1 SIERPNIA 2008 ROKU
NASTĄPIŁO CAŁKOWITE ZAĆMIENIE SŁOŃCA...
widoczne m.in. z terenów azjatyckiej części Federacji Rosyjskiej - Syberii.
Pas całkowitości tego zaćmienia prześledzić można na poniższej mapie:
TSE_2008_GoogleMapFull [za pozwoleniem X. Jubiera]
Wyprawie patronował Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, ale nie odbyła by się ona, gdyby nie wprost nadzwyczajne zrozumienie naszych zainteresowań ze strony:
Wyposażenie obserwacyjne ekspedycji uzupełniła krakowska firma ASTROKRAK - producent wysokiej klasy sprzętu astronomicznego.
W promocji wyjazdu poprzez, między innymi, całkowitą i pierwszorzędną organizację wernisażu wystawy fotograficznej oraz spotkania poświęconego prezentacji naszych dokonań i samej podróży - uczestniczyło Centrum Kultury "Dworek Białoprądnicki" w Krakowie.
Szczere podziękowania składamy także Panu Michałowi Korpantemu, za wypożyczenie sprzętu obserwacyjnego.
O wyprawie
Była to wyprawa samochodowa, pojazdem udostępnionym przez Generalnego Importera samochodów marki SEAT - firmę IBERIA MOTOR COMPANY S.A.
Celem wyjazdu i miejscem obserwacji stały się okolice trzeciego co do wielkości miasta Rosji - Nowosybirska, przez które 1 sierpnia przechodził pas całkowitego zaćmienia.
Cień Księżyca osiągnął powierzchnię Ziemi u północnych wybrzeży Kanady, a następnie przemieszczał się po północnej Grenlandii, Nowej Ziemi, azjatyckiej, kontynentalnej części Rosji, granicznych obszarach Mongolii i Chin, kończąc wędrówkę w Chinach środkowo-wschodnich.
Wybór Nowosybirska jako miejsca obserwacji podyktowany został kompromisem pomiędzy czasem trwania fazy całkowitej zaćmienia (2m22s), prognozami pogody (~50% prawdopodobieństwo korzystnej pogody) oraz stopniem trudności i kosztami dojazdu.
Czteroosobowa grupa obserwatorów dotarła w okolice Nowosybirska samochodem osobowym marki Seat Altea Freetrack, podniesioną i posiadającą napęd 4x4 wersją klasycznej Altei, łamiąc tym samym mit, iż Syberia czy już nawet tereny na wschód od Moskwy przejezdne są jedynie dla terenówek-potworków...
"Tym razem Syberia" [PDF, 3,5 Mb]
"Przejechaliśmy 12.600 kilometrów" [PDF, 1,5 Mb]
Prowadzone przez nas obserwacje zaćmienia polegały na:
- fotograficznej i filmowej rejestracji zjawiska,
- przeprowadzeniu ciągłych pomiarów zmian:
- temperatury i wilgotności,
- promieniowania bezpośredniego na powierzchnię prostopadłą,
- promieniowania całkowitego,
- bilansu promieniowania.
Informacje o zaćmieniu, miejsce obserwacji
Współrzędne miejsca obserwacji:
szerokość: 54° 35’ 23’’ N
długość: 83° 17’ 06’’ E
wysokość: 140 m n.p.m.
Czas trwania fazy całkowitej: 2m 22s
| Zjawisko | Czas lokalny | Wysokość Słońca nad horyzontem |
| Początek fazy częściowej | 16:42:10 | 38.6° |
| Początek fazy całkowitej | 17:44:47 | 30.1° |
| Faza maksymalna | 17:45:58 | 29.9° |
| Koniec fazy całkowitej | 17:47:09 | 29.7° |
| Koniec fazy częściowej | 18:45:48 | 21.3° |
Należy zaznaczyć, że pomiędzy Warszawą, a Nowosybirskiem różnica czasu w sierpniu wynosi 5 godzin (Warszawa + 5 h = Nowosybirsk).
Wygląd nieba dla naszej lokalizacji w czasie fazy całkowitej
Ze względu na stosunkowo niewielką w 2008 roku aktywność Słońca, korona słoneczna charakteryzowała się niewielkimi rozmiarami i dość regularnym kształtem, jednocześnie na brzegu tarczy słonecznej widoczne były jedynie dwie średniej wielkości protuberancje.
Wyjazdy na obserwacje zaćmień Słońca zawsze są loterią związaną z aktualnie występującą pogodą w miejscu rejestracji. Ranek 1 sierpnia nie wróżył pozytywnych wyników gdyż nad rejonem, w którym przebywaliśmy przechodziła potężna ławica chmur, przecinająca niebo z zachodu na wschód, wprost nad naszymi głowami, dodatkowo jeszcze rozszerzająca się w miarę zbliżania się godziny rozpoczęcia zaćmienia.
Podjęliśmy walkę z czasem i kilometrami, uciekając od Nowosybirska na południe, w stronę stref bezchmurnego nieba. Po kilkudziesięciu minutach szaleńczej jazdy, poddaliśmy się bo chmury rozciągały się już od horyzontu do horyzontu. Zawróciliśmy i wjechaliśmy w boczną drogę, szukając miejsca do rozstawienia sprzętu pomiarowego
i obserwacyjnego. Zaćmienie miało rozpocząć się za 25 minut...
Nagle sytuacja zaczęła się odwracać, trudno było w to uwierzyć, ale chmury rozstępowały się i zanikały, dość szybko pozostawiając absolutnie czyste niebo. Nieoficjalnie dochodziły do nas informacje, jeszcze przed dniem zaćmienia,
że Rosjanie planują zadbać o bezchmurne niebo nad Nowosybirskiem i użyć samolotów rozpylających jodek srebra. Nie bardzo w to wierzyliśmy, ale jednak byliśmy w Rosji. Nowosybirsk oszalał przed zaćmieniem więc czego się nie robi dla turystów i mieszkańców...
Podsumowując, bez wahania możemy stwierdzić, że wyprawa zakończyła się całkowitym sukcesem, zarówno obserwacyjno-pomiarowym jak i krajoznawczym. Nie spotkała nas żadna zła przygoda, samochód będący domem na kółkach, sprawował się bez zarzutu, a Rosjanie są naprawdę miłymi i otwartymi ludźmi. Powierzchowne opinie o niechęci względem Polaków przypuszczalnie dotyczą tylko rejonów gdzie spotyka się polityka z interesami i dużymi pieniędzmi, a w tych raczej nie przebywaliśmy.
WYNIKI POMIARÓW METEOROLOGICZNYCH
Prowadzone przez nas pomiary meteorologiczne obejmowały rejestrację zmian temperatury, wilgotności oraz badania aktynometryczne.
Opis wykorzystywanych urządzeń oraz badanych parametrów pogodowych - znajduje się
w tym miejscu.
Mówiąc nieco żartobliwie - gdy popatrzymy na wykresy, możemy jednoznacznie stwierdzić, iż całkowite zaćmienie Słońca - nastąpiło.
Świadczy o tym przebieg kolorowych linii początkowo opadających, a następnie wznoszących się. Oczywiście cecha ta jest obserwowalna tylko w przypadku wartości promieniowania
i temperatury. Dane obrazujące zmiany wilgotności, zachowują się odwrotnie - wykres rozpoczyna się od niskich wartości, które w miarę postępu zaćmienia, zwiększają się.
Sytuacja ta jest absolutnie normalna i przewidywalna.
Zaćmienie Słońca polega na zakrywaniu tarczy naszej gwiazdy dziennej przez Księżyc, który "ustawia się" na jednej linii pomiędzy Ziemią, a Słońcem. Jego stopniowe nasuwanie się, powoduje zmniejszanie ilości energii docierającej ze Słońca. Zatem wartości promieniowania bezpośredniego, całkowitego oraz bilansu radiacyjnego jednostajnie spadają. Podobnie dzieje się z temperaturą, która ściśle zależy od ilości energii cieplnej dochodzącej ze Słońca.
Wykresy skonstruowane są w następujący sposób:
na osiach pionowych (x) odkładane są wartości promieniowania (w W/m2) lub temperatury/wilgotności (°C/%), zaś osie poziome (y) informują o czasie, wystąpienia określonej wartości.
Szare prostokąty wyznaczają czas trwania faz częściowych zaćmienia – przed i po fazie całkowitej. Wąski, czarny prostokąt w środku wykresu odpowiada czasowi trwania fazy całkowitej.
WYSOKOŚĆ SŁOŃCA W MIEJSCU OBSERWACJI - 1 sierpnia 2008 roku, czas lokalny
Rysunek powstał w oparciu o specjalnie dla Stowarzyszenia napisane oprogramowanie
autorstwa Piotra Kilara. Dziękujemy!
Obserwacje zmian temperatury, wilgotności oraz promieniowania rozpoczęto o godzinie 16.20 czasu lokalnego, a więc 22 minuty przed pierwszym kontaktem (rozpoczęciem fazy częściowej zaćmienia) przy wysokości Słońca wynoszącej 41o 27’ 34”. Wyniki pomiarów, przytoczone w poniższym opisie, obarczone są niewielkim, ale trudnym do ustalenia wpływem zmniejszającej się elewacji Słońca w czasie prowadzenia pomiarów oraz trwania zjawiska zaćmienia. Wszystkie rejestrowane parametry meteorologiczne w naturalny sposób modyfikowane są przez aktualną wysokość Słońca i bezpośrednio od niej zależą. Ustalenie stopnia oddziaływania Słońca na mierzone parametry w zależności od jego wysokości nad horyzontem jest trudne do oszacowania z powodu ograniczonego czasu, liczby i zakresu pomiarów. Dodatkowo - w pierwszej fazie obserwacji meteorologicznych – w okresie od ich rozpoczęcia do mniej więcej początku fazy częściowej zjawiska, występowały silne i częste podmuchy wiatru, a przed tarczą Słońca sporadycznie przemieszczały się chmury typu Cumulus humilis i Cumulus mediocris. Niewielkie zachmurzenie kilka minut po rozpoczęciu zaćmienia ustąpiło.
Opis zmian temperatury i wilgotności
Pierwsza zarejestrowana wartość temperatury wynosi 29,2 °C. Jest to jednocześnie najwyższa występująca temperatura w czasie prowadzonych obserwacji. Należy zauważyć, iż zaćmienie przebiegało w godzinach popołudniowych przy zmniejszającej się wysokości Słońca czego skutkiem jest naturalny, stopniowy spadek temperatury oraz wzrost wilgotności. W chwili rozpoczęcia fazy częściowej (godz. 16:42:10, pierwszy kontakt) temperatura wynosiła 27.8 °C, a zatem w ciągu około 20 minut od rozpoczęcia pomiarów, spadła ona o 1,4 °C. O godzinie 17:44:47 (drugi kontakt) czyli w terminie rozpoczęcia fazy całkowitej zaćmienia termometr zanotował wartość 20 stopni Celsjusza. W okresie pomiędzy pierwszym, a drugim kontaktem, trwającym około 62 minut temperatura spadła o 7,8 stopnia. Porywy wiatru ustały, a fragmentaryczne zachmurzenie ustąpiło dzięki czemu można przyjąć, że zmiana temperatury na poziomie 7,8 °C jest wynikiem działania Księżyca, ograniczającego promieniowanie cieplne dochodzące ze Słońca. W fazie całkowitej zaćmienia, trwającej 2 minuty i 22 sekundy temperatura nadal spadała, osiągając pod jej koniec wartość 19,4 °C. Zakończenie tej fazy zjawiska nie zahamowało spadku temperatury i jej wartości malały aż do godziny 17:50, osiągając poziom 18,2 stopnia. Wartość ta utrzymywała się do godziny 17:54, po której temperatura zaczęła rosnąć. W chwili zakończenia zaćmienia (godz. 18:45:48) powietrze osiągnęło temperaturę 22,6 stopnia Celsjusza. Pomiędzy końcem fazy całkowitej, w którym temperatura wynosiła 19,4 °C, a pojawieniem się wartości minimalnej temperatury (18,2 °C) upłynęły 3 minuty, jednak wspomniane minimum utrzymywało się aż do godziny 17:56 czyli łącznie przez 7 minut po zakończeniu fazy całkowitej. Rejestracja temperatury prowadzona była do godziny 19:02:00, w której osiągnęła ona wartość 22,5 °C. W momencie zakończenia pomiaru Słońce znajdowało się na wysokości 19 stopni nad horyzontem.
Przebieg wilgotności wykazuje większe zróżnicowanie i dynamikę w porównaniu z temperaturą rozpatrywaną w analogicznym czasie. Zmiany tego parametru są ściślej związane ze zmiennym natężeniem wiatru oraz zasłanianiem tarczy słonecznej przez chmury. Odwrotnie do wartości temperatury, ilość pary wodnej zawartej w powietrzu zwiększała się - wraz ze zmniejszaniem wysokości Słońca. W chwili rozpoczęcia pomiarów wilgotność względna powietrza wynosiła 32,4%, (najniższa zarejestrowana - poza fazą całkowitą i okresem bezpośrednio po niej następującym). Obecność chmur i okresowe zmiany prędkości wiatru, szczególnie w pierwszej fazie obserwacji, jeszcze przed rozpoczęciem zaćmienia, powodowały skokowe różnice wilgotności. Przyjmując jej uśrednioną wartość w godzinach 16:20 – 16:42, wilgotność wynosiła 33,3%. W momencie pierwszego kontaktu (godz. 16:42:10) wilgotność kształtowała się na poziomie 34,1% i systematycznie wzrastała, na początku fazy całkowitej przyjmując wartość 39,4% (godz. 17:44:47). Wzrost ten wynosi 5,3% i nastąpił w ciągu około 62 minut. Rozpatrując okres pomiędzy początkiem obserwacji, a pierwszym kontaktem (20 minut), zarejestrowano wzrost wilgotności o 1,7%. Faza całkowita zaćmienia wiąże się z dalszym wzrostem wilgotności, który nie jednak został zatrzymany wraz z początkiem odsłaniania tarczy Słońca. W okresie całkowitego zasłonięcia Słońca wilgotność rosła w zakresie 39,4 – 39,7%. Maksymalna wartość wilgotności (39,9%) zarejestrowana została o godzinie 17:51, a więc 4 minuty po zakończeniu fazy całkowitej zaćmienia. Od tego momentu zawartość pary wodnej w powietrzu zaczęła spadać, przyjmując wartość 33,8% wraz z końcem drugiej fazy częściowej zaćmienia czyli jego zakończeniem (czwarty kontakt – godz. 18:45:48). Po zaćmieniu wilgotność wahała się w granicach 33,8 – 34% , a ostatnia zarejestrowana wartość wynosi 34,1% (godz. 19:02:00).
Opis zmian promieniowania bezpośredniego
Dopływ promieniowania bezpośredniego w pierwszej fazie obserwacji zakłócany był przejściowo przez chmury przemieszczające się przed tarczą Słońca. Przejawia się to dużym rozrzutem wartości promieniowania, widocznym na wykresie w przedziale czasowym od godziny 16:20 do 16:50. Dalsza rejestracja przebiegała bez znaczącego udziału zachmurzenia. Pomiędzy rozpoczęciem pomiarów, a pierwszym kontaktem średnia wartość promieniowania bezpośredniego wynosiła 439 W/m2, natomiast maksymalna - zarejestrowana kilkanaście sekund przed rozpoczęciem zaćmienia – 774 W/m2. Zachmurzenie, blokujące dopływ promieniowania bezpośredniego, zaczęło ustępować w okolicach rozpoczęcia fazy częściowej zaćmienia i w momencie pierwszego kontaktu jego wynosiła 762 W/m2. Wraz z postępującym zasłanianiem tarczy Słońca przez Księżyc rejestrowano spadek ilości promieniowania na średnim tempie 13,7 W/m2 na minutę. W momencie drugiego kontaktu (początek fazy całkowitej) pyrheliometr zarejestrował wartość 8 W/m2, a dopływ promieniowania do czujnika urządzenia ustał (wartość 0 W/m2) w okolicach fazy maksymalnej całkowitego zaćmienia (godz. 17:45:58). Ponowne odczyty pojawiły się o godzinie 17:48:40 (1 W/m2), a więc około minuty po trzecim kontakcie. Z powyższych wskazań pyrheliometru wynika, że promieniowanie bezpośrednie było jeszcze rejestrowane około jednej minuty po całkowitym zasłonięciu tarczy Słońca oraz że ponownie dodatnie wartości promieniowania pojawiły się po tym samym czasie lecz już po odsłonięciu Słońca. Wartości minimalne promieniowania wykazują zatem przesunięcie czasowe. Nie jest ono jednak powodowane czynnikami naturalnymi, jak na przykład odległością Słońce – Ziemia lub Ziemia – Księżyc. W pierwszym przypadku opóźnienie powinno wynosić około 8 minut, a w drugim około jednej sekundy. Zaobserwowane przemieszczenie zerowych wartości promieniowania wynika z pewnej bezwładności czasowej pyrheliometru powstałej na skutek rejestrowania strumienia cząstek o bardzo niewielkim natężeniu. Po fazie całkowitej wskazania stopniowo wzrastały jednak dla analogicznego czasu przed fazą całkowitą, wartości promieniowania są minimalnie mniejsze. Przyczyną tego zjawiska była mniejsza wysokość Słońca i związany z nią naturalny spadek natężenia promieniowania. Z chwilą całkowitego zejścia Księżyca z tarczy Słońca, (czwarty kontakt – godz. 18:45:48), zarejestrowana wartość promieniowania wynosiła 624 W/m2, a Słońce znajdowało się na wysokości 21,3 stopnia. Pomiary zakończono o godzinie 19:03, o której średnie natężenie promieniowania wynosiło 556 W/m2 przy wysokości Słońca ok. 19 stopni nad horyzontem.
Opis zmian promieniowania całkowitego
Promieniowanie całkowite jest sumą promieniowania bezpośredniego i rozproszonego, które dochodzi z całego nieboskłonu. Wartości początkowe wyraźnie wskazują na występujące zachmurzenie. Natężenie promieniowania podlega silnym zmianom na skutek okresowej przewagi jednego ze składników. Chmury zasłaniające Słońce powodowały wzrost udziału promieniowania rozproszonego, natomiast okresy ich zaniku w rejonie Słońca – umożliwiały swobodny dopływ strumienia promieniowania bezpośredniego. Podobnie jak w przypadku promieniowania bezpośredniego, wartości promieniowania całkowitego wykazują pewne czasowe przesunięcie. Zatrzymanie dopływu promieniowania z nieboskłonu (0 w/m2) przypada na 20 sekund po całkowitym zasłonięciu tarczy słonecznej, a pierwsza wartość dodatnia promieniowania pojawiła się po około 2 minutach od końca fazy całkowitej. Pomiędzy rozpoczęciem pomiarów, a pierwszym kontaktem średnia wartość promieniowania bezpośredniego wynosiła 487 W/m2, natomiast maksymalna - zarejestrowana w chwili rozpoczęcia rejestracji, równa była 678 W/m2. Podczas rozpoczęcia zjawiska (faza częściowa, pierwszy kontakt) wartość promieniowania całkowitego wyniosła 652 W/m2 i wraz z postępującym zasłanianiem tarczy Słońca, stopniowo zmniejszała się, osiągając w momencie drugiego kontaktu poziom 4 W/m2. Pomiar dokonany w czasie trzeciego kontaktu wykazał wartość 0 W/m2, która utrzymywała się, jak wspomniano powyżej, jeszcze przez około 2 minuty po odsłonięciu tarczy Słońca. Po fazie całkowitej, (uwzględniając przesunięcie czasowe), natężenie promieniowania zaczęło wzrastać, jednak na skutek zmniejszającej się wysokości Słońca, tempo przyrostu oraz osiągane wartości są mniejsze niż te przed fazą całkowitą. W momencie zakończenia zaćmienia (czwarty kontakt) natężenie promieniowania całkowitego wynosiło 296 W/m2, a jego naturalna tendencja spadkowa utrzymywała się do zakończenia pomiarów (257 W/m2).
Opis zmian bilansu promieniowania
Bilans promieniowania (radiacyjny) informuje o aktualnej tendencji nagrzewania lub wychładzania powierzchni Ziemi. Wartości dodatnie mówią o dopływie promieniowania krótkofalowego ze Słońca i wiązanego z nim podgrzewania powierzchni Ziemi, natomiast wartości ujemne bilansu informują o wypromieniowywaniu energii z powierzchni Ziemi, a zatem jej ochładzaniu. Graficzna prezentacja wartości bilansu promieniowania wykazuje podobieństwo ich przebiegu do zmian natężenia promieniowania całkowitego rozpatrywanego w analogicznym czasie. Należy jednak zauważyć, że wartości bilansu są niższe, co powoduje przesunięcie wykresu w dół – względem natężenia promieniowania całkowitego. Jeszcze w czasie trwania faz częściowych zaćmienia bilans przyjmuje wartości ujemne, a zarejestrowane minimum przypada na okolice fazy całkowitej. Średni poziom bilansu w okresie od rozpoczęcia pomiarów do pierwszego kontaktu wynosił 299 W/m2. W chwili rozpoczęcia zaćmienia bilansomierz wskazał wartość 400 W/m2, która wraz z postępującym zasłanianiem tarczy Słońca stopniowo zmniejszała się. O godzinie 17:36, gdy Słońce zostało zasłonięte w około 83%, bilans przyjął wartości ujemne. Pomimo dochodzącego jeszcze ze Słońca promieniowania krótkofalowego, większy udział w bilansie zyskało promieniowanie długofalowe - oddawane przez powierzchnię Ziemi. W czasie fazy całkowitej bilans kształtował się w zakresie od -63 (początek) do -67 (koniec) W/m2. Wartości dodatnie bilansu pojawiły się ponownie około godziny 18:01 przy zasłonięciu Słońca wynoszącym około 72% (1 W/m2). Około godziny 18:45 (zakończenie zaćmienia) wartość bilansu wyniosła 144 W/m2, natomiast w terminie zakończenia pomiarów 116 W/m2.
Obserwacje zmian promieniowania - wykres zbiorczy
