Aurinko ei ole aivan tyyni, vaikka se näyttää melko rauhalliselta nopeilla katseilla, jotka voimme varastaa paljain silmin. Todellisuudessa Aurinko on kuitenkin dynaaminen, kaoottinen kappale, joka suihkuttaa aurinkotuulta ja säteilyä ja purkautuu suuriksi plasmalevyiksi. Eläminen teknologisessa yhteiskunnassa kaiken tämän rinnalla on haaste.
Useimmiten aurinko vain lämmittää maata. Mutta joskus sen purkaukset johtavat aurinkomyrskyihin, jotka iskevät Maahan. Ja sähköistetyssä ja globaalisti kommunikoivassa maailmassamme nuo myrskyt voivat aiheuttaa paljon vahinkoa. Euroopan avaruusjärjestön (ESA) mukaan vahingot voivat olla miljardeja euroja pelkästään Euroopassa. Voimme tehdä asioita suojellaksemme sähköverkkoamme, viestintäjärjestelmiämme ja muuta infrastruktuuriamme geomagneettiset myrskyt Auringon aiheuttama. Mutta meidän on tiedettävä, milloin joku tulee.
Videosimulaatio Maan magneettikentän vuorovaikutuksesta (auringon) planeettojenvälisen magneettikentän (IMF) kanssa. Riittävän voimakas aurinkomyrsky voi puristaa Maan magnetosfääriä ja antaa Auringosta tulevan materiaalin ja magnetismin vahingoittaa voimalinjoja ja muuta infrastruktuuria. Luotto: Dr. Nikolai Tsyganenko, USRA/NASA/GSFC – Public Domain.
Jos haluamme ennustaa aurinkomyrskyjä jollakin tarkkuudella, meidän on tarkkailtava niiden lähdettä: Aurinkoa. Vaikka voimme nähdä Auringon maasta, Maan magneettikenttä, joka itse asiassa suojaa meitä näiltä myrskyiltä, on este Auringon tarkkailemisessa. Ilmakehä estää Auringon röntgensäteet, äärimmäiset UV- ja gammasäteilyt, mikä myös vaikeuttaa auringon tarkkaamista yksityiskohtaisesti.
Kyse ei ole siitä, että Auringon maahavainnot eivät voisi kertoa meille Auringon käyttäytymisestä ja lähestyvistä aurinkomyrskyistä, vaan se, etteivät he pystyisi siihen yksin. Maan magnetosfäärin sisällä, mutta ilmakehän ulkopuolella olevat satelliitit voivat myös auttaa. Mutta he tekevät paikan päällä mittauksia, he eivät tee ennusteita.
ESA suunnittelee tehtävää, joka antaa meille enemmän ennakkovaroitusta vaarallisista myrskyistä. Jotta se olisi tehokkaampi, sen on oltava avaruudessa, kaukana Maan magnetosfääristä. Tehtävä on nimeltään Lagrange, ja tällä hetkellä ESA harkitsee paria avaruusaluksia. Toinen istuisi Lagrangean pisteessä 1 ja toinen Lagrangean pisteessä 5.
Maan ja auringon Lagrangin pisteet. (Ei mittakaavassa.) Yksi ehdotetuista avaruusaluksista istuisi L1:ssä, aurinkoa vasten. Toinen istuisi L5:ssä ja saisi tärkeän sivunäkymän. (L2:ssa näytettävä avaruusalus on NASAn WMAP.) Kuvan ansiot: NASA/WMAP Science Team
Lagrange-pisteet ovat tiettyjä paikkoja avaruudessa, joissa Maan ja Auringon painovoima tasapainottavat toisiaan ja avaruusalus voi pysyä tässä asennossa pitkään vähäisellä polttoaineen kulutuksella. L1:ssä ja L2:ssa on jo useita avaruusaluksia, ja lisää on tulossa. (James Webbin avaruusteleskooppi otetaan käyttöön L2:ssa.)
Aurinko purkautuu toisinaan ja lähettää valtavia materiaalipalloja, joissa on magneettikenttäviivaa koronaalisen massan ulostyönä. Suurin osa noista palloista ei tule lähelle Maata; mutta silloin tällöin joku iskee meihin. Ja se aiheuttaa täällä geomagneettisen myrskyn, kun Auringonpurkaus peittää tilapäisesti Maan magnetosfäärin.
Mutta nämä myrskyt eivät tule tyhjästä. Ne alkavat havaittavissa olevista olosuhteista Auringossa. Auringon sykli on 11 vuotta, ja sen syklin osaa, jolla on eniten auringon aktiivisuutta – ja myrskypotentiaalia – kutsutaan auringon maksimiksi. Auringon maksimin aikana suurin osa myrskyistä tulee koronaaliset massapoistot (CME:t). Muina aikoina 11 vuoden jakson aikana myrskyjä syntyy myös yhdessä pyörivät vuorovaikutusalueet (CIR:t).
Aurinko valtavalla koronaalisella massapoistolla. Kuvan luotto: NASA
Mutta oli syy mikä tahansa, ne kaikki tulevat Auringosta, ja niiden tarkempi ennustaminen on kaikkien etu.
Avaruusaluspari työskenteli yhdessä valvoakseen aurinkoa. L1 on aurinkotuulessa, ylävirran asennossa. L1-mittaukset voivat kertoa meille avaruussästä, joka on matkalla Maahan. L5-asento antaa meille eräänlaisen sivukuvan koronaalisen massan ulostyöntöistä, mikä mahdollistaa CME:n nopeuden ja suunnan paremman mittauksen. Yhdessä tiedot tarkoittaisivat parempia ennusteita.
'Yksi parhaista tavoista tarkkailla nopeasti muuttuvaa auringon aktiivisuutta on sijoittaa oma avaruusalus hieman kauemmas suorasta linjastamme aurinkoon, jotta se voi tarkkailla tähtemme 'sivua' ennen kuin se pyörii näkyvissä', Juha sanoi. Pekka Luntama, avaruussäävastaava ESAn lennonjohtokeskuksessa Darmstadtissa Saksassa.
L1-avaruusalus mittaisi Maahan suuntautuvan myrskyn todellisen materiaalin ja voisi ottaa näytteitä sen nopeudesta, tiheydestä, lämpötilasta ja paineesta. Se voi myös mitata voiman ja suunnan Planeettojenvälinen magneettikenttä (IMF), joka on Auringon aurinkotuulen avaruuteen työntämä osa Auringon magneettikentästä. L1-asento antaa avaruusalukselle myös mahdollisuuden katsella auringon kiekkoa ja koronaa sekä mitata energisiä hiukkasia Auringosta.
Ääriviivat juoni tehokasta potentiaalia painovoiman ja keskipakoisvoima kaksirunkoisesta järjestelmästä pyörivässä vertailukehyksessä. Nuolet osoittavat potentiaalin gradientit viiden Lagrange-pisteen ympärillä – alamäkeen niitä kohti (punainen) tai niistä poispäin (sininen). Vastakohtaisesti L4ja minä5pisteet ovat kohokohdat potentiaalista. Itse pisteissä nämä voimat ovat tasapainossa. Kuvan tekijä: Lagrange_points.jpg: luonut NASA:n johdannaistyö: Xander89 (keskustelu) – Lagrange_points.jpg, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7547312
L5-asema on 60 astetta Maan takana sen kiertäessä aurinkoa. L5-avaruusalus katsoisi asioita sivulta ja näkisi Auringon sen puolen, joka oli kääntymässä kohti Maata. Tämä avaruusalus pystyisi myös seuraamaan plasmapilvien leviämistä ja leviämistä Maata kohti.
'L5 on erinomainen paikka tulevalle ESAn avaruussäätehtävälle, koska se antaa ennakkonäkemyksiä Auringossa tapahtuvasta', Juha-Pekka sanoi. Lehdistötiedote .
'Avaruusalus tarjoaisi ratkaisevaa tietoa, joka auttaisi meitä havaitsemaan Maahan saapuvat sinetöidyt, parantamaan ennusteitamme saapumisajasta Maahan ja tarjoamaan ennakkotietoa Auringon aktiivisista alueista niiden pyöriessä näkyville.'
Tässä tehtävässä nämä kaksi avaruusalusta eivät olisi identtisiä. Täyttääkseen tieteellisen roolinsa he tarvitsevat kukin erilaisen instrumenttisarjan. Tällaisia laitteita ovat magnetografit, koronagrafit, heliosfäärikamerat, magnetometrit, spektrometrit, plasma-analysaattorit ja muut.
Lagrange-tehtävästä tulisi osa avaruusmyrskyjen ennustamiseen omistettua havaintolaitosten verkostoa sekä avaruudessa että täällä maan päällä. Yhdessä ne muodostavat ESAn Space Weather (SWE) -verkko .
ESA toteaa lehdistötiedotteessa, että yksittäinen äärimmäinen avaruussäätapahtuma voi aiheuttaa jopa 15 miljardia dollaria (16,2 miljardia dollaria). Ennakkovaroituksella sähköverkko-operaattorit pystyisivät varautumaan myrskyyn ja vähentämään vahinkoja sekä varmistamaan, että kriittisten tilojen, kuten sairaaloiden, sähkökatko on vain vähäinen. Satelliittioperaattorit hyötyisivät samoin.
Tehtävä on tällä hetkellä suunnittelukonseptivaiheessa. Sen parissa työskentelevät avaruussää- ja instrumenttisuunnittelun asiantuntijat eurooppalaisista teollisuus- ja tiedekonsortioista. ESA sanoo, että he valitsevat tehtäväsuunnitelman noin 18 kuukauden kuluessa.
Lisää:
- Lehdistötiedote: Lagrange Missio
- Lisälehdistötiedote: Lagrangen tehtävä
- Universumi tänään: Avaruussääennusteet voivat nyt antaa satelliiteille yhden koko päivän varoituksen, kun tappava aurinkomyrsky on saapumassa