Megkeserítheti életünket az éledező napaktivitás
(Rovat: Navigáció és térképészet, Biztonságos közlekedés , Űridőjárás - 2010.06.13 09:00.)

A napszél nem fújja le senki kalapját, az űridőjárás következményei – a sarki fényt kivéve – jórészt láthatatlanok az emberek számára. Mégis van okunk tartani a megélénkülő napaktivitástól.

Bár a nagyjából 11 éves periódussal változó naptevékenységi ciklus legutóbbi minimuma a vártnál hosszabb ideig tartott, központi csillagunkon most már látható, hogy hamarosan igazán beindul aktivitása. Az egyre gyakrabban megjelenő napfoltokkal együtt megszaporodnak a napkitörések is, amelyek során nagy energiájú, elektromosan töltött részecskékből álló felhők indulnak a bolygóközi térbe. Az ilyen kitörések hatással vannak a Földre és környezetére is.

Napkitörés. (Kép: NASA)

Miért olyan nagy gond ez? – kérdezik sokan, hiszen az emberiség túlélt már jónéhány napciklust. Miért épp most kezdjünk aggódni? Jó okunk van rá. Ugyanis a 21. század elejére egy csomó olyan technológiát fejlesztettünk ki, amelyek egyrészt mélyen beépültek mindennapi életünkbe, a modern civilizáció részei lettek, másrészt különösen érzékenyek az űridőjárás viszontagságaira. Ilyenek a Földön a korszerű elektromos energiaellátó hálózatok, a rádiótávközlés, a polgári légi közlekedés, a Föld körül pedig a mesterséges holdak. Például a GPS műholdrendszer zavarainak messze ható következményei lehetnek. Természetesen nem csak arra kell gondolni, hogy az autósok navigációs készülékei eltévesztik a megfelelő utcát – a sofőrök legfeljebb előveszik a jó öreg papírtérképeiket. Az már nagyobb gond, ha a mentők esetleg nem érnek időben a helyszínre, vagy a közúti szállítmányozás megbénul. A légi közlekedésben pedig már emberéletek is veszélybe kerülhetnek. A navigációs műholdrendszerek hibái miatt nagy károk érhetik a gazdaságot, a GPS-es időszinkronizáción alapuló banki és tőzsdei tranzakciók zavaraitól kezdve a földmérők munkájának ellehetetlenüléséig.

Becslések szerint egy igazán erőteljes, a Földet is elérő napkitörés hússzor nagyobb kárt okozhatna, mint az emlékezetes Kartina-hurrikán. (Egyesek a naptevékenységi maximumot is a hurrikánszezonhoz hasonlítják, amikor minden szélsőséges helyzetre fel kell készülni.) A megélénkülő naptevékenység káros hatásai ellen szerencsére részben védekezhetünk is. A kritikus rendszereket például rövid időre ki lehet kapcsolni: a műholdakat biztonsági üzemmódba helyezni, a transzformátorokat lekapcsolni az elektromos hálózatról. A felhasználókat is óvatosságra lehet inteni. Ezért is lenne fontos az űridőjárás megbízható előjelzése, ami viszont jelenleg még gyerekcipőben jár. Mindenesetre biztató, hogy számos műhold és űrszonda figyeli a Napot, és világszerte sok kutató dolgozik a megoldáson. Az űreszközök közül az amerikai STEREO szondapár például képes háromdimenziós információt nyújtani csillagunkról, felszínének 90%-át szemmel tartva.

Az űridőjárás a globális műholdas navigációs rendszerek (GNSS) egyik legjelentősebb hibaforrása. A felszín felett kb. 20 ezer km-es magasságban keringő GPS és GLONASSZ műholdak rádiójelei, mielőtt eljutnának a vevőberendezésekbe, áthaladnak a légkörön. Többek közt annak a felső, töltött részecskékből (plazmából) álló rétegén, az ionoszférán. Az 50 km-es magasságban kezdődő ionoszféra viselkedését pedig nagyban meghatározza a naptevékenység. A leginkább az egy frekvencián működő, egyszerűbb vevőkészülékek – például az igen elterjedt kézi navigációs vevők – lehetnek érintettek. Az ionoszféra – elektrontartalmától fügő mértékben – egyrészt késlelteti a GNSS rádiójelek futási idejét, így hibát okoz a távolságmeghatározásban. Másrészt szélsőséges esetben akár olyan zavart is okozhat, amelynek következtében a vevők „elvesztik” a műholdak jeleit.

A Nap hirtelen kitörése, s az ezzel együtt járó rádiósugárzás közvetlenül is megzavarhatja a GPS vételt. Erre volt példa a 2006. december 6-án bekövetkezett esemény, amely minden addig mértnél tízszer nagyobb erősségűnek bizonyult a GPS rádió-frekvenciasávjában. (Pedig akkor nem is volt naptevékenységi maximum!) A rádiókitörés a Föld nappali féltekéjén percekre „elvakította” a GPS berendezéseket.

A 2006. december 6-án észlelt rádiózavart kiváltó, előző napi napflerről készült műholdfelvétel. (Kép: NOAA)

Az ionoszféra nehezen modellezhető változásai itthon is zavarhatják például a GNSSnet.hu aktív hálózat felhasználóit. A Fölmérési és Távérzékelési Intézet (FÖMI) Kozmikus Geodéziai Obszervatóriuma (KGO) által üzemeltetett szolgáltatás használóinak túlnyomó többsége néhány cm-es pontosságú, valós idejű helymeghatározást szeretne végezni, szerte az országban. Ehhez állandóan üzemelő (permanens) GNSS állomásokra van szükség. Az ott végzett mérések alapján kiszámított, majd internetes és mobil távközlési úton a felhasználókhoz eljuttatott korrekciók szükségesek a műholdas navigációs rendszerek által nyújtott pontosság ilyen jelentős javításához.

Az alábbi két térkép 2010. június 10-én készült, eltérő időpontokban. A képeken a színskála azt mutatja, hogy mekkora maradékhibát okoz az ionoszféra nem modellezhető része. Ez az, amivel a valós idejű kinematikus (RTK) méréseket végző felhasználók vevőinek „meg kell küzdenie”. Amikor csak 1-2 cm-es maradékhibákról van szó (felső térkép), azt nem is veszik észre a felhasználók. Minél nagyobb ez az érték, annál nehezebben (lassabban) „találják meg” a vevők a GNSS műholdak jeleit a mérések elején, vagy egy megszakítás után (vagyis nehezebb az ún. inicializáció). Az alsó térképen látható nagyobb hibák még nem okoztak jelentős gondokat, de még változékonyabb ionoszféra esetén, ha a színek a sárga és piros tartományba mennek, problémásakká válnak a terepi mérések.

(Képek: GNSSnet.hu / Horváth Tamás)

A legalsó grafikon az ionoszféra számlájára írható maradékhibákat mutatja az idő függvényében, ugyanazon a napon, az egész állomáshálózatra vonatkozó mérőszám alapján. Jól kivehető, hogy a második térképnek megfelelő időpontban – 20 óra világidő (UT) környékén – a hibák jelentősen megnövekedtek.