Intenzív naptevékenység 2013 májusában
iPon Cikkek Szerző | Jools
Egy korty Nap
2012. július 23-án több milliárd tonnányi plazma hagyta el kitörésszerűen a Napot. A koronakidobódásnak nevezett esemény egyáltalán nem számít ritkának, központi csillagunk tevékenységének szerves része, az említett eset azonban azért különleges, mert valószínűsíthetően a legerősebb hasonló történés volt a naptevékenység emberi megfigyelésének kezdete óta. A Föld szerencsére ezúttal nem került a nagy energiájú részecskék útjába, de ha esetleg nem így alakult volna, a napvihar komoly károkat okozhatott volna a bolygó infrastruktúráiban. Az elektromos hálózat sérülései miatt több hónapig is eltartó áramszüneteket, illetve sérült és megsemmisült műholdak sorát hagyta volna hátra maga után.
Minket ugyan szerencsére elkerült a koronakidobódás, a Nap körül keringő STEREO A űrszondát viszont telibe találta. Az alábbi videón összesen három napfigyelő szonda szemszögéből követhetjük nyomon a történteket, a STEREO A és B, illetve a Napdinamikai Obszervatórium (SDO) kameráin keresztül. Ami a felvételeket igazán félelmetessé teszi, az a STEREO A által rögzített „havazás” 0:20 körül: ennek során valójában rendkívüli mennyiségű, a fénysebesség 1 százalékával száguldó szubatomi részecske csapódott az űrszonda kamerájába.
A Nap mágneses tere rendkívül bonyolult szerkezetű. Központi csillagunk belsejében folyamatosan óriási plazmatömegek nyomulnak a felszín felé, saját elektromágneses teret generálva maguk körül. A felszínt elérve mágneses terük gigantikus, hurokformájú erővonalakat képez, amelyek rengeteg energiát visznek magukkal, majd vezetnek vissza a Nap belsejébe. Amikor azonban néhány ilyen hurok túl közel kerül egymáshoz, interakcióba kerülhetnek, és ennek során megesik, hogy az energia nem vezetődik vissza a felszínbe, hanem hirtelen elszabadul a Nap külső légkörében. Ha ez a robbanásszerű energiafelszabadulás viszonylag kicsi, akkor flernek, ha nagyobb, akkor koronakidobódásnak nevezzük. Az ennek során a Napot elhagyó szubatomi részecskék egy egyre táguló buborék falaiként söpörnek végig a Naprendszeren, és ha a Föld útjukba kerül, kölcsönhatásba kerülnek otthonunk mágneses mezejével, kaotikus körülményeket teremtve abban.
A nagy energiájú részecskék műholdakat tehetnek tönkre, és a Föld felszínén is jelentős töltésáramlásokat generálhatnak. 1989-ben egy koronakidobódás például számos transzformátort tett tönkre Észak-Amerikában. Az eddigi legnagyobb napvihar azonban nem ez volt, hanem az egyik első olyan napkitörés, amelyről alaposabb feljegyzések készültek. Az 1859-ben bekövetkezett Carrington-esemény egész telegráfhálózatokat vágott tönkre, és a bolygó minden pontjáról látható sarki fényeket generált.
Daniel Baker, a Coloradói Egyetem napkutatója szerint a 2012 júliusában bekövetkezett koronakidobódás legalább olyan erős lehetett, mint a Carrington-esemény. Ha eltalált volna minket, a következmények katasztrofálisak lettek volna. A globális kommunikációs hálózat megbénulása, a meteorológiai műholdak hónapokra való kiesése, a műholdas tájékozódási rendszerek leállása csak néhány a szinte biztosra vehető következmények közül, és akkor arról még nem is beszéltünk, hogy a „megsütött”elektronikájú műholdak pótlása hány milliárd dollárba került volna.
A dolgok ráadásul a bolygó felszínén sem lettek volna zavartalanok: hasonló, de kevésbé szerencsésen alakuló helyzetben elhúzódó áramszünetekre lehet számítani, hiszen a legnagyobb transzformátorok, amelyek újragyártása és pótlása hónapokat is igénybe vehet, nagy számban mennének tönkre az elektromágneses vihar okozta hihetetlen töltésmennyiségek miatt. Összességében tehát elmondható, hogy nagy szerencsénk volt, ugyanakkor egyáltalán nem biztos, hogy ez a jövőben is mindig így lesz. Baker az elmúlt 50 év napkitöréseinek tanulmányozása alapján arra a következtetésre jutott, hogy annak az esélye, hogy a következő 10 évben egy hasonló erejű kitörés eltalálja a Földet 12 százalékos. Ez pedig meglehetősen aggasztó számadatnak tűnik.
Szintén jó megoldás lehet emellett, ha alaposabb figyelemmel követjük központi csillagunk működését, és folyamatosan monitorozzuk a mágneses mező pillanatnyi állapotát. Ashley Dale, a Bristoli Egyetem kutatója és kollégái pontosan ezen dolgoznak a SolarMAX nevű projekt keretében, amelynek lényege, hogy egy sor apró műholdat bocsátanának napkörüli pályára, amelyek folyamatosan figyelnék a magnetoszféra változásait, és előre tudnák jelezni, ha egy nagyobb Föld felé irányuló vihar készülődik. Elviekben ez az időjárás-előrejelzésekhez hasonló módon működhetne, vagyis pár napra előre meg lehetne jósolni az extrém eseményeket, ami időt adna az áramhálózatok és a műholdak biztosítására.
Ahhoz hogy mindez lehetséges legyen, a Nap számos rejtélyére fényt kellene deríteni. Itt jön be a képbe Justin Kasper, a Michigani Egyetem fizika professzora, aki egy személyautónyi méretű űrszonda fejlesztésén dolgozik a NASA megbízásából. A Solar Probe Plus a tervek szerint minden korábbi próbálkozásnál közelebb repül majd el a Nap felszínéhez, 6,4 millió kilométerre közelítve meg azt. A napkorona ezen rétegében a Nap 512-szer erősebb fénnyel világít, mint a Földön, és központi csillagunk 20-szor nagyobbnak látszik, mint bolygónkról. A 200 kilométeres másodpercenkénti sebességgel száguldó űreszköz a valaha volt leggyorsabb ember alkotta szerkezet lesz, és emellett a legellenállóbbnak is kell lennie, hogy kibírja a szélsőséges körülményeket. 10 centiméter vastag szénhabos hőpajzsának 1370 Celsius fokos hőt kell kibírnia, hogy a mögötte található érzékeny műszereket megóvja az elolvadástól.
A napszél, ahogy már az eddigiek során kiderült, egyszerre pusztító és óvó erő. A nagyobb kitörések mindent letarolnak, ami az útjukba kerül, ugyanakkor a központi csillagunkból kiinduló részecskeáram segít megvédeni a Naprendszert a kozmosz romboló sugaraitól, például a távoli szupernóvák közvetlen hatásaitól. Bár az emberiség már több szomszédos égitestre is eljuttatta saját műszereit, a Nap és az abból távozó részecsketömeg viselkedésével kapcsolatban továbbra is több a kérdés, mint a válasz. A Solar Probe Plus talán végre beszerezheti a rejtélyek felderítéséhez szükséges adatok egy részét.
A Nap jelenlegi ismereteink szerint a Földhöz hasonlóan réteges szerkezetű: belül található a mag, azon kívül a fotoszféra, a kromoszféra, majd a korona. A mag hidrogénionok sűrű tömegéből áll, amelyek folyamatosan héliummá egyesülnek, óriási mennyiségű energiát szabadítva fel a folyamat közben. Ez az energia aztán fotoszférából sugárzódik ki a Naprendszer más részei felé. Míg a magban 15 millió °C-os hőmérséklet van, a fotoszféra ennél jóval hűvösebb, mindössze 5500 °C-os. Ez eddig logikus is lenne, hiszen a tábortűztől távolabb ülve is egyre hidegebb lesz a hőmérséklet.
Ennek okával kapcsolatban számos különböző elmélet létezik, Jonathan Cirtain, a NASA Marshall Űrrepülő Központjának munkatársa szerint az a legvalószínűbb, hogy a Nap mágneses tere felelős a korona hőmérsékletének furcsa viselkedéséért. A kromoszféra legfelső vagy a korona legalsó rétegeiben felgyűlő mágneses energia ugyanis olyan szinten hevíti fel a plazmát, hogy annak részecskéi óriási sebességre téve szert képessé válnak megszökni a Nap gravitációja elől. A koronán keresztülszáguldó Solar Probe Plus pedig a rászerelt Faraday-csészével belekortyolhat ezen részecskék áramába, megállapítva azok kiindulópontját és összetételét.
A csésze maga rendkívül hőálló fémekből készül: molibdén, titán és cirkónium alkotja. A csésze nyílását két rétegben egy még ellenállóbb anyag, nióbium fedi, amelyen egy lyukat vágtak a részecskék számára. Amikor ezek bejutnak az apró nyíláson, egy sor volfrámrácson hatolnak keresztül, amelyek mindegyike más feszültségre van hangolva, és szűrőként funkcionál. Ezek révén elkülöníthetővé válnak egymástól a protonok és az alfa-részecskék, hiszen eltérő nagyságú feszültség szükséges a megállításukhoz, mondja Kasper. (Az alfa-részecskék két protonból és két neutronból állnak, és a hélium bomlásakor jönnek létre.) A szűrők révén aztán egyéb adatok is megállapíthatók a napszéllel kapcsolatban, kideríthető például a részecskesűrűség, a sebesség és a hőmérséklet is.
A rácsokon túljutva egy aztán egy körkörös fémlapba csapódnak a részecskék, amely rögzíti töltésük nagyságát, és beérkezési irányukat is. Ez utóbbi nagyon fontos, hiszen a szakértők jelenleg úgy képzelik, hogy a plazma ide-oda áramlik a koronában. Az áramlatok és az elektromágneses mező együtt változnak, így a beesési szögek sokat elárulhatnak arról, hogy a szonda éppen milyen áramlaton halad keresztül, és hogy az a Nap felé irányul, vagy attól távozóban van, mondja Kasper.
A Solar Probe Plus Faraday-csészéje az emberiség legkomolyabban tesztelt objektumainak egyike. A Marshall Űrrepülő Központban egy nagy erejű részecskegyorsító bombázta ionokkal és elektronokkal. Egy francia napkohóban − ez a Nap sugarait egy helyre koncentráló rendszer − a csésze egy olyan fénynyalábot is túlélt, amely 30 másodperc alatt 30 centiméter átmérőjű lyukat égetett egy acéllemezen. Végül egy sor IMAX-moziprojektor xenonégőivel világították meg, amelyek olyan jellegű ultraibolya fényt sugároznak, mint a Nap felszíne. És hogy hogyan vizsgázott a csésze? „Örömmel jelenthetem, hogy minden rendben volt vele” – mondja Kasper.
A projekt rövid idő múlva valósággá válhat, hiszen a start időpontját 2018-ra tűzték ki. A szonda a Vénusz gravitációját kihasználva áll egyre szorosabb napkörüli pályákra, majd három hónappal az indulást követően megkezdi az első megmerítkezést a Nap koronájában. Összesen 24 ilyen akciót terveznek a szakértők, amelyek ideje alatt egy széles látószögű teleszkóppal is nyomon követik a naptevékenységet, hogy ezzel párhuzamba állíthassák a felvételeken megjelenő folyamatokat, és a csészébe belépő részecskék jellegét.
Az egyes „kortyolgatások” ideje alatt a szonda nem lesz képes kommunikálni a Földdel, hiszen antennái nem bírnák ki a korona hőjét, ráadásul ezen akciók ideje alatt a Nap a szonda és a Föld között tartózkodik majd. A Vénusz felé közeledve azonban minden egyes kör után leadja majd a mért adatokat a földi irányítóközpontnak, így Kasper és Cirtain megállapíthatják a napszél eredetét, összetételét és intenzitását is. És ki tudja, az adatok segítségével talán arra is választ találnak majd, hogyan óvhatjuk meg magunkat hatékonyabban a Nap pusztító viharaitól, vagy hogyan tudnánk előre jelezni ezeket.
http://www.ipon.hu/elemzesek/egy_korty_nap/2234/3
