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 előrejelzésének "hagyományos" módszerei közé tartoznak például a földi mágneses tér felszíni mérései, vagy a naptevékenység távcsöves követése. A nagy áttörést természetesen a műholdak hozták. A THEMIS-t megelőzően az elmúlt időszak két fontos ilyen programja a Cluster és a STEREO misszió.

Az Európai Űrügynökség (ESA) Cluster-programjának keretében négy egyforma műhold keringett tetraéder alakban a Föld körül. A 2000-ben startolt szondák egymáshoz viszonyított helyzete folyamatosan változott mozgásuk során, egymástól való távolságuk 100 és 10 000 km között ingadozott. Azonos időben, de eltérő pontokon vizsgálták a magnetoszféra jellemzőit, így annak szerkezetéről sok új ismeretet nyújtottak.

2006. október 25-én indult STEREO-űrszondapáros. A két egyforma űreszköz a Hold mellett elhaladva, hintamanőver után érte el végső pozícióját. Ez bolygónk pályáján, a Naptól nézve a Föld "előtt" és "mögött" található. Helyzetük révén a csillagunkról kidobott anyagtömegek térbeli mozgását pontosan figyelemmel tudják követni. A projektben a KFKI Részecske- és Magfizikai Kutatóintézete is részt vesz hazánkból.

Fantáziarajz a szétváló THEMIS műholdakról (NASA)

A THEMIS-műholdak szintén az űr-időjárás jobb megismerésében segédkeznek. Az öt tagból álló flotta elsősorban az 1-3 óra időtartamú mágneses szubviharokat fogja vizsgálni. Ezekre a jelenségekre mai ismereteink alapján akkor kerül sor, amikor a napszélből származó, a magnetoszférában tárolódó energia egy része hirtelen felszabadul. A jelenség egy viszonylag kis térrészből indul ki, ahol az erővonalak átrendeződnek, de hatása perceken belül bolygónk teljes mágneses terében érezhető.

Az ekkor fellépő gyors mágneses változások, ingadozások befolyásolják az erővonalak mentén áramló töltött részecskék viselkedését. Ezek egy része a pólusok felé haladva a légköri atomokkal, molekulákkal ütközik, és fénylésre gerjeszti azokat - ez a sarki fény. A szubviharok hiányában a sarki fény statikus, változatlan megjelenésű halvány derengés lenne - a mágneses térnek a szubviharokkal is kapcsolatos oszcilláló jellegét követve azonban dinamikus égi műsorként jelenik meg. A szubviharok alkalmával felerősödnek azok a sugárzások is, amelyek veszélyeztetik a műholdakat és az asztronauták munkáját a Föld körül.

Míg a gyenge naptevékenység idején jelentkező szubviharok csak kisebb problémát okoznak, erős naptevékenységkor gyakoribbakká válnak és komoly lehet az összhatásuk. Keletkezésük egyelőre pontosan nem ismert. Kialakulásukban feltehetőleg a felerősödő napszéltől összenyomódó magnetoszférában fellépő elektromos áramok, illetve a mágneses tér összenyomódása, majd kitágulása során történő erővonal-átcsatolódások játszanak szerepet. A THEMIS-program remélhetőleg választ ad ezekre a kérdésekre.

Fantáziarajz a szondák és egy szubvihar kipattanásának (fényes fehér folt) térbeli helyzetéről. A Föld a kép bal oldalán van, innen indulnak ki a magnetoszféra kék színnel jelzett erővonalai. A rendszer aszimmetrikus, mert az ábrán baloldalról áramlik a napszél, amely összepréseli az erővonalakat ezen a részen (NASA)

A fenti kutatómunka jól illeszkedik a hétfőn kezdődött Nemzetközi Heliofizikai Évbe, mely a Föld-Nap kapcsolatok vizsgálatát és népszerűsítését célozza meg. Ennek kapcsán március a budapesti Polaris Csillagvizsgálóban is a heliofizika hónapja lesz. Az érdeklődők ismeretterjesztő előadássorozatot hallgathatnak meg a Nap belső folyamataitól a napszél jelenségeiről és a Földre kifejtett hatásokról.

A program:

• Március 6.: A Nap működése, ahogyan ma látjuk (Forgácsné Dr. Dajka Emese, ELTE Csillagászati Tanszék)
• Március 13.: Napfoltok és naptevékenység (Dr. Kálmán Béla, MTA CSKI Napfizikai Obszervatóriuma, Debrecen)
• Március 20.: Napszél és űridőjárás (Dr. Kecskeméty Károly, MTA KFKI Részecske- és Magfizikai Kutatóintézet)
• Március 27.: A Nap hatása a magnetoszférára és a légkörre (Dr. Illés Erzsébet, MTA KTM CSKI)

Az előadásokra a Polaris Csillagvizsgálóban (III. kerület Laborc u. 2/c) kerül sor, de azok az interneten a Polaris TV élő adásán is nyomon követhetők, valamint utólag letölthetők.

Kereszturi Ákos