Naukowcy po raz pierwszy prześledzili ewolucję wiatru słonecznego od jego powstania na Słońcu do jego wpływu na środowisko kosmiczne w pobliżu Ziemi, a także pokazali, jak można przewidzieć zjawisko pogody kosmicznej z wyprzedzeniem 2 do 2.5 dnia. Badanie jest nowatorskie, ponieważ łączy propagację wiatru słonecznego i jego wpływ na środowisko w pobliżu Ziemi z różnych punktów obserwacyjnych w kosmosie. Pokazuje to, że satelity umieszczone we właściwym miejscu w kosmosie mogą być używane do monitorowania propagacji wiatrów słonecznych w kierunku Ziemi, co może znacznie poprawić prognozowanie pogody kosmicznej. Ponadto planowana misja „Vigil” Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) ma również na celu monitorowanie wiatrów słonecznych, aby ostrzegać przed nadchodzącymi burzami słonecznymi z piątego punktu Lagrange'a (L5) w najbliższej odległości 150 milionów km od Słońca. Obecnie w fazie rozwoju, będzie dostarczać strumień danych w czasie niemal rzeczywistym dla usług pogody kosmicznej po swoim uruchomieniu w 2031 roku.
Prognozowanie pogody (tj. jaka będzie prędkość wiatru, opady deszczu, temperatura, nasłonecznienie itp.) w danym miejscu jest dla nas ważne z kilku powodów dotyczących naszego codziennego życia, w tym rolnictwa, transportu, wypoczynku i rozrywki itp. Dokładne prognozowanie pogody pomaga gospodarce i sprawia, że nasze życie jest łatwe i wygodne, ale co ważniejsze, daje nam czas na mobilizację zasobów w celu podjęcia niezbędnych działań zapobiegawczych w celu ochrony przed szkodami dla życia i mienia spowodowanymi przez niekorzystne zjawiska pogodowe, takie jak powodzie, cyklony, fale upałów, ulewne deszcze itp.
Pogoda na Ziemi wpływa na nas, podobnie jak „pogoda w kosmosie”. Ponieważ nasza planeta macierzysta Ziemia jest częścią układu gwiezdnego przeciętnej gwiazdy zwanej Słońcem (która z kolei jest małą częścią niezwykle nieistotnej galaktyki we Wszechświecie zwanej Drogą Mleczną), nasze życie i cywilizacja na Ziemi są pod wpływem warunków w kosmosie, w szczególności zjawisk pogodowych w naszym sąsiedztwie w Układzie Słonecznym. Każda niekorzystna, drastyczna zmiana pogody w kosmosie stanowi zagrożenie dla biologicznych form życia oraz infrastruktury technologicznej opartej na energii elektrycznej i elektronice na Ziemi i w kosmosie. Elektronika i systemy komputerowe, sieci energetyczne, rurociągi naftowe i gazowe, telekomunikacja, komunikacja radiowa, w tym sieci telefonii komórkowej, GPS, misje i programy kosmiczne, komunikacja satelitarna, internet itp. – wszystkie te elementy mogą potencjalnie zostać zakłócone i zatrzymane przez poważne zaburzenia pogody kosmicznej. Astronauci i obiekty kosmiczne, takie jak statki kosmiczne, są szczególnie zagrożone. W przeszłości zdarzyło się kilka takich przypadków, np. w marcu 1989 r. w Kanadzie „Blackout w Quebecu” spowodowany potężnym rozbłyskiem słonecznym poważnie uszkodził sieć energetyczną. Niektóre satelity również ucierpiały. Dlatego też konieczny jest system prognozowania pogody kosmicznej, tak jak mamy systemy prognozowania pogody na Ziemi.
Na początek, głównym czynnikiem w zjawisku pogody na Ziemi są prądy „wiatru” składające się z cząsteczek gazów w atmosferze Ziemi. W przypadku pogody w kosmosie jest to „wiatr słoneczny” składający się ze strumieni wysokoenergetycznych zjonizowanych cząstek, takich jak elektrony, cząstki alfa itp. (tj. plazma) wydobywających się z przegrzanej warstwy koronalnej atmosfery Słońca we wszystkich kierunkach w heliosferze, w tym w kierunku Ziemi.
Prognozowanie pogody kosmicznej obejmuje zatem przewidywanie warunków wiatru słonecznego w oparciu o obecną wiedzę na temat jego powstawania, intensywności i ruchu w przestrzeni. Wiemy, że nagłe wyrzuty mas z warstwy koronalnej Słońca (tj. wyrzuty masy koronalnej lub CME) są związane z intensywnymi warunkami wiatru słonecznego lub burzami słonecznymi. Tak więc obserwacja CME lub pól magnetycznych fotosfery może dać wyobrażenie o utrudnianiu burzy wiatru słonecznego, ale regularny system prognozowania pogody kosmicznej wymagałby połączenia modelu z obserwacjami wiatru słonecznego w celu znalezienia oszacowania rzeczywistości (tj. asymilacji danych). To z kolei wymagałoby regularnego śledzenia ewolucji wiatru słonecznego od jego powstania na Słońcu do jego wpływu na środowisko kosmiczne w pobliżu Ziemi.
Jak podano 09 września 2024 r., naukowcy z VSSC, ISRO po raz pierwszy prześledzili ewolucję wiatru słonecznego od jego powstania na Słońcu do jego wpływu na środowisko kosmiczne w pobliżu Ziemi. Wykorzystując dane z sygnałów radiowych TTC (Telemetry, Tracking and Command) z misji Mars Orbiter Mission (MOM) ISRO z 2015 r. oraz sieci InSWIM (Indian network for Space Weather Impact Monitoring), zmapowali pochodzenie, przyspieszenie i propagację szybkich strumieni wiatru słonecznego (HSS) i zaobserwowali ich wpływ na jonosferę Ziemi na niskich szerokościach geograficznych. Pokazali, jak można przewidzieć zdarzenie związane z pogodą kosmiczną z wyprzedzeniem 2 do 2.5 dnia. Badanie jest nowatorskie, ponieważ łączy propagację wiatru słonecznego i jego wpływ na środowisko w pobliżu Ziemi z różnych punktów obserwacyjnych w kosmosie. Pokazuje to, że satelity umieszczone w odpowiednim miejscu w przestrzeni kosmicznej mogą być wykorzystywane do monitorowania rozprzestrzeniania się wiatrów słonecznych w kierunku Ziemi, co może znacznie poprawić prognozowanie pogody kosmicznej.
Planowana misja „Vigil” Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) ma również na celu monitorowanie wiatrów słonecznych, aby ostrzegać przed nadchodzącymi burzami słonecznymi z piątego punktu Lagrange’a (L5) w najbliższej odległości 150 milionów km od Słońca. Obecnie w fazie rozwoju, będzie dostarczać strumień danych w czasie niemal rzeczywistym dla usług pogody kosmicznej po swoim wystrzeleniu w 2031 r.
***
Referencje:
- Dżin, RN, i wsp 2024. Wpływ strumienia wiatru słonecznego o dużej prędkości na układ jonosferyczny niskich szerokości geograficznych – badanie łączące obserwacje indyjskiego MOM i InSWIM. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, stae2091. Opublikowano: 09 września 2024 r. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stae2091
- Turner H., 2024. Ulepszenia prognoz z asymilacji danych wiatru słonecznego. Rozprawa doktorska. University of Reading. 21 maja 2024 r. DOI: https://doi.org/10.48683/1926.00116526 Dostępne o https://centaur.reading.ac.uk/116526/1/Turner_thesis.pdf
- ESA. Bezpieczeństwo kosmiczne – misja Vigil. Dostępne na https://www.esa.int/Space_Safety/Vigil
- Eastwood JP, 2024. Magnetometr Vigil do operacyjnych usług pogody kosmicznej z punktu L5 Słońce-Ziemia. Pogoda kosmiczna. Pierwsze wydanie: 05 czerwca 2024 r. DOI: https://doi.org/10.1029/2024SW003867
***
Powiązane artykuły
- Formuje się zorza polarna: „Zorza polarna” wykryta z ziemi po raz pierwszy (27 Czerwiec 2024)
***
