Hvězdárna Valašské Meziříčí
www.astrovm.cz
   


Logo veřejné zakázky a poptávky

10.10.2017
NOC VĚDCŮ 2017

V pátek 6. října se Hvězdárna Valašské Meziříčí opět připojila k celoevropské akci pořádané každoročně pod názvem NOC VĚDCŮ. Tématem letošního ročníku byla MOBILITA.

09.10.2017
Příběh Země

Chemické složení meziplanetární hmoty odhaluje tajemství vzniku života. Klíčem k jeho poznání může být také spektroskopie meteorů!
 
Sluneční soustavu netvoří jen osm planet, přes 180 měsíců, 200 velkých a miliony malých asteroidů a možná až 1012 komet, ale také spousta malých těles pohybujících se mezi planetami po nestabilních drahách. Souhrnně jsou nazvána meziplanetární hmotou. Meziplanetární hmota vstupující do atmosféry naší planety ve většině případů zanikne a jediným projevem této události zůstává tzv. meteor. V omezeném počtu případů je těleso dostatečně velké, aby dopadlo až na povrch jako meteorit a mohlo být podrobeno chemické analýze.

18.09.2017
Hvězdárna se zapojila do oslav Dnů města Valašské Meziříčí

Ve dnech 15. a 16. září 2017 se naše hvězdárna připojila k oslavám Dnů města Valašské Meziříčí. Tuto akci finančně podpořilo Město Valašské Meziříčí v rámci podpory malého rozsahu.  

Přihlašte se k odběru aktualit AKA, novinek z hvězdárny a akcí:

Více informací o zasílání novinek

Nacházíte se: Úvodní stránka » Odborná činnost » Výsledky pozorování » Záznam a komparace spektra blesku

Záznam a komparace spektra blesku

Dva ze tří spektrografů na Hvězdárně Valašské Meziříčí.Na hvězdárně Valašské Meziříčí jsou v současné době v provozu tři kamery opatřené spektroskopickým systémem. Hlavním cílem těchto kamer je zaznamenávání spekter meteorů a tedy identifikace chemického složení meteoroidů a také emisních čar prvků obsažených v atmosféře Země. Nicméně v období výskytu bouřkové činnosti se cíle pozorování mohou změnit a spektrografy mohou zaznamenat spektra elektrostatických výbojů – blesků. Tak tomu bylo i během bouřky ve večerních hodinách dne 19. 6. 2016.

 

Úvod

První kamera na pozorování spekter meteorů byla na Hvězdárně Valašské Meziříčí nainstalována v létě 2014. Je umístěna na budově odborného pracoviště a její zorné pole směřuje severním směrem (VM_N), kamera je vybavena CCD snímačem Sony Super HAD II 960 H (ICX 663 AKA) s rozlišením 720×576 px. Na podzim 2015 pak byly zprovozněny další dvě spektrální kamery, které byly vybaveny modernější kamerou QHY5L-IIM s vyšším rozlišením snímače (1280×960 px) a tedy i vyšším spektrálním rozlišením (viz titulní snímek). Sledují jihozápadní (VM_SW) a severozápadní (VM_NW) obzor.

Obr. 1: Skládaný snímek spektra bolidu 20151119_034504, náležejícího k meteorickému roji Leonid. Záznam a analýza spekter meteorů jsou primárním cílem spektrografů instalovaných na Hvězdárně Valašské Meziříčí. Autor: Hvězdárna Valašské Meziříčí

Severní kamera (VM_N) byla zprovozněna 25. 7. 2014. Jedná se o CCTV kameru VE 6047 s difrakční mřížkou s hustotou 500 čar/mm, která je vybavena světelnými objektivem Tokina (F/0,98) s proměnným ohniskem (3-8 mm). Pro dané nastavení ohniska objektivu je efektivní zorné pole systému 60×48o, rozlišení prvního řádu spektra meteoru je 32,8 Å/px. Veškeré potřebné zařízení bylo zakoupeno díky finančním prostředkům SMPH (Společnost pro MeziPlanetární Hmotu). Spektrografy VM_NW (severozápadní kamera) a VM_SW (jihozápadní kamera) byly zprovozněny v říjnu 2015. Jedná se o kamery QHY5L-IIM s CMOS snímačem Aptina MT9M034, které jsou vybaveny světelným megapixelovým objektivem Tamron (F/1,0) s proměnným ohniskem (3-8 mm) a jsou vybaveny difrakční mřížkou s hustotou 1000 čar/mm. Pro dané nastavení ohniska objektivu je efektivní zorné pole systému 80×60o (VM_SW) a 89×67o (VM_NW), rozlišení prvního řádu spektra meteoru je 9,7 Å/px (VM_SW) a je 10,8 Å/px (VM_NW).

 

Spektrum blesku

Nedávná bouřka nabídla zajímavou možnost spektrální registrace velmi zajímavého projevu bouřek, blesku. Tím na chvíli přenesla spektroskopická pozorování na Hvězdárně Valašské Meziříčí od jevů nebeských k neméně zajímavým jevům pozemským. Nabídla se nám zajímavá možnost porovnání. V laboratorních podmínkách se pokoušíme ve spolupráci s kolegy z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského v Praze napodobit spektra zářícího z plazmy meteorů pomocí různých pokusů, zejména ostřelováním meteoritů lasery, vytváření laserových jisker ve vzduchu či elektrickými výboji. Aby astronomům nebylo líto, že prší, příroda připravila další srovnávací experiment a umožnila na kameru meteorického spektrografu zaznamenat blesk.

Obr. 2: Snímek spektra blesku 20160619_200130, jedná se o první snímek (FR 15) spektra blesku s expoziční dobou 0,067 s. Autor: Hvězdárna Valašské Meziříčí Obr. 3: Snímek spektra blesku 20160619_200130, jedná se o druhý snímek (FR 16) spektra blesku s expoziční dobou 0,067 s. Autor: Hvězdárna Valašské Meziříčí

Zajímavý úkaz, podobně jako meteor či silná laserová jiskra, vytvořil plazma a připravil tak bohaté spektrum obsahující emise vodíkových, dusíkových a kyslíkových čar. Obrázek dole ukazuje srovnání spektra blesku se spektry pořízenými v laboratoři pomocí výkonného Nd:YAG laseru a doutnavého výboje. Příroda připravila pro oko spektroskopika opravdovou žeň spektrálních čar. Zatímco v laboratoři laserová jiskra dosahuje teploty spíše 10 000 – 20 000 K a elektrický výboj generovaný napětím 1 500 V s proudem do jednoho ampéru jen do 5 000 K, blesk o teplotě i přes 50 000 K, proudem přes 30 000 ampérů a napětím stovek milionů voltů vybudil tak, jako elektrický výboj, k oslnivé záři molekulární dusík a kyslík (O2 a N2), rozbil vzduch a vodní páru na atomy tak, jako laserová jiskra (H I, O I a N I) a také odtrhal elektrony i z obtížně ionizovatelného dusíku i kyslíku, které ve spektru svítí v podobě čar iontů N II a O II.

Obr. 4: Identifikace emisních čar prvků ve spektru blesku 20160619_200130 (FR 15) – srovnání průběhu spektra blesku se spektry pořízenými v laboratoři UFCH JH pomocí výkonného Nd:YAG laseru a doutnavého výboje. Autor: Martin Ferus

 

Závěr

Záznam spektra blesku a jeho následná analýza se jeví jako velmi užitečné nástroje pro hlavní spektroskopický výzkum, tedy pro analýzu spekter meteorů. Druhou rovinou, potřebnou pro následné analýzy, je srovnání spekter blesků a TLE jevů (Transient Luminous Events – přechodné světelené úkazy) pořízených spektrografy na Hvězdárně Valašské Meziříčí s výsledky pořízenými v laboratoři UFCH JH pomocí výkonného Nd:YAG laseru a doutnavého výboje. Toto srovnání laboratorních výsledků a reálného měření spekter (meteorů, blesků, TLE) umožňuje přesnější identifikaci emisních čar právě ve spektrech pořízených spektrografy. Výsledkem analýzy spektra blesku pořízeného 19. 6. 2016 (20:01:30 UT) je identifikace vodíkové emisní čáry ve dříve analyzovaném spektru bolidu 20150812_232101, který patřil k meteorickému roji Perseid.

Obr. 5: Identifikace emisních čar prvků v kalibrovaném spektru blesku 20160619_200130 – srovnání intenzit emisních čar prvků v obou pořízených snímcích spektra (FR 15 – červená linie, FR 16 – šedá linie). Autor: Jakub Koukal

Analyzované spektrum blesku typu CC (došlo k výboji mezi mraky, nedošlo k uzemnění blesku) obsahuje pouze emise prvků obsažených v atmosféře Země. Dominantní v analyzovaném spektru jsou pak emise OI-multiplet 1 (laboratorní vlnová délka 7774 Å), OI-35 (7947 Å), OI-4 (8447 Å) a NI-3 (7442 Å), NI-2 (8223 Å), NI-8 (8629 Å), NI-1 (8683 Å). Velmi zajímavými jsou pak identifikace emisních čar vodíku H-alpha (6563 Å) nebo H-gamma (4341 Å), emisních čar argonu, např. Ar-1 (8115 Å) nebo emisní čáry ionizovaných prvků, např. OII-10 (4075 Å) nebo NII-31 (6610 Å).

 

Poděkování

Projekt nákupu a provozu spektroskopických kamer s vysokým rozlišením je částečně dotován Programem pro regionální spolupráci AV ČR, reg. č. R200401521 a interním grantem Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského č. 994316. Na pořízení přístrojové techniky umístěné na Hvězdárně Valašské Meziříčí, p. o. přispěly také společnosti DEZA, a. s. a CS CABOT, spol. s r. o.

 

autor: Jakub Koukal a Martin Ferus


   
Tato stránka je vytištěna z webu www.astrovm.cz
Těšíme se na Vaši návštěvu.
WebArchiv Hvězdárna Valašské Meziříčí, příspěvková organizace, Vsetínská 78, 757 01 Valašské Meziříčí
Příspěvková organizace Zlínského kraje. Telefon: 571 611 928, E-mail: info@astrovm.cz, Vyrobil: WebConsult.cz