Zdeněk Sekera

PROFESOR ZDENĚK SEKERA

Prvního ledna 1973 zemřel v Kalifornii univerzitní profe­sor RNDr. Zdeněk Sekera. Těžká choroba ukončila život člo­věka a vědce, jehož práce v meteorologii a fyzice atmosféry jsou citovány a vysoce hodnoceny v celém světě. Jeden z na­šich nejuznávanějších odborníků v atmosférických vědách je však vzhledem k politickému vývoji u nás v poválečném obdo­bí jen málo znám české a slovenské meteorologické veřejnosti.

Narozen v Táboře dne 3. července 1905 studoval po ukon­čení střední školy na Masarykově univerzitě v Brně, kde v roce 1929 získal kvalifikaci pro vyučování matematice a fyzice na středních školách. Ve studiu matematiky (poslou­chal přednášky z pojistné matematiky a matematické statisti­ky) a fyziky pokračoval dále v Praze, kde roku 1930 složil rigoroza s vyznamenáním a byl promován na doktora přírod­ních věd dne 27. června 1930. Ještě před obdržením této hod­nosti začal působit od 1. září 1929 jako asistent ve II. fyzikál­ním ústavu vysoké školy strojního a elektrotechnického inže­nýrství pražské techniky (ČVUT). Začátkem dubna 1932, kdy byl přijat jako asistent do Meteorologického ústavu Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze, začíná jeho kariéra na poli meteorologie a fyziky atmosféry. Hned v následujících letech publikuje zajímavé práce o polarizaci světla oblohy (1933, 1935, 1938, 1939) a spolupracuje s F. Linkem na vydání tabulek o průchodu světla zemskou atmo­sférou (1939). Z. Sekera byl první, kdo dosavadní vizuální pozorování a měření polarizace okem nahradil registrací foto-elektrickým článkem. Jeho experimentální práce svou novos­tí vzbudily zájem předních odborníků v otázkách atmosféric­ké optiky, byly hojně recenzovány v odborných časopisech a popsány v učebnicích.

Sekerův pobyt v Oslo a Bergenu (1935-1936), tehdy slav­ných centrech dynamické meteorologie, mu ukázal nové per­spektivy pro práci doma i v zahraničí. Vědecké dovolené vyu­žil ke studiu teoretické meteorologie (Oslo) a aerologie, synoptické meteorologie a oceánografie (Bergen). V úzkém styku s profesorem H. Solbergem připravoval pak svoji habi­litační práci, jejíž osnovou byla studie Zur Wellenbewegung in Fliissigkeitetsschichten mít vertikál veränderlicher Geschwindigkeit (K vlnovému proudění v kapalinách s vertikálně proměnnou rychlostí). Kromě této práce, která rozšiřuje pů­vodní studie atmosférických vln, provedené H. Helmholtzem, A. Wegenerem, B. Taylorem, Goldsteinem a Haurvitzem, na libovolný počet vrstev proudícího prostředí (diskuze se týka­la specifického případu tří vrstev), se dr. Sekera zabýval ještě jinými problémy, jako již zmíněnou polarizací světla oblohy, problémem povodňových situací ve střední Evropy (ve spo­lupráci se studujícími meteorologie E. Krausem a S. Brandejsem) a též vlivem horských hřebenů na tvoření sekundár­ních depresí. Na základě těchto studií komise profesorů Kar­lovy univerzity ve složení S. Hanzlík, F. Záviška, R. Schneider a B. Šalamon rozhodla v březnu 1939 pozvat dr. Sekeru k habilitačnímu řízení. Venia docenti z meteorologie, klimatologie a dynamické oceánografie docílil 14. července 1939. Dobrozdání k jeho docentuře s ohledem na jeho výsled­ky ve výzkumu polarizace a intenzity světla oblohy, v teore­tické a synoptické meteorologii podali např. profesoři Ch. Jensen (Hamburk), A. Defant (Berlín), R. Siihring (Postupim), V. Conrad (Vídeň), W. Smosarski (Poznaň), D. Bount (Londýn) a L.W. Pollak (Praha).

Po úspěšném obhájení habilitační práce docent Sekera publikoval za války důležitou práci o izobarické ekvivalentní a vlhké teplotě (1943).

Během války byl nejprve zaměstnán v Geofyzikálním ústavu v Praze. Po jeho rozdělení byl přeložen do Pražské hvězdárny a odtud v roce 1943 nasazen do Geofyzikálního ústavu německé univerzity. Tam vymohl zakoupení soudobé literatury, o kterou byla později obohacena knihovna Meteo­rologického ústavu Karlovy univerzity, a také zachránil zabra­ný inventář českého meteorologického ústavu univerzitního a jeho knihovny. Díky jeho přípravným pracím meteorologic­ký ústav po válce patřil k prvním, které zahájily činnost. Doc. Sekera se rovněž zasloužil o rychlé převzetí meteorologické observatoře na Milešovce do správy Meteorologického ústa­vu Univerzity Karlovy. Po válce působil jako vědecký expert v oboru synoptické meteorologie v tehdejším Státním meteo­rologickém ústavu a v únoru 1946 se ve funkci experta zúčast­nil mezinárodní konference ředitelů meteorologických ústavů v Londýně.

V roce 1946 byl pozván profesorem K.G. Rossbym na univerzitu do Chicaga ke studijnímu pobytu, kde pracoval v Departement of Meteorology. Tam ve spolupráci s přední­mi pracovníky v oboru dynamické meteorologie vznikly prá­ce navazující na habilitační spis doc. Sekery o Helmholtzových vlnách v lineárním poli teploty vzduchu a při verti­kálním střihu větru (1948) a práce týkající se rozložení kinetické energie v barotropním proudění (1949 a, b). Ve stu­dii o Helmholtzových vlnách Sekera teoreticky formuloval podmínky vzniku vlnových oblaků pozorovaných v atmosfé­ře za různých meteorologických situací. Ukázal možnost vzniku transverzálních vln a oblaků nepravidelného tvaru při malém střihu větru na rozdíl od rotorových typů při velkém střihu větru. Kromě vědeckých prací univerzita v Chicagu též ocenila přednášky z dynamické meteorologie doc. Sekery a uvědomila o tom příslušná místa v Praze. Odborné styky v minulosti s profesorem J. Bjerknesem jistě přispěly k pozvá­ní doc. Sekery na univerzitu v Kalifornii do oddělení meteo­rologie v roce 1949.

Tomu však předcházelo několik událostí. Dne 27. března 1947 komise ve složení S. Hanzlík, R. Schneider a B. Šalamon předložila ministerstvu školství a osvěty návrh na jme­nování soukromého docenta Sekery mimořádným profesorem meteorologie, klimatologie a fyziky oceánů na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy, a to s dodatkem, že prof. Hanzlík odejde 1. října 1948 na trvalý odpočinek a že doc. Sekera jako jeho nástupce nemá rovnocenného kandidá­ta. Protože koncem září 1948 Z. Sekeroví končila jeho dovo­lená, kterou využíval k činnosti na univerzitě v Chicagu, v srpnu 1948 požádal ministerstvo školství a osvěty o dovo­lenou pro školní rok 1948/49, neboť byl pozván přednášet jako mimořádný profesor na univerzitu v Los Angeles. Tam chtěl odborně získat i odborným stykem s významnými učen­ci v oboru geofyziky (prof. Guttenberg) a fyziky oceánů (prof. Sverdrup). V USA pak již působil trvale.

Na univerzitě v Los Angeles (UCLA) se doc. Sekera začí­ná plně věnovat jeho oblíbenému výzkumu v optice atmosfé­ry z doby působení na Karlově univerzitě. Na observatoři v Ondřejově tehdy měřil a registroval - na svou dobu pokro­čilou technikou - polarizaci světla oblohy a navrhl korekční faktory pro měření záření poblíž sluneční korony. Tyto studie prohloubil pak na UCLA jak na poli teorie záření v atmosfé­ře, tak i jeho měření. Jeho úspěchy ve vědecké práci i v peda­gogické činnosti vedly ke jmenování řádným profesorem uni­verzity a k zastávání důležité funkce vedoucího oddělení meteorologie UCLA v letech 1962 až 1967. Kromě působení v oddělení meteorologie profesor Sekera byl od roku 1970 činný v Ústavu pro geofyziku UCLA a mnoho let působil jako konzultant pro výzkumnou organizaci RAND v Kalifornii.

Již v době působení na univerzitě v Chicagu měl profesor Sekera úzký odborný styk s S. Chandrasekharem, z čehož se vyvinula úspěšná spolupráce v následujících letech v oboru atmosférického záření. Sekerová znalost fyziky atmosféry a přesná matematická formulace vztahů vedly k pozvání, aby napsal pro Compendium of Meteorology (AMS, Boston, 1951) kapitolu o polarizaci záření oblohy. V závěru této kapi­toly profesor Sekera jasně definoval tehdejší poznatky i pro­blémy, které bude nutno řešit teoreticky i experimentálně. Poukázal např. na výhody použití Chandrasekharovy teorie polarizace světla oblohy i s ohledem na zahrnutí mnohoná­sobného rozptylu světla na molekulách a naznačil, jak vzít v úvahu rozptyl světla ve sférické atmosféře (Chandrasekhar se v původní práci omezil jen na rovinný problém). Poslední problém Sekera rozpracoval s J. Lenoblem v práci o rovnicích pro přenos záření v planetární sférické atmosféře (Sekera a Lenoble, 1961). Podkladem k této práci byl vlastně před­cházející Sekerův článek o rozptylu světla v atmosféře a o po­larizaci světla oblohy (1956).

Spolu se svým PhD studentem Deirmendjianem řešil Sekera přenos radiační energie v atmosféře v oblasti UV-záře-ní (publikace z r. 1953 a 1956). Výsledky těchto prací našly uplatnění při studiu vlivu částic zemského a mimozemského původu na radiační procesy. Zajímavá diskuze následovala po publikaci článku obou autorů (1954), v němž bylo srovnání celkového záření oblohy s energií globálního záření, která dopadá na horizontální plochu, jestliže se uváží všechny její složky v souladu s Rayleighovým vztahem. Autoři obdrželi dobrý souhlas jejich modelu s experimentem, když byl zahr­nut vliv ozonové vrstvy. K tomuto problému se profesor Sekera vrací několikrát v pozdějších létech hlavně ve spolu­práci s J. V. Davem (1959, 1961 a, b.).

V několika článcích popisuje profesor Sekera se spolu­pracovníky konstrukci a kalibraci fotoelektrického polarimetru pro měření záření oblohy (Sekera et al. 1963; Sekera a Hariharan, 1966). Článek z r. 1966 pojednává o dokonalej­ší verzi přístroje, který umožňoval již přímé měření čtyř Stokesových parametrů. Předběžné výsledky měření přístro­jem připevněným na balonu jsou obsahem článku Rao a Sekera z r. 1967. Zdá se, že v letech 1966-1968 vyvrcholila publikační činnost profesora Sekery, který v té době předložil též několik výzkumných zpráv organizaci RAND. Týkaly se hlavně teoretického rozboru matic rozptylu světla a reciproč­ních vztahů pro polarizované světlo a pro aplikace při studiu přenosu zářivé energie.

Souborný článek o pokrocích v teorii přenosu energie záření (1966) podává přehled o recipročních vztazích popisu­jících záměnnost směrů dopadajícího a rozptýleného záření a zahrnuje i analýzu Stokesových parametrů a jejich modifi­kaci provedenu Chandrasekharem. Článek končí zajímavou formulací problémů a úkolů, které by měly být řešeny v budoucnosti:

a) určit vliv ozonu na absorpci a rozptyl záření v blízké UV-oblasti,

b) studovat rozšiřování absorpčních čar vlivem rozptylu záření,

c) přešetřit vliv rozptylu na emisi atmosférického záření,

d) zabývat se rezonancí rozptylu záření a působením mole­kulární anisotropie na rozptyl záření v atmosféře,

e) sledovat přenos radiační energie v blízké IR-oblasti v reálné atmosféře a uvážit vliv prašných částic na rozptyl záření.

Vymezení těchto úkolů svědčí o hluboké autorově znalosti problémů atmosférického záření i o předvídavosti úkolů důležitých pro studium globálních problémů a klimatických změn.

Jiný přehledový článek profesora Sekery se zabývá po­drobně problémem mnohonásobného rozptylu (multiple scattering) a jeho vlivem na přenos zářivé energie (1968). Autor ukazuje na hlavní překážku jednoduchého řešení - neustálý pohyb atmosférických částic - jež naruší obvyklé fázové vzta­hy. V článku o recipročních vztazích při difuzním odrazu a přenosu radiační energie v planetární atmosféře (1970) je uveden základní systém integrodiferenciálních rovnic pro fázové matice spolu s dokonalejší formulací recipročních vztahů pro difuzní odraz a přenos záření. Tato teoretická stu­die plně potvrdila Chandrasekharův přístup k vyjádření matic pro Rayleighovo záření popisujících ozáření zvolené atmo­sférické vrstvy svrchu a zespodu. Chandrasekhar se vyjádřil o této Sekerově studii: „Problém, který formuloval Rayleigh v r. 1871, našel konečně nyní úplné řešení." Poslední práce profesora Sekery (jen zčásti publikované) se zabývají hlavně důležitým vlivem atmosférických částic na přenos zářivé energie (např. Sekera a Stowe, 1973).

Není možné v krátkém přehledu citovat a stručně popsat všechny články, které publikoval profesor Sekera. Bylo jich asi šedesát a v připojeném seznamu prací jsou uvedeny pou­ze ty nejdůležitější. Kratší studie byly vynechány. Zmíněné články, jejich vysoká odborná úroveň a systematické zaměře­ní na důležité problémy fyziky atmosféry, úspěšná pedago­gická činnost i působení profesora Sekery v různých meziná­rodních organizacích a komisích byly oceněny meteorologic­kou i geofyzikální veřejností.

National Science Foundation, Washington, D.C. spolu s Gugghenheim Memoriál Foundation mu schválily dvě „Senior Post Doctoral Fellowships" (1956, 1957). V roce 1966 byl zvolen jako „Fellow" Americké geofyzikální unie a v roce 1968 jako „Fellow" Americké meteorologické spo­lečnosti (AMS). V roce 1966 obdržel prestižní „Carl-Gustav Rossby Medal" od AMS a v roce 1967 byl vyznamenán „Golden Plate Award" od American Academy of Achievement za význačné vědecké práce.

Profesor Sekera se podílel intenzivně na mezinárodní vědecké spolupráci. Byl členem aerologické komise WMO v létech 1946-1952 a od r. 1957 byl stálým členem radiační komise IAMAP (IUGG).

Meteorologická veřejnost v USA se rozloučila s profeso­rem Sekerou obsáhlým článkem v Bulletinu AMS. Uctila též památku vědce českého původu a připomenula význam jeho prací na mezinárodním sympoziu pořádaném UCLA v Los Angeles.

Poděkování: Autor je zavázán členům rodiny pana profe­sora Sekery, zejména panu M. Sekeroví, za informace a obsta­rání důležitých dokumentů z UCLA.

Oceňuje též pomoc pánů doc.dr. O. Zikmundy, CSc, dr. V. Vítka, DrSc. a doc.dr. J. Bednáře, CSc, při shánění mate­riálů o činnosti pana profesora i při diskuzi a přípravě tohoto článku pro tisk.

Význačné publikace profesora Z. Sekery

Die lichtelektrische Messung der Himmelspolarisation. Gerl.

Beitr. Geophys., 39,1933, s. 285-299. Lichtelektrische Registrierung der Himmelspolarisation. Gerl.

Beitr. Geophys., 44, 1935, s. 157-175. Zur Wellenbewegung in Fliissigkeitsschichten mit vertikál

veranderlicher Geschwindigkeit. Astrophys. Norv., 3, s. 1-69.

Uber die Vergleichsmoglichkeit der visuellen und lichtelektri-schen Messung der Himmelspolarisation. Cas. pro pěstová­ní matematiky a fysiky, 67,1938, s. 278-287.

Nomogramm zur Bestimmung von Hóhe und Azimut der Sonne bei Dammerung. Meteorol. Z., 55,1938, s. 337-339.

Uber die Bedeutung der Obergangsschicht in der Theorie der Helmholtzschen Luftwogen. Gerl. Beitr. Geophys., 54, s. 9-20.

Der Einfluss der Polarisation des Himmelslichtes bei Messungen der Polarisation der Sonnenkorona. Z. Astrophys., 19, 1939, s. 11-15.

Link, R: Tables of Light Path within the Earth's Atmosphere. In: Comptes Rendus de U.I.G.G. Washington 1939, s. 28-30. Bemerkung zur Definition der isobarischen Áquivalent- und Feucht-temperatur. Meteorol. Z. 60,1943, s. 426-428. Helmholtz waves in a linear temperature field with vertical wind shear. J. Meteorol, 5, 1948, s. 93-102. The distribution of kinetic energy in certain types of steady barotropic currents. J. Meteorol., 6,1949, s. 321-329. Study of relative trajectories. Finál report of Upper Winds

Project: The Second Differential Analyzer Problem, Appendix F, Nov. 1949, s. 1-12. Polarization of skylight. Compendium of Meteorology. Boston, 1951, s. 79-90.

Know, J. B.: Forecasting of the Wind Using Relative Trajectories. The Upper Level Winds Project, 13th Report, Appendix B, Aug. 1951, s. 1-27. Theory of Polarization Measurement Suitable for the Investi-gation of Sky Light Polarization. Progress Rep., 28, No. 2, 1951, Appendix A, s. 1-7.

Deirmendjian, D.: Quantitative evaluation of multiply scattered and diffusely reflected light in the direction of stellar source in Rayleigh atmosphere. J. opt. Soc Amer., 43, 1953, s. 1158-1165. Physics of the Atmosphere: Part L Atmospheric Optics. Air Pollution Handbook. McGraw-Hill, 1954.

Deirmendjian, D.: Global radiation resulting from multiple scattering in the Rayleigh atmosphere. Tellus, 6, 1954, s. 382-389.

Polarization of skylight. Encyclopedia of Physics. 48. Springer, 1957, s. 288-328.

Deirmendjian, D.: Atmospheric turbidity and the transmission of ultraviolet sunlight. J. opt. Soc. Amer., 46, 1956, s. 565-571.

Recent developments in the study of the polarization of skylight. Advances of Geophysics, Academie Press, Chapter 2, Vol. 3,1956, s. 43-104.

Light scattering in the atmosphere and the polarization of sky­light. J. opt. Soc. Amer., 47,1957, s. 484-490.

Scattering of light in the atmosphere and diffuse sky radiation. Sci. Progress, 45,1957, s. 479-493.

Dave, J. V: Effect of ozone on the total sky and globál radiation received on a horizontál surface. J. Meteorol., 16, 1959, s. 211.

Extension of the „WKB" Approximation of High-Frequency Scattering by a Dielectric Sphere. Part I: General Expres­sions. The Rand Corporation, Santa Monica, Research Me­morandum RM-2502,1960,44 s. The Effect of Sea Surface Reflection on the Sky Radiation. In: Symposium on Radiant Energy at Sea, IUGG Assembly. Helsinki 1960, s. 66-72.