je možné studovat

velmi složité struktury plazmatu modelované silným magnetickým polem Slunce. Analýzou záření různých iontů železa lze získat velmi přesné informace o teplotě. Složité děje, které probíhají ve

sluneční koróně mají velký vliv na naši Zemi, a proto jejich studiu je v poslední době věnována velká pozornost.

Úplné zatmění Slunce nastává přibližně šedesátkrát za století a je vždy pozorovatelné pouze v úzkém pruhu zemského povrchu, tzv. pásu totality. Pás totality často prochází pro pozorování zcela nevhodnými místy, jako jsou oceány a místa se špatnou dlouhodobou předpovědí počasí.  Proto je vždy velká pozornost věnována výběru pozorovacího místa. K výběru pozorovacího místa využívá tým prof. Druckmüllera i mapy vyjadřující dlouhodobou pravděpodobnost, že bude na daném místě jasno.

Dne 1. srpna 2008 procházel pás totality ruskou Sibiří, přes pohoří Altaj a poušť Gobi v Mongolsku a Číně. Hana Druckmüllerová se připojila v expedici Hvězdárny v Úpici a pozorovala zatmění v Ključi na území ruského Novosibirska. Prof. Miloslav Druckmüller byl členem německo-česko-slovenské expedice, která v Mongolsku cestovala terénními auty z Ulánbátaru do pouště Gobi na místo Bor Udzuur. Přestože na obou místech byla jen asi 50% pravděpodobnost dobrého počasí, měly obě výpravy zázračně jasnou oblohu a pořídily velmi kvalitní snímky sluneční koróny. Právě ze snímků z Mongolska byl vytvořen obraz, který se pak objevil i na titulní stránce časopisu Nature.

Dne 22. července 2009 procházel pás totality Indií, Čínou a Tichým oceánem. Hana Druckmüllerová byla společně s astronomy z Hvězdárny v Úpici a Astronomického ústavu AV ČR v Su-čou západně od Šanghaje v Číně. Prof. Miloslav Druckmüller byl na maličkém atolu Enewetak v Marshallových ostrovech jako člen americko-německo-česko-slovenské expedice. V Su-čou celý den zatmění propršel, ale na Enewetaku počasí umožnilo pořídit kvalitní snímky.

Své první úplné zatmění Slunce pozorovali Hana a Miloslav Druckmüllerovi 11. 8. 1999 poblíž vesnice Németkér v Maďarsku. Tehdy procházel pás totality velmi blízko českých hranic. Miloslav Druckmüller poté zpracovával neskenované pořízené fotografie na počítači, protože zjistil, že originální fotografie vůbec neodpovídají tomu, co viděl. V roce 2002 pak Hana Druckmüllerová začala vytvářet první program na matematicky korektní zviditelňování snímků sluneční koróny, v dnešním názvosloví program Corona 1.0. S programem a prací, která jej popisovala se zúčastnila Středoškolské odborné činnosti, kde se umístila na 3. místě v oboru fyzika na celostátním kole v Kadani v květnu 2003 a v roce 2004 reprezentovala ČR v soutěži Intel ISEF ve Spojených státech. Miloslav Druckmüller program převzal a rozšířil do dnešní téměř dokonalé podoby a vytvořil řadu dalších programů.  Od té doby prezentovali své postupy Hana a Miloslav Druckmüllerovi na několika konferencích, např. na Solar Eclipse Conference 2004 v UK, Solar Eclipse Conference 2007 v USA, Conference Corona and Plasma Physics 2008 v Rusku a The Dynamic Solar Corona 2009 v Číně.

Postupy, které dnes Hana a Miloslav Druckmüllerovi používají k vizualizaci struktur ve sluneční koróně, umožňují zobrazit korónu nejvěrněji ze všech používaných metod. Mnohé jiné metody totiž poškozují obrazy sluneční koróny tím, že zvýrazňují pouze radiálně orientované struktury a nikoli např. vrcholy smyček. Počet použitých obrazů se liší případ od případu. Většinou je během úplného zatmění pořízeno každým fotoaparátem několik desítek snímků. K nim jsou pak krátce po skončení úplné fáze zatmění pořízeny kalibrační snímky Těchto kalibračních snímků bývá až několik set. Na jednom pozorovacím místě se vždy fotografuje několika fotoaparáty pomocí objektivů o různých ohniskových vzdálenostech (snímky různě detailní), případně i v různých spektrálních čarách, což následně umožňuje zkoumat rozložení různých iontů a atomů v koróně.

Na zpracování obrazů sluneční koróny pořízených během úplných zatmění Slunce používá tým prof.  Druckmüllera celou řadu software, který je do značné míry jednoúčelový a z valné části je to software vlastní, vytvořený v průběhu let. Vědci z VUT mají program na kalibraci snímků pořízených během zatmění pomocí kalibračních snímků pořízených krátce po zatmění, program na přesné geometrické sesazení snímků, program na přesné určení těžiště Měsíce v obrazech, což je potřeba k dalším výpočtům, program na složení mnoha obrazů s různými expozičními časy do jednoho obrazu s obrovským dynamickým rozsahem,  program na zviditelnění koronálních struktur v obrazu s vysokým dynamickým rozsahem a spoustu dalších jednoúčelových programů. Autorem většiny z nich je sám prof. Miloslav Druckmüller.

Nejbližší úplné zatmění Slunce nastane 11. 7. 2010 v Pacifiku. Hana Druckmüllerová se chystá pozorovat zatmění z ostrova Mangaia v Cookových ostrovech. Miloslav Druckmüller bude i letos na společné americko-německo-česko-slovenské výpravě. Pozorovací místo se ovšem tají. V pásu totality se nachází jen nemnoho rozumně dostupných ostrovů, a proto hrozí, že by byla při zveřejnění místa pozorování výprava přeplacena movitějším zájemcem.