Előfizetés a lapra

Milyen lesz az űridőjárás?

A hét kutatója, interjú, napszél, űridőjárás, űrkutatás

2015/02/05

Kevesen gondolnák, hogy az űridőjárás – ha közvetve is –, de hatással lehet hétköznapi életünkre. Gyakran használjuk az olyan, űreszközök nyújtotta lehetőségeket, mint a GPS, az internet vagy a televíziózás pedig ma már elképzelhetetlen műholdak nélkül. Nem csoda, hogy növekszik az érdeklődés az űreszközöket fenyegető kockázatok előrejelzése iránt. Hazánk kutatóinak vezető szerepük van ebben a munkában. Erről beszélgettünk Heilig Balázzsal, a Tihanyi Geofizikai Obszervatórium főmunkatársával.

– Az űridőjárás előrejelzése nagyon izgalmas kutatási programnak tűnik. Ön hogyan került erre a területre?

– Az egyetem elvégzése után Veszprémben, szülővárosomban kerestem munkát. Már szinte alá is írtam a tanári szerződést egy középiskolával, amikor barátoktól hallottam a megüresedett tihanyi állásról. A Balaton-felvidéket mindig is szerettem, és a kutatói pálya is mindig vonzott. Gyorsan döntöttem. Innen már viszonylag egyenes út vezetett az űrkutatáshoz: éppen egy akkor folyó amerikai–magyar  űrkutatási projektbe csöppentem bele.

– Tulajdonképpen mi az űridőjárás és miért fontos az előrejelzése?

– A Föld körüli térség fizikai jelenségeinek leírására régóta használunk olyan, az időjárás leírásából kölcsönzött fogalmakat, mint mágneses vihar, poláris eső, napszél stb. Az ide tartozó jelenségek egy részét, mint például a sarki fényt a XVIII. században még időjárási jelenségnek vélték. Magyarországon a mágneses viharok észlelését is az Országos Meteorológiai Szolgálat elődje, az 1870-ben alapított Meteorológiai és Földdelejességi Magyar Királyi Központi Intézet kezdte meg. Az űridőjárás tulajdonképpen a Nap–Föld fizikai folyamatok összessége. Ebből a műholdakat közvetlenül fenyegető űridőjárási kockázatokat vizsgáljuk, közülük a legnagyobb veszélyt a nagyenergiájú részecskék jelentik. Éppen ezért mind Európában, mind az USA-ban hatalmas összegeket fordítanak a sugárzási övekben zajló folyamatok jobb megértését célzó programokra. A XXI. században az űrtechnológia használata a mindennapi életünk részévé vált, gondoljunk csak a GPS-vevőkre. Az előrejelzés tehát a technológia fejlődésével napjainkban vált fontossá.

 A mi hozzájárulásunk a Föld körüli plazma, pontosabban a plazmaszféra sűrűségváltozásainak folyamatos, földi mérésekre alapozott követése. A projektet (PLASMON – a plazma monitoring angol rövidítése) az EU FP7-es keretprogramja támogatta, ez év júliusában zárult. A plazmaszféra mintegy 1000 kilométer magasságban kezdődik és (a Föld közepétől mérve) átlagosan 4 földsugárig, azaz körülbelül 25 000 kilométerig terjed ki. Ezen a tartományon csak igen kevés műhold halad át, viszont földi mérésekkel jól elérhető. Ez tehát a plazmaszféra egyfajta távérzékelése a Földről. A sűrűség becslésére a mágneses erővonalak saját rezgéseit használjuk.

Mágnesmentes mérőhely a tihanyi obszervatóriumban

– Miért fontosak a mágneses erővonalak, hogyan rezegnek, hogy lehet ezt kimérni, és hogyan lesz ebből űridőjárási előrejelzés?

– Ahogy egy hangszer húrjának rezgése, a Föld mágneses erővonalainak rezonanciafrekvenciája is az erővonal mint húr fizikai jellemzőitől függ: a hosszától, feszítettségétől és sűrűségétől (a húr vastagságától). A Föld mágneses tere első közelítésben egy, a Föld mélyébe helyezett rúdmágnes teréhez hasonlítható. Az erővonalak a két ellentett pólust kötik össze, a Föld esetében az egyenlítő közelében kilépők a legrövidebbek, a sarkok felé egyre hosszabbak. Ezért a rezonáns frekvencia a sarkok felé csökken. Egy adott helyen, például a Budapesten kilépő erővonal hossza, alakja, feszítettsége csak kicsit változik, s a geomágneses modellekből jól számítható. Azaz a rezonancia frekvenciájának meghatározásában a sűrűség (és eloszlása) az egyetlen szabad paraméter. Ha meg tudom mérni a frekvenciát, vissza tudok számolni a sűrűségre.

 Ehhez semmi más nem kell, mint állandósított helyeken, praktikusan a Föld felszínén folyamatosan mérni a mágneses tér változásait. Ezekből a változásokból az erővonal-rezonanciák kiválasztása az igazi feladat. Ezen a téren sokat léptünk előre, ma már teljesen automatikusan és valós időben vagyunk képesek végezni. A megfigyelésekre pedig európai összefogással egy észak–déli állomáshálózatot hoztunk létre, az EMMA-t (európai kvázi-meridionális mágneses állomáshálózat), amely Lappföldtől Közép-Olaszországig terjed.

 Az ezeken az állomásokon végzett mérések eredményét – más mérések-kel együtt – egy plazmaszféra-modellbe táplálják, amely a kódolt fizikai modell alapján már arra is képes, hogy olyan területre is becslést adjon, ahol nem is volt mérés, vagy hogy a közeljövő változásait előre jelezze. Mindez ismét teljesen analóg azzal, ahogy a meteorológiai megfigyelőhálózatok és előrejelzések működnek.

– Milyen szerepük van a magyar szakembereknek ezekben a kutatásokban?

– A program vezetője Lichtenberger János, az ELTE Űrkutató Csoportjának professzora. Ők ugyanis egy hasonló, de globális (Kamcsatkától az Antarktiszig) hálózatot tartanak fenn, s egy, a miénktől teljesen független módszerrel, de szintén a plazmaszféra sűrűségét monitorozzák. Az ELTE-n működő csoport nemcsak ebben, hanem a módszer automatizálásában, pontosításában és a hullámterjedési problémák megoldásában is a vezető csoport a világon. Ez már önmagában is elég ok lett volna, hogy a projekt vezetői magyarok legyenek. Az már csak hab a tortán, hogy a mi hálózatunk és módszerünk igen szerencsésen egészíti ki az ő munkájukat.

 Tihanyban fogjuk össze az EMMA-mérőhálózat tevékenységét, s itt zajlottak-zajlanak a módszerrel kapcsolatos fejlesztések is. Ebben a munkában a fő partnerünk Massimo Vellante és csoportja (L’Aquilai Egyetem, Olaszország) volt. A plazmaszféra-monitorozó rendszer egyik példánya is nálunk fut. A megfigyelési adatok inverziója Olaszországban történik, a plazmaszféra-modell futtatása pedig az USA-ban.

A napszél (sárga) a földi mágneses tér (kék vonalak), a plazmaszféra (lila) és a sugárzási övek (világoskék)

– Kik vesznek részt a programban?

– A program 11 intézet összefogásával valósult meg. A feladat természetéből adódóan itt valóban globális összefogásra van szükség, ezt tükrözi a résztvevők listája is. Ezek között olyan nagynevű intézetek is vannak, mint a British Antarctic Survey (UK), a Los Alamos National Laboratory (USA). A modellt a New Mexico Institute of Mining and Technology-n (USA) fejlesztették. A további résztvevők egyetemek, űrkutatási és geofizikai intézetek Olaszországból, Lengyelországból, Finnországból. Az USA-n kívül Dél-Afrikában és Új-Zélandon voltak együttműködő partnereink. Dél-Afrika számunkra egy különösen fontos terület: Magyarország mágnesesen konjugált területe. Ez azt jelenti, hogy a Magyarországról kiinduló erővonalak másik talppontja Dél-Afrikában van. Ennek például a rezonancia vizsgálatánál van különös jelentősége. A résztvevők listája így persze még hiányos. Nem számoltam azokat, akik a mérések befogadásával segítenek minket szerte a világon.

– A program lezárult. Mik a további tervek?

– A program EU által támogatott szakasza zárult le. Igyekszünk mindent megtenni azért, hogy a lét­rehozott rendszert fenntartsuk, fejlesszük, bővítsük. Szeretnénk az adatokat is minél több helyre eljuttatni, hogy minél jobban hasznosuljanak és a kutatás is halad tovább. Új projektjeink is vannak. Magyarországról egyedüliként veszünk részt például az Európai Űrügynökség SWARM-misszió­já­ban, melynek célja a földi mágneses tér, a Föld körüli térség fizikai folyamatainak mélyebb megértése.

 A mi feladatunk a három SWARM-műhold által észlelt ultraalacsony-frekvenciás hullámok (ilyen az erővonal-rezonancia is) vizsgálata, valamint a plazmaszféra külső határának, a plazmapauzának a de­tektálására alkalmas módszer kifejlesztése lesz. Természetesen ismét csak nemzetközi együttműködésben.

 TRUPKA ZOLTÁN

 

2015/2