Sonce ni ravno mirno, čeprav se zdi precej mirno v hitrih pogledih, ki jih lahko ukrademo s prostim očesom. V resnici pa je Sonce dinamično, kaotično telo, ki razprši sončni veter in sevanje ter izbruhne v velikih plazemskih plasteh. Živeti v tehnološki družbi poleg vsega tega je izziv.
Večinoma sonce samo ogreje Zemljo. Toda včasih njegovi izbruhi povzročijo sončne nevihte, ki prizadenejo Zemljo. In v našem elektrificiranem in globalno komunikativnem svetu lahko te nevihte povzročijo veliko škode. Po podatkih Evropske vesoljske agencije (ESA) samo v Evropi potencialno za milijarde evrov škode. Obstajajo stvari, ki jih lahko storimo za zaščito našega električnega omrežja, komunikacijskih sistemov in druge infrastrukture pred geomagnetne nevihte ki jih povzroča sonce. Vendar moramo vedeti, kdaj pride.
Video simulacija interakcije Zemljinega magnetnega polja s (sončnim) medplanetarnim magnetnim poljem (IMF). Dovolj močna sončna nevihta lahko stisne zemeljsko magnetosfero in omogoči, da material in magnetizem iz Sonca poškodujejo daljnovode in drugo infrastrukturo. Zasluge: dr. Nikolaj Tsyganenko, USRA/NASA/GSFC – javna domena.
Če želimo sončne nevihte napovedati s kakršno koli natančnostjo, moramo opazovati njihov vir: Sonce. Medtem ko lahko vidimo Sonce z Zemlje, je Zemljino magnetno polje, ki nas dejansko ščiti pred temi nevihtami, ovira za spremljanje Sonca. Ozračje blokira sončne rentgenske žarke, ekstremne UV in gama žarke, zaradi česar je tudi težje podrobno opazovati Sonce.
Ne gre za to, da nam zemeljska opazovanja Sonca ne morejo povedati o Sončevem vedenju in bližajočih se sončnih nevihtah, le da tega ne zmorejo sami. Pomagajo lahko tudi sateliti znotraj Zemljine magnetosfere, vendar zunaj atmosfere. A izvajajo meritve in situ, ne dajejo napovedi.
ESA načrtuje misijo, ki nas bo vnaprej opozorila na nevarne nevihte. Da bi bil učinkovitejši, mora biti v vesolju, stran od zemeljske magnetosfere. Misija se imenuje Lagrange in trenutno ESA razmišlja o paru vesoljskih plovil. Eden bi sedel na Lagrangiovi točki 1, drugi pa na Lagrangiovi točki 5.
Lagrangejeve točke Zemlja-Sonce. (Ne v obsegu.) Eno od predlaganih vesoljskih plovil bi sedelo na L1, v položaju, ki je usmerjen proti Soncu. Drugi bi sedel na L5 in pridobil pomemben stranski pogled. (Vesoljsko plovilo, prikazano na L2, je NASA WMAP.) Zasluge slike: NASA/WMAP Science Team
Lagrangeove točke so specifične lokacije v vesolju, kjer se gravitacijska sila Zemlje in Sonca medsebojno uravnotežita in vesoljsko plovilo lahko ostane v tem položaju dlje časa z minimalno porabo goriva. Na L1 in L2 je že več vesoljskih plovil, prihaja jih še več. (Vesoljski teleskop James Webb bo nameščen na L2.)
Sonce včasih izbruhne in iz koronalnih izmetov mase odda ogromne kroglice materiala z linijami magnetnega polja. Večina teh globusov se ne približa Zemlji; a občasno nas kakšen udari. In to tukaj povzroči geomagnetno nevihto, saj sončni izbruh začasno preplavi zemeljsko magnetosfero.
Toda te nevihte ne pridejo od nikoder. Začnejo z opaznimi pogoji na Soncu. Sonce ima 11-letni cikel in del tega cikla z največ sončne aktivnosti - in potencialom nevihte - se imenuje sončni maksimum. Med sončnim maksimumom prihaja večina neviht izmet koronalne mase (CME). V drugih časih v 11-letnem ciklu nevihte povzročajo tudi sorotirajoča se interakcijska območja (CIR).
Sonce z ogromnim izmetom koronalne mase. Avtor slike: NASA
Toda ne glede na vzrok, vsi prihajajo od Sonca, in njihovo natančnejše napovedovanje je v korist vseh.
Par vesoljskih plovil bi sodeloval pri spremljanju Sonca. L1 je v sončnem vetru, v zgornjem položaju. Meritve L1 nam lahko povedo o vesoljskem vremenu, ki gre proti Zemlji. Položaj L5 nam daje nekakšen stranski pogled na izmet koronalne mase, kar omogoča boljše meritve hitrosti in smeri CME. Informacije bi skupaj pomenile boljše napovedi.
'Eden najboljših načinov za opazovanje hitro spreminjajoče se sončne aktivnosti je, da namensko vesoljsko plovilo postavite nekoliko stran od naše neposredne črte proti Soncu, tako da lahko opazuje 'stran' naše zvezde, preden se zasuka v vidnem polju,' je dejal Juha- Pekka Luntama, odgovorna za vesoljsko vreme v ESA-jevem centru za nadzor misij v Darmstadtu v Nemčiji.
Vesoljsko plovilo L1 bi izmerilo dejanski material nevihte, ki se usmeri proti Zemlji, in bi lahko vzorčilo njeno hitrost, gostoto, temperaturo in tlak. Prav tako lahko meri moč in smer Medplanetarno magnetno polje (IMF), ki je del sončnega magnetnega polja, ki ga v vesolje potisne sončni veter. Položaj L1 omogoča tudi, da vesoljsko plovilo opazuje sončni disk in korono ter meri energijske delce iz Sonca.
Konturni načrt učinkovit potencial zaradi gravitacije in centrifugalna sila dvotelesnega sistema v vrtljivem referenčnem okviru. Puščice označujejo gradiente potenciala okoli petih Lagrangeovih točk – navzdol proti njim (rdeča) ali stran od njih (modra). Nasprotno, L4in L5točke so visoke točke potenciala. Na samih točkah so te sile uravnotežene. Zasluge slike: avtor Lagrange_points.jpg: ustvaril NASA Izvodno delo: Xander89 (pogovor) – Lagrange_points.jpg, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7547312
Položaj L5 je 60 stopinj za Zemljo, ko kroži okoli Sonca. Vesoljsko plovilo L5 bi gledalo stvari s strani in bi videlo stran Sonca, ki naj bi se zavrtela proti Zemlji. To vesoljsko plovilo bi lahko tudi opazovalo, kako se plazemski oblaki širijo in oddajajo proti Zemlji.
'L5 je odličen kraj za prihodnjo vesoljsko vremensko misijo ESA, ker daje vnaprejšnje poglede na dogajanje na Soncu,' je dejal Juha-Pekka v izjava za javnost .
'Vesoljsko plovilo bi zagotovilo ključne podatke, ki nam bodo pomagali opaziti izmete, ki prispejo na Zemljo, izboljšati naše napovedi o času prihoda na Zemljo in zagotoviti vnaprejšnje znanje o aktivnih regijah na Soncu, ko se vrtijo v vidnem polju.'
Za to misijo obe vesoljski plovili ne bi bili enaki. Za izpolnjevanje svoje znanstvene vloge bi vsak potreboval drugačen nabor instrumentov. Med temi instrumenti so magnetografi, koronografi, heliosferni slikovni aparati, magnetometri, spektrometri, analizatorji plazme in drugi.
Misija Lagrange bi postala del mreže opazovalnih objektov, tako v vesolju kot tukaj na Zemlji, namenjenih napovedovanju vesoljskih neviht. Skupaj sestavljajo ESA Mreža za vesoljsko vreme (SWE). .
ESA v sporočilu za javnost navaja, da bi lahko en sam ekstremni vesoljski vremenski dogodek povzročil do 15 milijard evrov (16,2 milijarde ameriških dolarjev). Z vnaprejšnjim opozorilom bi se operaterji električnega omrežja lahko pripravili na neurje in zmanjšali škodo ter zagotovili, da bi bila električna energija za kritične objekte, kot so bolnišnice, le minimalno prekinjena. Prav tako bi imeli koristi satelitski operaterji.
Misija je trenutno v fazi oblikovanja koncepta. Na tem delajo strokovnjaki za vesoljsko vreme in načrtovanje instrumentov iz industrijskih in znanstvenih konzorcijev v Evropi. ESA pravi, da bodo načrt misije izbrali v približno 18 mesecih.
Več:
- Izjava za javnost: Lagrangeova misija
- Dodatno sporočilo za javnost: Lagrangeova misija
- Vesolje danes: Vesoljske vremenske napovedi lahko zdaj dajo satelitom en cel dan opozorila, ko pride morilska sončna nevihta
