Svemirsko vrijeme ima ključnu važnost u kontekstu širenja granica čovječanstva u istraživanju svemira. Kako tehnološki napredak čini putovanje u svemir sve izvedivijim za ljude, postaje sve važnije razumjeti i predvidjeti uvjete izvan Zemljine orbite. Putovanje do udaljenih nebeskih tijela, koje se proteže izvan Mjeseca, stavlja astronaute u područje gdje svemirsko vrijeme ima dubok utjecaj.
U ovim prostranim dijelovima dubokog svemira, daleko od zaštitnog zagrljaja Zemlje i njezinog lunarnog pratioca, svemirsko vrijeme postaje vitalan faktor ne samo za osiguravanje sigurnosti i dobrobiti posade, već i za omogućavanje temeljitog i promišljenog planiranja misija. Nepredvidiva priroda solarnih oluja, kozmičkog zračenja i drugih svemirskih pojava naglašava potrebu za robustnim prognoziranjem svemirskog vremena kako bi se zaštitila ova ambiciozna putovanja u nepoznato. Ali bitno je krenuti od svemirskog vremena kod kuće. I to je vrlo složen proces.
Zbog svih tih važnosti, znanstvenici razvijaju “napredni” digitalni model prostora oko Zemlje kako bi poboljšali prognoziranje solarnih oluja i njihovih učinaka na infrastrukturu. Gotovo sedam desetljeća u svemirskoj eri, razumijevanje svemirskog vremena od strane znanstvenika još je uvijek vrlo sirovo.
Za razliku od zemaljskog vremena, koje se sada predviđa moćnim superračunalima s velikom preciznošću i pravovremenošću, prognoze svemirskog vremena su više pogađanje. Većinom, netočna prognoza svemirskog vremena znači samo da netko neće ispuniti svoja očekivanja o povišenom gledanju aurore. Ali čovječanstvo je sve više ovisno o tehnologijama koje su ranjive na hirove svemirskog vremena.
Od kratkih radijskih prekida do poremećaja GPS-a i dugotrajnih nestanaka struje, svemirsko vrijeme može poremetiti naš svakodnevni život – možda ne tako često kao obilne kiše i oluje, ali sličnom žestinom. Novi model, razvijen od strane tima istraživača predvođenih Laboratorijem za primijenjenu fiziku Sveučilišta Johns Hopkins (APL), korak je prema smanjenju jaza između prognoza vremena u svemiru i na Zemlji. Znanstvenici, međutim, priznaju da bi moglo proći desetljeća prije nego što prognoza svemirskog vremena u potpunosti sustigne.
Više faktora
“Ne možemo predvidjeti svemirsko vrijeme bez dubokog razumijevanja njegove fizike,” rekao je Slava Merkin, svemirski fizičar u APL-u i direktor njihovog Centra za geoprostorne oluje (CGS), za Space.com. “Gradimo model i radimo znanost s modelom i kroz to otkrivamo fiziku geoprostornih oluja.”
Geoprostor je izraz koji znanstvenici koriste za opisivanje regije oko našeg planeta koja uključuje Zemljinu gornju atmosferu i okolni prostor. S novim modelom, nazvanim Višeskalno okruženje atmosfere-geoprostora (MAGE), istraživači žele uhvatiti procese koji se odvijaju u geoprostoru do udaljenosti od 2 milijuna kilometara od Zemlje, rekao je Merkin. To je ogromna regija, koja se proteže četiri puta dalje od planete nego što je udaljenost do Mjeseca. Ali Zemljin utjecaj nad kozmosom proteže se čak i dalje.
Vrlo vanjski rub Zemljine magnetosfere, njezin magnetorep, može se pratiti gotovo 6,5 milijuna km od Zemlje u smjeru suprotnom od Sunca. Ova ogromna struktura nastaje kao rezultat kretanja rastopljenih metala unutar Zemljine jezgre. Interakcija magnetosfere s solarnim vjetrom, koji se sastoji od struja nabijenih čestica neprekidno emitiranih sa Sunca, igra ključnu ulogu u oblikovanju svemirskog vremena koje utječe na Zemlju.
Ta interakcija proizvodi svemirske vremenske događaje koje doživljavamo na Zemlji. Proces je izuzetno složen, rekao je Merkin. Uključuje malo poznate fizičke interakcije koje se odvijaju u termosferi (drugi najviši sloj Zemljine atmosfere) i ionosferi (preklapajuća regija koja sadrži visoke koncentracije nabijenih čestica stvorenih u interakcijama s ultraljubičastom svjetlošću sa Sunca). “Naš izazov broj jedan je tretirati ovaj sustav cjelovito,” rekao je Merkin.
“Ali problem je u tome što svaki od ovih domena upravlja različitom fizikom. Naseljeni su različitim plazma populacijama, različitim česticama plina, i svi se upuštaju u vrlo složene interakcije, posebno tijekom geomagnetskih oluja.”
Tim je proslavio veliki uspjeh 2020. godine kada je njihov novi model pružio neviđene uvide u formiranje struktura u auri koje se ponekad pojavljuju iznad Zemljinih polarnih regija prije velikih geomagnetskih oluja. MAGE model otkrio je da se ovi biserni polarni svjetlosni mjehurići formiraju kada se magnetske linije u dalekom magnetorepu protežu dalje od planete prije geomagnetskih oluja i zatim katapultiraju mjehuriće svjetlosne plazme prema Zemlji.
Poteškoće s prognoziranjem
Ali ovo otkriće također je vješto pokazalo poteškoće s prognoziranjem svemirskog vremena. Kao poslovični val leptirovih krila, fizički proces u dalekoj regiji geoprostora može proizvesti vidljive i mjerljive učinke blizu Zemljine površine.
“Računalni model koji razvijamo mora biti sposoban uhvatiti procese koji se odvijaju na vrlo velikim skalama, ali i one na vrlo malim skalama,” rekao je Merkin. “Istovremeno, mora uhvatiti sve različite fizičke probleme i razumjeti kako različiti domeni – donja i srednja atmosfera, ionosfera i magnetosfera – utječu jedni na druge.”
Za razliku od modela prognoziranja zemaljskog vremena, koji probavljaju milijune mjerenja svakodnevno diljem svijeta od stotina tisuća meteoroloških postaja, zrakoplova i visokih balona, MAGE se mora snalaziti s puno manje podataka.
“U bilo kojem trenutku zapravo imamo prilično malo svemirskih letjelica u ovoj ogromnoj regiji,” rekao je Merkin. “Mjerenja točka do točke mogu biti vrlo točna, posebno s svemirskim letjelicama, ali nemamo pokrivenost da doista znamo što se događa na razini sustava.”
Merkin i njegovi kolege imaju pristup podacima akumuliranim od početka svemirske ere. Ipak, postoje velike praznine. Na primjer, donji sloj termosfere, smješten na visinama između 100 do 200 km i ponekad nazvan “ignorosfera”, malo je razumljiv.
Previsok za stratosferske balone da bi dosegli, ali prenizak za satelite da istraže, ignorosfera je mjesto gdje se događaju aurore. MAGE bi mogao popuniti neke od tih praznina iskorištavanjem moćnih superračunala i detaljnih mjerenja koje su sateliti uzeli više u atmosferi, uz informacije s radara i drugih senzora na tlu.
“Dok idemo dalje, model postaje sve složeniji,” rekao je Merkin. “Dodajemo sve više i više fizike u njega. Krajnji proizvod će predstavljati geoprostor u njegovoj krajnjoj složenosti.” Merkin priznaje da bi moglo proći desetljeća prije nego što istraživači dođu do tog cilja.
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
