Új műholdrendszer az űr-időjárás előrejelzésére

Föld körüli pályára állt egy öt tagból álló műholdflotta, mely az űr-időjárás, azaz a Föld környezetében zajló fizikai folyamatok bolygónkra kifejtett hatásainak megértésében segít. A rendszer a földi meteorológiai állomások űrbeli megfelelőjének is tekinthető: bolygónk felszínén is számos mérőállomás megfigyeléseinek összevetésével lehet jól leírni a frontok, légtömegek mozgását és viselkedését. Az űrbeli hálózat főképp a Nap anyagkitörései miatt kialakuló mágneses viharokat próbálja előrejelezni.

Az űr-időjárás, azaz a világűrben a Földünk körüli tartományában zajló fizikai folyamatok bolygónk mágneses mezején keresztül a Föld légköri és egyes felszíni jelenségeire is hatással vannak. Az ezzel kapcsolatos eseményeket elsődlegesen a Nap aktivitása befolyásolja.

Jelenségek a Napon

• Koronakitörések: e jelenség során több millió tonna anyag távozhat el a Napból. A kirepült részecskefelhő több millió km/h sebességgel száguldva lökéshullámot hoz létre a bolygóközi teret kitöltő plazmában, amellyel együtt 2-4 nap alatt éri el a Földet - amennyiben a kitörés felénk irányult.
• A flerekben avagy napfitörésekben gigantikus energia szabadulhat fel néhány perc vagy óra leforgása alatt. Erős elektromágneses sugárzást produkálnak a röntgen- és gammatartományban, emellett sok protont, elektront lövellnek ki hatalmas sebességgel. Utóbbiak közül a legnagyobb energiájú részecskék 30 perc alatt is elérhetik a Földet.
• A napszél töltött részecskéi 300-800 km/s-os sebességgel hagyják el a Napot, és közel folyamatosan áramlanak a világűrbe. A legintenzívebb napszél a nyílt mágneses erővonalakat tartalmazó ún. koronalyukakból áramlik ki, itt induláskor a 800 km/s-os sebességet is elérheti. A bolygónkat érő napszél sebessége és sűrűsége ezeknek megfelelően élénk változásokat mutat.

Jelenségek és hatások a Földön

A fenti jelenségek következtében a Föld magnetoszférájába került részecskék és az általuk képviselt energia bonyolult kölcsönhatásokra képes, amelyek számtalan, ma még kevéssé ismert következménnyel járnak.

Az űr-időjárás keretében tárgyalt jelenségek közé tartoznak a geomágneses viharok (amikor a napszéltől a magnetoszféra mérete és a benne folyó áramok módosulnak), illetve a szubviharok (részletesen lásd cikkünk 3. oldalán). E jelenségcsoportnál kell említeni a bolygónk körüli, gyűrű alakú Van Allen-öv változásait, a légkör felső, a napsugárzástól részben ionizált rétegének, az ionoszférának a zavarait, a sarki fényt és a geomágneses hatásra indukálódott áramokat a Föld felszínén.

Sarki fény és egy meteor 2000 augusztusában Coloradoból (Jimmy Westlake, Colorado Mountain College, APOD)

A fenti folyamatok jelentős része bolygónkra, illetve a Föld körül keringő űreszközökre is veszélyes lehet. A legfontosabbak ilyen hatások:

• A Napból érkező nagyenergiájú részecskék közvetlenül tönkretehetik az űreszközök áramköreit és napelemeit. Kevesebb és kisebb energiájú részecske nem feltétlenül jár káros hatással, de az általuk felhalmozódó töltések meghamisíthatják a műholdak mérési eredményeit.
• A sok nagyenergiájú részecske megnövelheti a Föld felsőlégkörének sűrűségét. Ezzel megváltozik a ritka gázanyagnak a műholdakra kifejtett fékező hatása, ami befolyásolja keringési magasságukat.
• Átmenetileg erősen megnőhet az űrhajósok sugárterhelése, sőt a sugárdózis a sarkvidékek felett magasan haladó utasszállító gépekben is érezhetően emelkedhet.
• Az ionoszférában előálló változások problémákat okozhatnak a rövidhullámú rádiókommunikációban.
• A GPS-rendszer által használt műholdakról származó jelek érkezési ideje módosulhat az ionoszféra változásaival kapcsolatban, meghamisítva az így számolt koordinátákat.
• A földfelszíni elektromos vezetékekben áramok indukálódhatnak, amelyek zavarják a stabil energiaellátást, esetenként pedig kiterjedt áramszüneteket is okozhatnak. Ilyenre került sor például egy geomágneses vihar következtében 1989. március 13-án, aminek következtében Észak-Amerikában 6 millió ember maradt áram nélkül.

Emellett számos további, ma még kevéssé tisztázott és érdekes hatása lehet egyes űr-időjárási jelenségeknek. Néhány példa közülük:

• Bolygónk klímájára is összetett hatással bír az űrbeli környeztet. Részben a felsőlégkörön és az ionoszférán keresztül közvetlenül befolyásol sok légköri folyamatot, de a légkörbe kerülő galaktikus kozmikus sugarak mennyiségére is hatással van. Utóbbiak ionok képzésével a légköri kondenzációt, ezen keresztül pedig a felhőképződést befolyásolhatják.
• Több jel mutat arra, hogy a földrengések és a geomágneses tér változásai között is van kapcsolat - ez akár a földrengések előrejelzésében is segíthet.
• Elképzelhető, hogy a miniatűr belső iránytűvel bíró állatok tájékozódását is befolyásolják a geomágneses változások.
• Egyes fémekből készült kőolaj- vagy vízvezetékekben geomágneses hatásra olyan áramok indukálódhatnak, amelyek korrodálhatják azok anyagát.