Swarm odkrywa unikalny pik protonowy w trakcie burzy słonecznej
Misja Swarm Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) wykryła duży, ale krótkotrwały skok wysokoenergetycznych protonów na biegunach Ziemi podczas burzy geomagnetycznej w listopadzie. Zrobiła to nie za pomocą naukowych instrumentów do pomiaru pola magnetycznego Ziemi, lecz za pomocą swoich urządzeń do nawigacji gwiazdowej – pierwszego takiego przypadku w misji Swarm.
<br />Podczas gdy magnetometry Swarm wykryły na 12 listopada fluktuacje magnetyczne 10 razy silniejsze niż zwykle, to to właśnie urządzenia do nawigacji gwiazdowej wykryły tymczasowy wzrost wysokoenergetycznych protonów wokół biegunów. Podczas burzy geomagnetycznej z 11–13 listopada natężenie strumienia wysokoenergetycznych protonów było 300 razy wyższe niż normalnie.
<br />Swarm, misja Earth Explorer rozwijana w ramach programu FutureEO Obserwacja Ziemi ESA, poświęcona jest lepszemu zrozumieniu niewidzialnego pola sił wokół naszej planety. Pole magnetyczne Ziemi sięga od głębi płynnego jądra planety i rozciąga daleko w kosmos, chroniąc nas przed promieniowaniem kosmicznym i wiatrami słonecznymi poprzez odpychanie szkodliwych naładowanych cząstek.
<br />Satelity Swarm, orbitujące na wysokości 400–500 km, są doskonale usytuowane do monitorowania skutków burz geomagnetycznych.
<br />Każdy z trzech satelitów Swarm, wystrzelonych razem w 2013 roku, wyposażony jest w kilka instrumentów, w tym dwa typy magnetometrów, które mogą mierzyć zarówno natężenie, jak i kierunek pola magnetycznego. Zawierają również urządzenia do nawigacji gwiazdowej, aby zapewnić prawidłowe położenie i orientację w kosmosie.
<br />Gwiazdowe trackery to optyczne urządzenia, które mierzą położenie i orientację satelity poprzez określanie jego pozycji w odniesieniu do gwiazd. Tak więc, podczas gdy gwiazdowe trackery są normalnie używane do prawidłowego pozycjonowania satelitów w przestrzeni, w tym przypadku gwiazdowe trackery Swarm stały się zaskakującym źródłem ważnych danych.
<br />Między 11 a 13 listopada 2025 roku Ziemia została dotknięta wyjątkowo silną burzą słoneczną, spowodowaną trzema kolejnymi wyrzutami masowymi korony Słońca w ciągu 48 godzin.
<br />Powstały tzw. zorze protonowe, które pojawiają się jako bardziej rozmyte światło lub poświata na niebie i zwykle widoczne są przy znacznie niższych szerokościach geograficznych podczas silnych burz. Zorze elektronowe, z kolei, kojarzone są z pojawieniem się fal światła na niebie i często występują na wyższych szerokościach.
<br />Podczas gdy burze geomagnetyczne wywołują piękne zory, naładowane cząstki emitowane przez wybuchy na Słońcu mogą stanowić zagrożenie dla infrastruktury na Ziemi, z możliwością przerw i uszkodzeń sieci energetycznych i łączności. Tym razem odnotowano krótkotrwałe zakłócenie radiowe w Europie, Afryce i Azji, trwające około 30–60 minut.
<br />12 listopada gwiazdowe trackery wykryły ogromny napływ wysokoenergetycznych protonów trafiających do regionów polarnych. Podczas silnych burz geomagnetycznych osłona magnetyczna Ziemi ulega zaburzeniu, co pozwala dotrzeć do niskiej orbity okołoziemskiej znacznie większej liczbie cząstek energetycznych – a w tym przypadku natężenie strumienia było wyjątkowo intensywne. Zdarzenie wysokoenergetycznych protonów ze Słońca to rzadkie zjawisko.
<br />Chociaż nie stanowią zagrożenia dla ludzi na Ziemi, wysokoenergetyczne protony mogą poważnie zakłócać i uszkadzać elektronikę statków kosmicznych, w tym ogniwa słoneczne, i są niebezpieczne dla załogowych lotów kosmicznych.
<br />„To fascynujące zastosowanie gwiazdowych trackerów Swarm, które zwykle służą do prawidłowego orientowania satelitów,” powiedziała Anja Stromme, Kierowniczka Misji Swarm w ESA. „Produkt dotyczący wysokoenergetycznych cząstek jest nowo wdrożoną funkcjonalnością dla Swarm, a produkty zostaną uruchomione operacyjnie 17 grudnia. To zatem pierwsze zdarzenie, w którym zjawisko pogody kosmicznej jest monitorowane przez gwiazdowe trackery Swarm.”
<br />Sensory obrazu gwiazdowego trackera są wrażliwe na wysokoenergetyczne protony. Gdy któryś z protonów uderzy w czujnik, na obrazie pojawia się biała plama. Choć zwykle jest to utrudnienie, te plamy mogą także rejestrować strumień wysokoenergetycznych protonów o energii przekraczającej 100 MeV.
<br />Wysokoenergetyczne protony, w formie promieniowania jonizującego, normalnie przenikają przez magnetyczne pole Ziemi w obszarze zwanym Anomalią Południowoatlantycką – obszar obejmujący część Oceanu Atlantyckiego i Ameryki Południowej, gdzie pole magnetyczne Ziemi jest słabsze. Podczas burz magnetycznych protony jednak mogą podróżować do magnetosfery Ziemi i zostać uwięzione. Proces ten może prowadzić do tymczasowego wzmocnienia wysokoenergetycznych cząstek w regionach polarnych, jak zaobserwowano w tym przypadku.
<br />Zgodnie z Enkelejda Qamili, analityczką jakości danych Swarm w ESA, podniesione poziomy protonów pokazują, jak misje na niskiej orbicie Ziemi mogą skutecznie monitorować i wykrywać zdarzenia cząstek słonecznych, podkreślając trwającą wysoką aktywność Słońca. „W normalnych warunkach pole magnetyczne Ziemi odpycha większość cząstek wiatru słonecznego; jednak podczas burzy geomagnetycznej magnetosfera może ulec przeciążeniu, umożliwiając penetrację znacznie większej liczby protonów o wysokiej energii i wywołać kilka zjawisk geofizycznych. Choć te zdarzenia są przedmiotem dużego zainteresowania naukowego, ważne jest, aby uznać potencjalne ryzyka, które niosą dla astronautów, statków kosmicznych i łączności.
Vielen Dank, dass Sie den Artikel gelesen haben! Beobachten Sie uns unter Google Nachrichten.
