Slunce není zrovna klidné, i když v rychlých pohledech, které můžeme ukrást pouhýma očima, vypadá docela klidně. Ve skutečnosti je však Slunce dynamické, chaotické těleso, které rozprašuje sluneční vítr a záření a vybuchuje ve velkých plátech plazmy. Žít v technologické společnosti vedle toho všeho je výzva.
Zemi většinou jen ohřívá Slunce. Někdy ale jeho erupce vedou ke slunečním bouřím, které zasahují Zemi. A v našem elektrifikovaném a globálně komunikativním světě mohou tyto bouře způsobit mnoho škod. Podle Evropské vesmírné agentury (ESA) mohou jen v Evropě způsobit škody za miliardy eur. Existují věci, které můžeme udělat pro ochranu naší elektrické sítě, komunikačních systémů a další infrastruktury před geomagnetické bouře způsobené Sluncem. Potřebujeme však vědět, kdy někdo přijde.
Video simulace magnetického pole Země interagujícího se (slunečním) meziplanetárním magnetickým polem (IMF). Dostatečně silná sluneční bouře může stlačit zemskou magnetosféru a umožnit materiálu a magnetismu ze Slunce poškodit elektrické vedení a další infrastrukturu. Zdroj: Dr. Nikolai Tsyganenko, USRA/NASA/GSFC – Public Domain.
Chceme-li s nějakou přesností předpovídat sluneční bouře, musíme pozorovat jejich zdroj: Slunce. Zatímco ze Země můžeme vidět Slunce, magnetické pole Země, které nás ve skutečnosti chrání před těmito bouřemi, je překážkou sledování Slunce. Atmosféra blokuje sluneční rentgenové paprsky, extrémní UV a gama paprsky, což také ztěžuje podrobné pozorování Slunce.
Není to tak, že by nám pozemní pozorování Slunce nemohlo říci o chování Slunce a o nadcházejících slunečních bouřích, jde jen o to, že to nemohou udělat sami. Pomoci mohou také satelity uvnitř zemské magnetosféry, ale mimo atmosféru. Ale provádějí měření in situ, nedělají předpovědi.
ESA plánuje misi, která nás bude včas varovat před nebezpečnými bouřemi. Aby byl účinnější, musí být ve vesmíru, daleko od zemské magnetosféry. Mise se jmenuje Lagrange a právě teď ESA zvažuje dvojici vesmírných lodí. Jeden by seděl v Lagrangian Point 1 a druhý by seděl v Lagrangian Point 5.
Lagrangeovy body Země-Slunce. (Ne v měřítku.) Jedna z navrhovaných kosmických lodí by seděla na L1, v poloze čelem ke Slunci. Druhý by seděl na L5 a získal důležitý boční pohled. (Kosmická loď zobrazená na L2 je WMAP NASA.) Poděkování za snímek: NASA/WMAP Science Team
Lagrangeovy body jsou specifická místa ve vesmíru, kde se gravitační síla Země a Slunce vzájemně vyvažují a kosmická loď může zůstat v této poloze po dlouhou dobu s minimální spotřebou paliva. Na L1 a L2 je již několik kosmických lodí, další přibývají. (Vesmírný dalekohled Jamese Webba bude nasazen na L2.)
Slunce někdy vybuchne a vyzařuje obrovské koule materiálu s magnetickými siločárami z výronů koronální hmoty. Většina z těchto koulí se nepřibližuje k Zemi; ale občas nás někdo napadne. A to zde způsobí geomagnetickou bouři, protože výron Slunce dočasně zaplaví zemskou magnetosféru.
Ale tyto bouře nepřicházejí z ničeho nic. Začínají s pozorovatelnými podmínkami na Slunci. Slunce má cyklus 11 let a část tohoto cyklu s největší sluneční aktivitou – a bouřkovým potenciálem – se nazývá sluneční maximum. Během slunečního maxima pochází většina bouřek z výrony koronální hmoty (CME). Jindy v 11letém cyklu se také rodí bouře ko-rotující interakční oblasti (CIRs).
Slunce s obrovským výronem koronální hmoty. Obrazový kredit: NASA
Ale ať už je příčina jakákoli, všechny pocházejí ze Slunce a jejich přesnější předpovídání je ku prospěchu všech.
Dvojice kosmických lodí by spolupracovala na sledování Slunce. L1 je ve slunečním větru, v poloze proti proudu. Měření L1 nám mohou říci o vesmírném počasí, které směřuje k Zemi. Poloha L5 nám poskytuje jakýsi boční pohled na výrony koronální hmoty, což umožňuje lepší měření rychlosti a směru CME. Společně by tyto informace znamenaly lepší předpovědi.
„Jedním z nejlepších způsobů, jak pozorovat rychle se měnící sluneční aktivitu, je umístit vyhrazenou kosmickou loď mírně mimo naši přímou linii ke Slunci, aby mohla pozorovat ‚stranu‘ naší hvězdy, než se otočí do záběru,“ řekl Juha- Pekka Luntama, odpovědný za vesmírné počasí v řídícím středisku mise ESA, Darmstadt, Německo.
Kosmická loď L1 by změřila skutečný materiál bouře mířící k Zemi a mohla by vzorkovat její rychlost, hustotu, teplotu a tlak. Může také měřit sílu a směr Meziplanetární magnetické pole (IMF), což je část magnetického pole Slunce tlačeného do vesmíru slunečním větrem Slunce. Pozice L1 také umožňuje kosmické lodi sledovat sluneční disk a korónu a měřit energetické částice ze Slunce.
Obrysový graf efektivní potenciál vlivem gravitace a odstředivá síla systému dvou těles v rotující vztažné soustavě. Šipky označují gradienty potenciálu kolem pěti Lagrangeových bodů – z kopce směrem k nim (červená) nebo od nich (modrá). Kontraintuitivně, L4a L5body jsou vysoké body potenciálu. V samotných bodech jsou tyto síly vyrovnané. Obrazový kredit: Autor Lagrange_points.jpg: vytvořeno NASA Odvozená práce: Xander89 (talk) – Lagrange_points.jpg, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7547312
Pozice L5 je 60 stupňů za Zemí, když obíhá kolem Slunce. Kosmická loď L5 by se dívala na věci ze strany a viděla by tu stranu Slunce, která se chystala otočit k Zemi. Tato kosmická loď by také byla schopna sledovat, jak se plazmové mraky šíří a jsou emitovány směrem k Zemi.
„L5 je vynikajícím místem pro budoucí vesmírnou meteorologickou misi ESA, protože poskytuje předběžný pohled na to, co se děje na Slunci,“ řekl Juha-Pekka tisková zpráva .
'Sonda by poskytla klíčová data, která nám pomohou odhalit výrony přicházející na Zemi, zlepšit naše předpovědi doby příletu na Zemi a poskytnout předběžnou znalost aktivních oblastí na Slunci, když se otáčejí do záběru.'
Pro tuto misi by tyto dvě kosmické lodě nebyly totožné. Aby splnili svou vědeckou roli, potřebovali by každý jinou sadu nástrojů. Mezi tyto přístroje patří magnetografy, koronografy, heliosférické zobrazovače, magnetometry, spektrometry, analyzátory plazmatu a další.
Mise Lagrange by se stala součástí sítě pozorovacích zařízení, jak ve vesmíru, tak zde na Zemi, zaměřených na předpovídání vesmírných bouří. Společně tvoří ESA Síť kosmického počasí (SWE). .
V tiskové zprávě ESA uvádí, že jedna extrémní událost kosmického počasí by mohla způsobit až 15 miliard eur (16,2 miliard amerických dolarů). S předběžným varováním by se provozovatelé energetických sítí mohli připravit na bouři a snížit škody a zajistit, aby dodávka elektřiny do kritických zařízení, jako jsou nemocnice, byla přerušena jen minimálně. Satelitní operátoři by také měli prospěch.
Mise je právě ve fázi návrhu konceptu. Pracují na něm odborníci na vesmírné počasí a design přístrojů z průmyslových a vědeckých konsorcií v Evropě. ESA říká, že návrh mise vybere do 18 měsíců.
Více:
- Tisková zpráva: Lagrangeova mise
- Další tisková zpráva: Lagrangeova mise
- Vesmír dnes: Předpovědi vesmírného počasí nyní mohou satelitům poskytnout jeden celý den varování, když se přiblíží smrtící sluneční bouře