Apokalypsa hrozí, Slunce za to ale nemůže

Profesor Miloslav Druckmüller pořizuje nejlepší snímky sluneční koróny na světě. V rozhovoru tento „učitel, matematik a blázen" mluví o své práci i konci světa.

Před dvaceti lety vyfotil Miloslav Druckmüller poprvé sluneční korónu při úplném zatmění. Ale neviděl na fotce to, co na vlastní oči. A tak si s pomocí matematiky začal s obrázky Slunce hrát. Dnes patří jeho snímky k těm nejlepším na světě, jeden zdobil i titulní stranu časopisu Nature. Astrofyzici z nich umí leccos vyčíst. A laik se kochá.

* Na vašem počítači vidím další úchvatný snímek sluneční koróny. Ještě vás to po těch dvaceti letech pořád baví?

Baví mě ta matematika kolem. Ale upřímně řečeno, expedice samotné mě nebaví a nikdy nebavily. Spousta lidí si možná myslí, že to musí být fantastický výlet, jet na zatmění Slunce třeba do Francouzské Polynésie, jenže ty expedice jsou především příšerný stres. Navíc nemám rád cestování samotné, což taky asi mnohé překvapí, protože s manželkou milujeme hory. Himálaje, Andy...

* Jenže my tu máme jen tu Sněžku. A na zatmění Slunce, které bude pozorovatelné od nás, byste si musel počkat do roku 2135. Takže to znovu překousnete a pojedete na expedici do Chile a s manželkou pak na dovolenou na hory?

Pomalu se snažím z expedicí vycouvat - ze sportovních dovolených zatím ne, i když jsme naše aktivity změnili na horská kola (směje se). V práci mám skvělou kolegyni Janu Hoderovou a skvělého kolegu Pavla Štarhu, které jsem do toho šílenství kolem zatmění Slunce namočil a na které se už můžu plně spolehnout. Bez nich by to už dnes ani nešlo. Už deset let spolupracujeme s University of Hawaii, která expedice financuje a poskytuje - společně s Peterem Aniolem, o kterém vám hned povím víc - špičkovou techniku. Můj ideál je, že mi přivezou data, na kterých pak mohu v klidu pracovat. Ale do Chile pojedu, i když nebudu na hlavním pozorovacím místě expedice. Pojedeme s manželkou Zuzanou a zmíněným Peterem samostatně. Je spolumajitelem významné německé firmy, která staví úžasné teleskopy na největších observatořích světa. Budeme tvořit samostatnou skupinu, zálohu, kdyby jiné skupině expedice nevyšlo počasí. Ale na hlavní pozorovací místo se mi už jet nechce, je to moc stresující.

* Měli bychom vysvětlit, že vy vytváříte vždy dva obrazy sluneční koróny. Ten první je přesná digitální fotografie, složená z desítek až stovek jednotlivých fotografií, ze které se dá následně pomocí matematiky vyčíst spousta informací, ale lidské oko v ní nic moc nevidí. Proto z ní opět matematickými a počítačovými kouzly vytváříte jiný snímek, šitý na míru lidskému oku, simulaci toho, jak by to mohlo lidské oko vidět, kdyby zvládlo ten obrovský kontrast. Popisuji to správně?

V podstatě ano. Musím řešit tento základní problém - extrémní kontrast. Digitální obrazy sluneční koróny se pořídí docela snadno, když máte kvalitní techniku. Ale kontrast mezi vnitřní a vzdálenou částí koróny může dosáhnout až hodnoty jedna ku miliónu. S tím si žádná fotografie, digitální ani klasická, neporadí. Proto se obrazů musí pořídit velké množství, sto až dvě stě snímků s různými expozicemi od tisíciny sekundy až po deset sekund. Z toho syntetizuji obraz, který pokud možno co nejpřesněji zachovává informaci o jasu v koróně. Z něj pak lze zjistit spoustu zajímavých věcí, ale na monitoru počítače není nic zajímavého vidět. Monitor umí zobrazit většinou jen 256 úrovní jasu, my jich potřebujeme alespoň sto tisíc. Proto musím udělat matematický trik, podraz na lidský zrak, který nasimuluje při těch úrovních jasu, které mám k dispozici, jak by to asi vypadalo, kdybychom to vidět mohli.

* Ten první obrázek je pro vědu, druhý pro radost?

Spíš bych řekl, že dávají smysl jen společně. Jeden se dá přesně analyzovat, ale není na něm vidět to, co analyzovat chceme. Druhý je silně upravený, takže analyzovat nejde, ale zase je na něm vidět to, co analyzovat chceme. Sám s nimi běžně pracuji tak, že mám v počítači tyto dva obrazy „přes sebe". Pohybuji se zrakem a myší po obrazovce v simulaci, ale pracuji s daty původního, neupraveného obrazu.

* Prosím, popište na nějakém příkladu, co je na obraze vidět.

Dobře. To světlo, které vidíme tady (ukazuje na snímek) ve sluneční koróně, se odráží od volných elektronů. Představte si je třeba jako mlhu kolem Slunce, jednotlivé kapičky mlhy, to jsou ty volné elektrony, které rozptylují světlo. Volné elektrony jsou nabité částice, jejichž pohyb určuje magnetické pole Slunce. Bílá koróna je tedy do jisté míry vizualizací magnetického pole Slunce. Ze snímků tak můžeme zjistit, jak vypadají indukční čáry magnetického pole Slunce.

* A zobrazíte je podobně, jako když na papír dáte železné piliny a pod papír magnet?

Ano, ty pěkné obrázky koróny, které se líbí třeba i těm lidem, co se chtějí jen pokochat a nechtějí to odborně dál řešit, ukazují, že Slunce je obrovský magnet.

* Váš havajsko-brněnský tým dělá spoustu zajímavých věcí, získáváte obrovské množství informací o koróně, něco umíte dokonce jako jediní na světě. Co třeba?

Umíme třeba během úplného zatmění Slunce pozorovat korónu v sedmi různých spektrálních čarách, které odpovídají záření sedmi různých iontů železa a niklu. Tyto excitované ionty září ve viditelné a blízké infračervené části spektra. Každý z těchto iontů vzniká za jiných podmínek - za jiné hustoty a teploty plazmatu.

* Takže lze takto sluneční korónu diagnostikovat?

Ano, a v tom je to „kouzlo", ale není to tak jednoduché. Abych mohl pořídit obraz záření iontů na určité vlnové délce, nestačí mi jen jeden filtr, který propustí záření konkrétního iontu a to ostatní „uřízne". Nezbavím se totiž základního bílého slunečního světla odraženého od volných elektronů, které obsahuje všechny vlnové délky, tedy i tu, kterou vyzařuje zkoumaný iont. Musím mít tedy dva filtry a dvě kamery, tj. dva samostatné přístroje. Jeden snímá záření iontů kontaminované bílým světlem a ten druhý snímá jen to bílé světlo na jiné vlnové délce těsně vedle vlnové délky, na které září ionty. Pak už to chce „jen" spoustu přesné práce a ověřování, že výsledný obraz záření iontů je správně. Musím mít důvěru v to, že předávám fyzikům přesně to, co po mně chtějí.

* Svoje první úplné zatmění Slunce jste viděl a fotil ještě na analogový foťák v Maďarsku v roce 1999, tehdy bylo zatmění jako částečné vidět i v Česku. Když jste pak viděl ty fotky a začal přemýšlet, jak to udělat, aby i na fotkách ta koróna byla vidět tak, jak jste ji viděl dalekohledem, dokázal jste si v nejdivočejších fantaziích představit, kam až to dotáhnete?

Na to jsem vůbec nepomýšlel. Fotografie pořízené na klasický barevný negativní film se mi tehdy docela podařily. Byl jsem nadšený, šikovná paní z minilabu u školy mi pomohla udělat nádherné velké obrázky na zeď. Všechno bylo krásně ostré. Ale...

* Nebylo to ale to, co jste viděl na vlastní oči.

Přesně. A jako matematikovi, který už v té době učil, mimo jiné, numerické metody analýzy obrazu, mi bylo jasné, v čem je problém. Jedna fotografie nemůže dynamický rozsah jasu zatmění zachytit. Tak jsem začal skládat snímky s různými expozicemi přes sebe, různě to „bastlil". Vyrobil jsem nakonec horko těžko obrázek, který už vypadal o dost líp. Ale pořád to zdaleka nebylo ono.

* Vím, že pak do toho vstoupila vaše dcera, tehdy studentka gymnázia...

Hanka, typické dítě, kterému všechno jde a má pocit, že svět je jeho. „Prosím tě, proč to tady bastlíš a lepíš? To seš matematik? Vyrob si program, který to udělá líp," provokovala. „Když seš tak chytrá, udělej to ty." A ona se toho chytla a s řekněme středoškolskými znalostmi matematiky vytvořila první program na vizualizaci sluneční koróny. Nebyl špatný, dával lepší výsledky než to, co jsem diletantským způsobem „lepil" já. To mne vyburcovalo k aktivitě. Pak jsme na dalším vývoji pochopitelně jistou dobu pracovali společně. Domníval jsem se, že je to práce na pár delších zimních večerů. Mýlil jsem se - už to trvá 20 let.

* Matematiku vaše dcera vystudovala, že?

Ano. Druhá dcera fyziku. Moje manželka je informatička. Dcery teď každá mají po dvou malých dcerkách...

* Jestli i vnučky půjdou směrem exaktních věd, krásně pomůžete prolomit tu mužskou přesilovku v oboru!

Uvidíme, nejstarší vnučce jsou čtyři roky.

* Líbilo se mi, když se vás novináři přede mnou ptali, k čemu vlastně ty vaše výzkumy jsou, proč to děláte. Řekl jste, že máte dvě odpovědi. Upřímnou a neupřímnou. Ta upřímná je...

Prostě mě to baví a fascinuje. Baví mě fyzika, i když jsem matematik, baví mě matematika, která je za tím. Je to úžasné, odkrývat na obrazovce svého počítače věci, které třeba do té doby nikdo neviděl. Možná mě to baví i proto, že to není mé zaměstnání. Přesto to velice úzce souvisí s mým povoláním učitele matematiky na fakultě strojního inženýrství VUT v Brně. Používám algoritmy, které učím své studenty. Studenti oboru Matematické inženýrství se často různou formou účastní výzkumu Slunce. Navíc mám „za sebou" fakultu, kde je řada nadšenců -kamarádů, ochotných poskytnout své odborné znalosti nebo pomoci s konstrukcí přístrojů. Vše je tedy postaveno na nadšení.

* A ta neupřímná, ale korektní zní, že je dobré zkoumat Slunce, je to naše hvězda, díky které je tu život, ale která nás také ohrožuje. Takže je dobré se o něm dozvědět co nejvíc.

V dnešní době jsme strašně zranitelní. Vysvětlím to. Ten jev, kterým nás Slunce ohrožuje, se označuje anglickou zkratkou CME (Coronal Mass Ejection - výron hmoty do koróny). Je to uvolněný oblak plazmatu, který může zasáhnout naši Zemi. Naše planeta má velice stabilní magnetické pole, kompas prostě míří stále stejným směrem (myšleno z historického hlediska v krátkém intervalu). Naše magnetické pole je životně důležité, chrání nás před nabitými částicemi z vesmíru. Stabilita tohoto pole je důležitá, rychlé změny jsou velmi nebezpečné. Ve vodičích se totiž mohou při rychlých změnách indukovat proudy, které mohou zcela rozvrátit, nebo i zničit celý systém zásobování elektrickou energií, což by byla nepředstavitelná katastrofa.

* A ten oblak plazmatu by tedy mohl ohrozit to stabilní magnetické pole?

Ano. Přinesl by si totiž svoje magnetické pole s sebou, a pokud by bylo dostatečně silné, pak by mohlo zásadně ovlivnit zemské magnetické pole. Stalo se to v roce 1859. Tehdy to nemohlo lidem nijak ublížit. Neexistovala globální rozvodná síť elektrické energie. Závislost lidí na elektřině byla minimální. Dnes by to byla apokalypsa.

* Od té doby se to neopakovalo?

Dlouho se tvrdilo, že nebezpečí je zanedbatelné. Ale v celkem nedávné době se při prohledávání dat z kosmických sond NASA Stereo zjistilo, že 24. července 2012 nastala srovnatelná událost, ale CME nás naštěstí minulo a odlétlo jiným směrem, než byla zrovna naše planeta. Unikli jsme prostě o fous.

* Co by se stalo?

Nastal by asi totální rozvrat elektrické sítě na celé zeměkouli.

* Blackout?

Absolutní. Přestalo by existovat spojení. Na mobilní telefony bychom mohli zapomenout, stejně tak na internet. Byli bychom bez elektřiny, na které je dnes skoro vše závislé - zásobování, čerpání vody, obchody, toky peněz, média... Nastal by nejspíš chaos, ze kterého by se civilizace možná ani nevzpamatovala.

* Jak pravděpodobné to je?

Naštěstí málo.

* Doléhá na vás nějaká úzkost? Strach?

Ze Slunce rozhodně ne, ale z činnosti člověka ano. Když vidím, jak jsme zdevastovali krajinu, to mě opravdu děsí. Jak jsme poničili ten unikátní ostrůvek života v okolním nehostinném vesmíru. Pokud se budou stále dovážet rajčata přes půl Evropy, i když by mohla růst za rohem, pokud budeme stále více plochy naší maličké země asfaltovat a vodu stále odvádět, pokud budeme „snižovat emise“ aut tak, že budeme vyrábět SUV velikosti menšího autobusu, pokud budeme řešit zvrácenosti typu GDPR místo toho, abychom řešili fatální rizika kolem nás, jsou vyhlídky do poměrné blízké budoucnosti černé. Slunce za nic nemůže a pokud nám hrozí riziko, o kterém tvrdíme, že je způsobné Sluncem, tak to není nic jiného než snaha hodit to na někoho, kdo to s námi myslí dobře. Slunce svítí, hřeje, je dárcem skoro veškeré energie, kterou máme k dispozici, a kterou trestuhodně plýtváme. Pokud k něčemu dojde, tak to jsme si ublížili sami, protože jsme se učinili nesmyslně závislými na moderních technologiích.

Miloslav Druckmüller (64)

Matematik. Vedoucí Odboru počítačové grafiky a geometrie Ústavu matematiky Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně. Věnuje se matematickému zpracování digitálních fotografií, zejména snímků sluneční koróny při úplných zatměních Slunce a jiných astrofyzikálních jevů. Jeho snímek byl na titulní stránce časopisu Nature. Snímky úplných zatmění z celého světa zveřejňuje na svém webu Eclipse Photography.

Umíme třeba během úplného zatmění Slunce pozorovat korónu v sedmi různých spektrálních čarách, které odpovídají záření sedmi různých iontů železa a niklu. Slunce za nic nemůže, a pokud někdo tvrdí opak, je to snaha hodit odpovědnost na někoho, kdo to s námi myslí dobře. Slunce svítí, hřeje, je dárcem skoro veškeré energie, kterou máme k dispozici, a kterou trestuhodně plýtváme.