Leckdy a leckde míváme dojem, že se nějak vytratila skutečná noční tma. Proti těm, co profitují z umělého osvětlování, je ale takový dojem jen chabým argumentem. Pokud někam záměrně nesvítí, je tam pro ně vždycky tma ažaž, a mělo by se tam posvítit též.
Tma, ve smyslu množství slabého světla, je ale měřitelná, jen k tomu nestačí běžné luxmetry (ty jakžtakž měří venku jen mimo období občanské noci), nejsou dost citlivé. Již v roce 2003 kolegové z Vídně (Thomas Posch a další) přišli s nápadem, že slabší světlo lze dobře měřit pomocí běžných fotovoltaických panelů. V roce 2004 jsme spolu s nimi prezentovali takové měření (hlavně z Vídně, ale i z Brna) na konferenci Cancer and Rhytm v Grazu. Našli jsme tehdy znepokojivě vysoké hodnoty, nepochybně rušící spánek nemalé části obyvatel obou měst.
Kolega Posch tehdy navrhl levný monitoring střídání denních a nočních úrovní intenzity osvětlení pomocí již existujících fotovoltaických zařízení. Já ten nápad tehdy formuloval v dopise „monitoring light by PV power plants“.
Pak jsem se na to poptával na katedře fyziky na Pedagogické fakultě v Brně, kde příležitostně působím. Padlo to na úrodnou půdu: myšlenka se zalíbila i kolegovi Tomáši Miléřovi, který se zabýval porovnáváním dvou panelů (po jednom metru čtverečním), pokud jde o jejich výkon v závislosti na tom, jestli se krycí sklo čistí nebo nečistí.
Kolega Miléř pořídil na katedru měřicí přístroj (multimetr) METEX ME-32, asi ten nejlevnější, který lze připojit k sériovému portu počítače, a který současně umí automaticky přepínat rozsahy napětí (to bylo důležité pro možnost měřit ve dne i v noci). Pomocí jakéhosi programu jsme skutečně dokázali zaznamenávat data do počítače. Krátce před letním slunovratem mne ponoukl k tomu, abych se pustil do sledování stmívání – jakým tempem se vlastně v těch nejdelších dnech stmívá?
Už den po slunovratu jsme to zvládli: totiž instalovali malý panel
(jen o hraně jednoho decimetru) na roh střechy hvězdárny
a připojili k multimetru a ten k počítači. Pro
registraci jsem našel spolehlivý „commandlinový“ program
multimeter (od Martina Hammerschmida) a mírně jej
upravil. Od té doby
zaznamenáváme průběh dne a noci. V prvních dnech to bylo pomocí
panýlku, který měl jen dvě křemíkové destičky zapojené v sérii
a dával na plném slunci jeden volt. Pak jsem koupil panel s osmi
destičkami v sérii, který naplno dává čtyři volty, a při setině
luxu je na něm napětí jeden milivolt. Vzhledem k tomu, že citlivost
multimetru je desetina milivoltu, lze s takovou sestavou měřit
i hodnoty blízké přírodním za bezoblačného nebe.
Ty brněnské jsou bohužel o řád větší, a pokud se zatáhne, tak se dál desetkrát až třicetkrát zvednou, místo aby poklesly. Viz tento adresář – v Brně nikdy nenastává ani pouhá „nautická noc“. Ta je v přírodě v době, kdy je Slunce alespoň dvanáct stupňů šikmo dolů. Stmívání se v Brně při takové hloubce Slunce jaksi už zastaví, místo aby pokračovalo na hodnoty desetkrát nižší. Tomu odpovídá, že z Kraví hory vidíme jen hodně jasné hvězdy, tisíce těch slabších jsou již od sedmdesátých let nedostupné (poté, co byly městské žárovky nahrazeny mnohem účinnějšími výbojkami). Když jsou nízké mraky, je světla všude v blízkosti městského centra alespoň jako při prudkém zimním úplňku, tj. desetina luxu a více. To je již hodnota, kterou jako minimální doporučuje technická norma pro chodníky – tehdy by bylo možno vypnout alespoň nad nimi lampy a zbytečně nesvítit.
Grafy, které jsou na webu, pěkně dokumentují, kdy se Slunce schovalo za mraky, ale také kdy mraky přišly v noci. Ve dne se mraky projeví úbytkem světla, v noci je tomu naopak. Všechny mraky nad Brnem jsou z kategorie svítících, ač nejsou kdesi vysoko v mezosféře a severně od nás.
Kromě skutečných světelných variací se za slunných dní projevuje i ohřev fotovoltaického panelu – když je horký, dává menší napětí (které přepočítáváme stále stejnou formulí na světlo). Když pak vystydne (ve stínu) a slunce vykoukne za mrakem, vychází množství světla správně, na sto tisíc luxů. Za jasných dní jsou světelné hodnoty v grafech odpoledne nižší než skutečné. Panel je totiž moc teplý, i když je přilepený na bílé betonové kostce o hraně 20 cm, která slouží jako stabilizátor a chladič.
Ráno (ale i večer) se kromě toho v grafech projevují okolní překážky: roh odsuvné střechy a koruny stromů, které v některých intervalech vrhají na panel stín. Pěkně jsou patrné silné přeháňky a bouřky, když nebe ve dne zakryje černý mrak.
Aktuální graf se generuje každých pět minut, a kdo je líný se chodit dívat ven (nebo vidí beztak jen lampy a na nebi nic), z něj snadno zjistí, je-li venku jasno, oblačno, polojasno či zataženo. Totéž samozřejmě i zpětně. Takové údaje jistě pořizují i jinde, jen my na brněnské hvězdárně je ale máme pro celý svět online. Kromě světelného znečištění tak doposud neobvyklou metodou monitorujeme i počasí.
Spustit samotné měření bylo snadné, více práce dalo naprogramovat automatické generování grafů obsahujících i okamžiky význačných úhlových výšek pro zapadající Slunce, srovnávací hodnoty intenzity denního a soumrakového slunečního svitu za bezoblačného počasí a také intenzity měsíčního svitu. Už to ale máme, a doufáme, že se do měření pustí i další zájemci v jiných lokalitách. V softwaru zbývá jen změnit zeměpisnou délku a šířku... Pokud někomu beztak běží počítač pořád, proč nedokoupit za pět stovek PV panýlek, za patnáct set stejný nebo obdobný multimetr, jako máme my (ve společném neformálním projektu fakulty a hvězdárny), za dalších pár set stejnosměrný zdroj (jeden pól napájení multimetru je nutno uzemnit; možná, že zdroj nemusíte kupovat, máte-li doma nějakou starou 9V nabíječku) a monitorovat svou lokalitu taky tak? Tím spíše tehdy, když už na střeše nějaký fotovoltaický panel beztak máte.
Samozřejmě, jako detektor lze užívat i něco jiného, např. čidlo, které je v přístroji Sky Quality Meter. Ale to už je spíš pro zkušené elektroniky (dokud to někdo nenabídne ke koupi), cesta přes běžné fotovoltaické panely je nejjednodušší. Samozřejmě, je potřeba si půjčit na některé stmívání luxmetr a soustavu zkalibrovat (rádi časem půjčíme). Měřit se ale určitě hodí začít i bez kalibrace. Věřte, že z takového jednoduchého sledování budete mít radost podobnou, jako máme my.
jh
PS., srpen 2007
Měření už funguje více než jeden rok, roční výročí už uplynulo i od přidání
obvyklých meteorologických údajů.
Shodou okolností se k tomuto srpnovému výročí podařilo vylepšit záznam větru:
místo okamžitých hodnot po pěti minutách (přičemž vrtulka, nerada se otáčející,
většinou stojí) se zobrazují maxima za uplynulých pět minut. Trvá problém,
že namočený detektor skládá fotovoltaické a galvanické napětí; na druhé straně,
takový záznam též něco říká (že bylo hodně mokro...).