Vpliv popolnega Sončevega mrka, 11. avgusta 1999, na meteorološke parametre

V člankih, ki so napovedovali dogodke med popolnim Sončevim mrkom 11. avgusta 1999, je bilo tudi nekaj napovedi glede sprememb temperature ozračja. Nekateri prispevki so, glede na meritve med prejšnjimi mrki, napovedovali padec temperature celo za 10 °C.

Kako je torej z nihanjem temperature med mrkom? Padec temperature je med mrkom odvisen predvsem od klime področja kjer merimo. V grobem so procesi podobni kot pri nihanju med dnevno in nočno temperaturo. Seveda ne smemo spregledati, da se zaradi vremenskih razmer: padavine, oblačnost, veter, konvekcija, vlaga ... lahko rezultati na črti mrka med sabo zelo razlikujejo. Čas mrka bistveno določa časovno spreminjanje temperature. Mrk po vzhodu ali pred zahodom Sonca bistveno ne vpliva na padec temperatur. Tudi relativno kratek čas trajanja popolne faze (nekaj minut) nima večjega vpliva na padec temperature.

Če izključimo primere hitrih prodorov hladnega zraka in ohladitve ob padavinah, lahko iz izkušenj in tudi arhivskih podatkov sklepamo, da v naših krajih temperatura v dveh urah pade le za nekaj stopinj, kvečjemu za 5 ali 6 °C, recimo pozno popoldne ali zgodaj zvečer. Seveda so razmere med mrkom drugačne, saj Luna skoraj 3 ure postopoma zakriva in odkriva Sonce, tudi začetna višina Sonca ter temperatura sta različni.

Veliko zavajanj povzročijo dobronamerni opazovalci mrka, ko nepoučeni o merjenju temperature, postavijo termometer kar pod direkten vpliv Sončevih žarkov, na poljubni višini od tal. Seveda se pri takih meritvah lahko pojavijo izjemne razlike med maksimalno in minimalno temperaturo. V tem primeru namreč ne merimo temperature zraka, ampak predvsem temperaturo termometra, ki pa je lahko pri taki postavitvi izjemno visoka, saj se termometer segreva predvsem zaradi absorbiranih direktnih žarkov. Če hočemo meriti temperaturo zraka, moramo termometer zaščititi pred soncem. Termometer naj bi izmenjeval toploto le z zrakom. Tudi višina termometra je pomembna, standard za meritev temperature zraka je 2 m nad tlemi.

V kraju Kam (Madžarska) je Filip Štucin med mrkom meril časovni potek temperature vsake pol minute, z digitalnim merilnikom TESTO. Senzor je bil nameščen v senci 2 m nad zemljo v posebni zaščitni komori. Linija časovnega poteka temperature med mrkom je precej nazobčana, kar je posledica dinamičnih dogajanj v ozračju, saj se od tal segret zrak zaradi vzgona začne dvigati in ga nadomesti hladnejši zrak, to dogajanje spremljajo lokalni konvekcijski in turbulenčni tokovi. Tako kot za vse meritve, velja tudi za temperaturo, da vsaka postavitev merilne naprave in sama meritev spremeni razmere znotraj merjene količine (merjenca), tako da je mnogokrat težko pravilno interpretirati rezultate meritev. Vendar v tem primeru lahko iz grafa dokaj dobro razberemo temperaturne spremembe med mrkom. Čas je podan s srednjim Sončevim časom, poletni čas minus ena ura.

Vsekakor izstopata časovna zamika med začetkom mrka (10:24) in začetkom padanja temperature (10:49) in fazo popolnega mrka (11:48) in minimumom temperature (12:07m). Prvi zamik je bil 25 minut in je najverjetneje posledica dejstva, da je bila v prvih 20 minutah zastrtost Sonca skromna in je Sonce dovajalo še zmeraj več energije, kot sta jo ozračje in tla izgubljala, nakar se je po rahlem padcu vzpostavilo 20 minutno ravnovesje. Šele po slabi uri od začetka mrka je temperatura začela strmo padati (magnituda mrka je bila takrat že okrog 0,6, zakritost Sončevega površja pa nekaj več kot 50%). Iz slike enostavno razberemo, da je v eni uri najbolj strmega padanja temperature le ta padla za okrog 3,5 °C. Približno 20 minut pred popolno fazo in 20 minut za njo je temperatura v povprečju padala konstantno, to je med magnitudama 0,8 in 76 %-nima površinskima zakritjema. Minimum temperature zraka je bil dosežen 19 minut po začetku popolnega mrka in je trajal le nekaj minut. Kmalu je temperatura začela strmo naraščati, v povprečju celo nekoliko bolj strmo kot je padala, saj se je naraščanje začelo, ko je bila že odkrita vsaj četrtina površine Sonca. Ta dan so v Murski Soboti izmerili maksimalno temperaturo 25,9 °C, kolikšna bi bila brez mrka lahko samo bolj ali manj utemeljeno ocenjujemo. Časovni zamik med gostoto energijskega toka sevanja Sonca, temeperaturami tal in zraka na različnih višinah, je v glavnem posledica prenosa toplote med tlemi in zrakom in posameznimi plastmi zraka. Fazni zamik med višino Sonca in temperaturo zraka lahko opazimo skoraj vsak dan, ko nas najbolj zebe takoj po vzhodu Sonca in nam je najbolj vroče šele v popoldanskih urah. Temperatura tal ima zaradi absorbcije najmanjši časovni zamik glede na višino Sonca (oziroma glede na potek gostote energijskega toka sevanja Sonca). Temperatura 5 cm nad tlemi sicer hitreje sledi temperaturi tal vendar je bil temperaturni minimun med mrkom na tej višini izmerjen le nekaj minut prej kot na dveh metrih.

*Časi meritev so podani s srednjim Sončevim časom, poletni čas minus ena ura.

Legenda (acronyms):
Obl. -celotna količina oblakov v osminah (cloudiness)
Tpov, Tmax, Tmin, Tter -povprečna, maksimalna, minimalna in terminska temperatura zraka v °C (temperature)
Glo. -gostota globalnega sevalnega energijskega toka v W/m² (global sunshine radiation)
Dif. -gostota difuznega sevalnega energijskega toka v W/m² (diffuse sunshine radiation)

Na vseh štirih postajah je med mrkom temperatura padla za stopinjo ali več, ne glede na oblačnost. V navedenih krajih sicer mrk ni bil popoln, je pa iz podatkov razvidno, da je bil temperaturni padec zelo odvisen od oblačnosti, oblaki namreč v veliki meri sevajo toplotne valove nazaj v atmosfero. V Portorožu je bilo med vsemi kraji najbolj jasno, zato je tudi temperatura najbolj padla, za več kot 2 °C, čeprav je bila magnituda mrka najmanjša (0,95). Povsod je opazen časovni zamik med maksimumom mrka in minimalno temperaturo. Bolj kot pri temperaturi pa se mrk pozna v količini izmerjenega globalnega in difuznega sevanja. Sevanje se je ob maksimumu mrka znižalo na komaj merljive vrednosti. V Murski Soboti se je količina globalnega sevanja zmanjšala ob 11.46 uri na 13 W/m², difuznega pa praktično na nič. V preglednici so le polurna povprečja. Za primerjavo, normalno pošlje Sonce na vrh ozračja našega planeta energijski sevalni tok z gostoto blizu 1400 W/m², do tal pa ta tok že nekoliko oslabi in bi moral biti ob tem času okoli 800 W/m². Pri poteku temperature zraka na Kredarici moramo upoštevati, da je v visokogorju dnevni razpon temperature zraka manjši kot po nižinah in manjša ohladitev ob mrku ni le posledica velike pokritosti neba z oblaki.

Še o občutkih ljudi. Večina ljudi je trdila, da je temperatura padla za več kot 4 °C, da jih je ob mrku kar mrazilo. Fiziološki občutek za toplotne razmere in izmenjava toplote telesa z okolico nista odvisna samo od temperature zraka, ampak od vrste dejavnikov. Med mrkom se je bistveno spreminjal člen energijske bilance, ki opisuje doprinos kratkovalovnega sevanja. Varljivi občutki o padcu temperature so bili predvsem posledica dejstva, da nismo bili več izpostavljeni neposrednemu Sončevemu obsevanju. Tudi rahel veter je prispeval k hitrejši izmenjavi telesne toplote z zrakom. Seveda padec temperature za 4 °C ni majhen in ga brez težav zaznamo.

Slika: Sledi termografa na dan mrka za postaji Murska Sobota in Bilje pri Novi Gorici. Oba termografa sta ob mrku zabeležila padec temperature zraka, hkrati sta higrografa zabeležila povečanje relativne vlage.

Figure: Thermograph traces during Solar eclipse for stations Murska Sobota and Bilje near Nova Gorica. Decrease of the temperature has been recorded by both thermographs and simultaneously increase of the relative humidity has been recorded by hygrographs.