Mi az űridőjárás?

Cikkeinkben gyakran találkoznak olvasóink az űridőjárás fogalmával. Az ESA a közelmúltban infografikán foglalta össze a jelenségkört, ezt mutatjuk be cikkünkben.

A kép felső részén az egyes jelenségek előfordulási helye látható a Napon, a Földön, illetve annak kozmikus környezetében és a két égitest közötti térben, lejjebb ezekhez fűznek magyarázatot az infografika szerzői.

(Kép: ESA, CC BY-SA 3.0 IGO)

1. A Nap hatalmas, forró plazmagömb. A felszínén előforduló sötét foltok jelzik azokat az aktív területeket, amelyek erős mágneses tevékenységgel járnak. Az aktív területekről indulnak ki a napflerek és a koronakidobódások (CME, Coronal Mass Ejection).
2. A napflerek hatalmas erejű robbanások a Napon, amelyek során az elektromágneses energia különböző hullámhosszú elektromágneses sugárzások (rádióhullámok, látható fény, ibolyántúli és röntgensugárzás) formájában hagyja el a Napot. A flerek során nagy energiájú protonok, elektronok és nehezebb részecskék is kidobódnak, közel fénysebességgel.
3. Az aktív területeken következhetnek be a koronakidobódások (CME), egy-egy CME során sok milliárd tonna anyag lökődik ki a világűrbe. A kidobott anyag sebessége elérheti a 3000 km/s-ot. A CME-k gyakran, de nem mindig a flerekkel együtt fordulnak elő, azoktól függetlenül is létrejöhetnek.
4. A napszél a Nap légkörének külső rétegéből kiinduló anyagáramlás, amelyet elektronok, protonok és nehezebb részecskék alkotnak. A napszélbe beágyazódik a bolygóközi mágneses tér (a napszél plazmájába úgymond „befagy” a mágneses tér, vagyis a mágneses tér együtt mozog a mozgó plazmával). A Naprendszerben kifelé áramló napszél kölcsönhatásba lép a Föld (és természetesen a többi mágneses térrel rendelkező égitest) mágneses terével, és eltorzítja annak elméletileg szimmetrikus alakját: a Nap felőli oldalon összenyomja, a Nappal ellentétes oldalon csóvaszerűen, hosszan megnyújtja. A CME-kben kidobódó anyagnak a napszélben kell haladnia, így a napszél lassítja a mozgását. A Földet elérő leggyorsabb CME-k általában két CME kombinációi, ahol az elsőkét kidobott anyag utat tör a plazmában, így a később kidobódó anyag kisebb ellenállással találja szembe magár, gyorsabban tud haladni, ezért utoléri a korábbi CME előtte mozgó anyagát.
5. A Föld mágneses terébe beleütköző CME geomágneses vihart válthat ki, ami nemcsak a műholdak működésére van hatással, hanem a Föld felszínén is károkat okozhat a kritikus infrastruktúrában, például az elektromos távvezetékekben.
6. A sarki fény látványos jelenség, amely elsősorban a magas földrajzi szélességeken, a sarkvidékeken fordul elő (ahol a Föld mágneses erővonalai közel merőlegesek a Föld felszínére, ezért a töltött elemi részecskék az erővonalak mentén haladva elérhetik a felsőlégkört, kiváltva a látványos fényjelenséget). Különösen erős mágneses viharok idején a sarki fény közepes, sőt nagyon ritkán alacsony földrajzi szélességű helyekről is megfigyelhető.
7. A geomágneses viharok hatással vannak a műholdak működésére, sőt károsíthatják is azokat, zavarják a felsőlégkörben a rádióhullámok terjedését, a földi távvezetékekben pedig olyan erős áramokat indukálhatnak, amelyek tönkretehetik a transzformátorokat. 1989-ben például egy CME következtében kialakuló geomágneses vihar 9 óra hosszat tartó teljes áramkimaradást okozott Québecben. 2003-ban több műhold átmenetileg vagy végleg működésképtelenné vált a „halloweeni viharoknak” nevezett napkitörés-sorozat következtében. 2012-ben egy rendkívül nagy erejű CME csak nem sokkal kerülte el a Földet.
8. Az ESA az űridőjárás kutatására létrehozta az Európai Űridőjárási Központot (European Space Weather System), amely összekapcsolja az űridőjárással foglalkozó európai tudományos kutatóintézeteket és intézményeket az ESA Brüsszelben működő Űridőjárási Koordinációs Központjával (ESA’s Space Weather Coordination Centre, SSCC Consortium). A koordinációs központ a regionális szakértői központokkal együttműködve feldolgozott adatokat bocsát a felhasználók rendelkezésére, elsősorban a távvezetékek üzemeltetői, illetve a hajózási, szállítási és hírközlési vállalatok számára.

Az Európai Űrügynökségben (ESA) az űridőjárás kutatása a „Kozmikus veszélyek” (SSA, Space Situational Awareness) program egyik része. Az SSA az ESA önkéntes programjai közé tartozik, a legkisebb azok közül. 2018-ban az ESA mindössze költségvetésének 0,4%-át, azaz 22,9 millió eurót fordít az SSA programra (a 2009–2016 közti években összesen kb. 200 millió euró volt az SSA program költségvetése). Az SSA három fő területe az űridőjárás (SWE, Space Weather), a földközeli égitestek (NEO, Near Earth Objects) vizsgálata, valamint a Föld körül keringő aktív és inaktív műholdak követése (SST, Space Surveillance and Tracking). Bár a program kicsi, fontosságát mutatja, hogy a 2017–2020 időszakban az ESA 22 tagállama közül 19 vesz részt az SSA programban. Magyarország (még) nem vesz részt a programban, jóllehet az űridőjárás kutatásának – mint korábbi cikkeink felsorolásából látják – komoly hagyománya van hazánkban.

Kapcsolódó cikkek:
Űrszonda, amely „megérinti a Napot”
Az űridőjárás kutatása Ausztriában
Kozmikus veszélyek
Az emberi tevékenység és az űridőjárás
Plazmaszférakutató hálózat
Űridőjárás-előrejelzés magyar vezetéssel
Az Obsztanovka kísérlet egy éve (1. rész)
Öregedő űridőjárás-jelző szonda
Nagyenergiájú részecskék vizsgálata a plazmaszférában
Megkeserítheti életünket az éledező napaktivitás

Kapcsolódó linkek:
Mi az űridőjárás? (ESA)
Az ESA kozmikus veszélyek (SSA, Space Situational Awareness) programja
Az ESA SSA programjának részletes áttekintése
SSA Space Weather Service Network
Nemzetközi űridőjárási honlap