GOLD a ICON přináší zajímavé výsledky

Na tiskové konferenci, která se 10. prosince konala na podzimním setkání Americké geofyzikální unie v San Franciscu prezentovali tři vědci nové snímky zemské ionosféry – dynamické oblasti, ve které se pozemské atmosféra setkává s kosmickým prostorem. V této oblasti pracuje celá řada družic a žijí tu i astronauti. Ionosféra neustále reaguje na změny pod i nad sebou – je tedy ovlivněna jak pozemským, tak i kosmickým počasím.

Vědci na konferenci prezentovali první snímky z nové sondy ICON, nové vědecké výsledky z přístroje GOLD a také nová pozorování polárních září. Společně tyto výzkumy odhalují tajemství pouhým okem neviditelných procesů, které mají velký vliv na naše prostředí. Ionosféra začíná zhruba 80 kilometrů nad Zemí a končí někde ve výšce 650 kilometrů. Překrývá tak nejvyšší vrstvy atmosféry i nejbližší kosmický prostor. Záření od Slunce ohřívá plyny v atmosféře, které mohou přijít o jeden či dva elektrony. Výsledkem je směs elektricky nabitých částic promíchaných s elektricky neutrálními atomy horních vrstev atmosféry.

Airglow vyfocený z paluby ISS.

Airglow vyfocený z paluby ISS.
Zdroj: https://svs.gsfc.nasa.gov

Jak již bylo uvedeno výše, ionosféra ale nereaguje pouze na projevy Slunce a kosmického prostoru. Podřizuje se i projevům pozemského počasí, které dokáží rozvlnit spodní vrstvy atmosféry. Tyto změny, které mohou ovlivnit šíření signálů z družic na Zemi, ale i zdraví astronautů, jsou komplexní a zatím nepředvídatelné. K jejich studiu a pochopení vědci potřebují široké spektrum specializovaných přístrojů.

Na konferenci byly prezentovány i objevy spojené s pozorováním polárních září. Jelikož vznikly z pozemských pozorování celooblohovými kamerami, lehce se vymykají zaměření našeho portálu. V tomto článku se tedy budeme věnovat pouze dvěma novinkám, které jsou spojené s kosmickou technikou. Zájemcům o informace o polárních zářích doporučíme tento článek na webu NASA.

Na rozdíl od celooblohových kamer, které sledují ionosféru z povrchu, přístroj GOLD studuje stejnou oblast z geostacionární dráhy ve výšce 36 000 kilometrů nad povrchem Země. Hlavní vědecký pracovník tohoto zařízení, Richard Eastes v University of Colorado v Boulderu, na tiskové konferenci informoval o nových výsledcích. Pozorování zjednodušeně řečeno ukazují, že ionosféra je ještě mnohem variabilnější než vědci očekávali.

Přístroj GOLD (Global-scale Observations of the Limb and Disk)

Přístroj GOLD (Global-scale Observations of the Limb and Disk)
Zdroj: https://eoportal.org/

Přístroj GOLD (Global-scale Observations of the Limb and Disk) je umístěný na komerční komunikační družici SES-14 a má za úkol snímkovat ionosféru ve vzdálené ultrafialové části elektromagnetického spektra. Tato vlnová délka světelných paprsků je pro lidské oko neviditelná, ale pro sledování změn v ionosféře se perfektně hodí. Vědci mohou díky tomu sledovat změny v teplotě, hustotě a složení ionosféry.

GOLD má díky svému umístění na geostacionární dráze perfektní možnost sledovat najednou celou západní polokouli naší planety. Může tak pozorovat, jak se ionosféra mění na polovině celé Zeměkoule. V minulém roce GOLD pomohl vědcům přesněji porozumět tomu, jak ionosféra reaguje na geomagnetické bouře. V nižších zeměpisných šířkách narůstá množství atomárního kyslíku a ve větších zeměpisných šířkách naopak klesá – zajímavé je, že molekulární dusík se v těchto situacích chová přesně opačně.

Díky svému umístění mohl GOLD 2. července sledovat zatmění Slunce v Jižní Americe. Při běžném cyklu střídání dne a noci množství elektricky nabitých atmosférických plynů přibývá a ubývá podle Slunce. Během dne je ionosféra hustší a v noci, kdy Slunce atmosféru nezahřívá, dochází k jejímu chladnutí. Nabité částice se postupně reorganizují a ionosféra řídne. Během úplného zatmění Slunce se to samé stalo během mnohem kratšího časového období. Když 2. července přešel pás totality přes spodní část Jižní Ameriky, mohli vědci poprvé v historii z vesmíru sledovat, jak v takovém případě probíhá řídnutí ionosféry.

Vědce překvapily rozdíly mezi podobou ionosféry během několika nocí. Tyto snímky pořídil přístroj GOLD mezi 7. a 25. říjnem 2019. Většinu iontů tvoří kyslík, který v noci reaguje s elektrony a vyzařuje světlo na specifických vlnových délkách – 135,6 nanometru, ve kterém sleduje přístroj GOLD.

Vědce překvapily rozdíly mezi podobou ionosféry během několika nocí. Tyto snímky pořídil přístroj GOLD mezi 7. a 25. říjnem 2019. Většinu iontů tvoří kyslík, který v noci reaguje s elektrony a vyzařuje světlo na specifických vlnových délkách – 135,6 nanometru, ve kterém sleduje přístroj GOLD.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Vědce, kteří tento přístroj spravují také překvapilo, jak je noční ionosféra proměnlivá – jak moc se liší její stav noc od noci. Cesty, kterými se vydávají radiové signály (například pro GPS) záleží na hustotě ionosféry. Někdy mohou změny v její hustotě způsobit problémy s průchodem těchto signálů. Během noci se nabité částice většinou shlukují do neviditelných hřebenů poblíž magnetického rovníku. Richard Eastes přirovnal tyto snímky k tlamě Tyranosaura. V jednu noc byly hřebeny rovnoměrně rozložené jako kdyby dávný ještěr ukazoval své zuby.

Další noc ale byly hřebeny v jednom místě daleko od sebe – jako kdyby Tyranosaurus otevřel tlamu. O den později byly v noci hřebeny na úplně jiném místě. Vědci zatím neznají odpověď na otázku, proč je noční ionosféra tolik proměnlivá. „Pro mne to byly velmi překvapivé objevy, stejně tak i pro zbytek týmu, který se této problematice věnuje už několik let,“ říká Eastes a dodává: „Rozhodně to není něco, co bychom očekávali.

Stavba družice ICON

Stavba družice ICON
Zdroj: http://spaceflightnow.com/

Družice ICON (Ionospheric Connection Explorer) je na skvělé dráze, aby pomohla zblízka prozkoumat variabilitu, kterou pozoroval GOLD. „Máme k dispozici družici, která nám umožní studovat variabilitu mezi jednotlivými dny, přesně jak nám to ukázal GOLD,“ říká Thomas Immel, hlavní vědecký pracovník mise ICON z University of California v Berkeley a dodal: „ICON vznikl, aby prozkoumal tuto část kosmického prostoru a pokusil se zachytit vše, co by mohlo ionosféru ovlivňovat.

NASA používá k vyjádření vztahu mezi GOLD a ICON přirovnání k fotografování – zatímco GOLD fotí „krajinky“ z výšky 36 000 kilometrů, ICON, který obíhá jen 576 km vysoko se specializuje na detailní „portréty“. V určité fázi oběhu kolem Země ICON projde oblastí, kterou sleduje GOLD. V tu chvíli oba průzkumníci sledují stejnou lokalitu – jen z různých úhlů pohledu. Díky tomuto překrytí je možné snáze identifikovat, co způsobilo konkrétní změny v horních vrstvách atmosféry v konkrétním čase.

ICON se dostal na oběžnou dráhu po několikaletých odkladech 10. října a 1. prosince vstoupil do vědecké fáze. Thomas Immel tak mohl na tiskové konferenci prezentovat první snímky, které družice pořídila během aktivační a kalibrační fáze. Tyto snímky ukazují, čeho je ICON schopen a zároveň naznačují, na co všechno se mohou vědci těšit.

ICON obíhá u horní hranice ionosféry, takže může sledovat, jak zemské počasí reaguje na vrstvu nabitých částic, které mají původ v kosmickém počasí.

ICON obíhá u horní hranice ionosféry, takže může sledovat, jak zemské počasí reaguje na vrstvu nabitých částic, které mají původ v kosmickém počasí.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Překlad: Dušan Majer

Družice ICON nese tři snímkovací přístroje, které studují tzv. airglow – přirozený jas atmosféry způsobený slunečním zářením. Každý plyn obsažený v naší atmosféře má svou charakteristickou barvu v airglow. Stejně tak se liší i výška, kde k záření dochází, nebo i samotný excitační proces. Vědci tak mohou použít airglow k tomu, aby zjistili, kde tyto plyny jsou a jak se chovají.

Dva palubní přístroje sledují airglow v ultrafialové části spektra. Přístroj EUV (Extreme Ultra-Violet) provádí přesná měření světla ze zářícího kyslíku, aby určil jeho výšku a hustotu v ionosféře během dne. Jelikož na oběžné dráze ještě nikdy nebyl podobný přístroj, probíhala jeho kalibrace s využitím známého cíle – Měsíce. Přístroj FUV (Far Ultra-Violet) snímkuje ve stejné vlnové délce jako GOLD. V noci měří hustotu ionosféry a během dne její složení. Immel uvedl, že mu snímky připomínají pohled z okna letadla – jen jsou v ultrafialové části spektra a letadlo by bylo víc než 500 kilometrů vysoko.

Jasný pruh vlevo odkazuje na ionizované helium ve slunečním větru, vodorovné čárky jsou výsledkem kalibračního skenování Měsíce přístrojem EUV.

Jasný pruh vlevo odkazuje na ionizované helium ve slunečním větru, vodorovné čárky jsou výsledkem kalibračního skenování Měsíce přístrojem EUV.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Na první pohled to může vypadat nudně, ale já jsem i přesto nadšený,“ uvedl Immel a dodal: „Je to přesně to, co jsme čekali v případě, že by přístroj pracoval správně.“ Nyní má ICON za sebou důkladné zkoušky palubních přístrojů a vědci tak mohou začít studovat tajemná zákoutí zemské ionosféry.

Přístroj FUV ukazuje růžově emise dusíku a zeleně emise kyslíku.

Přístroj FUV ukazuje růžově emise dusíku a zeleně emise kyslíku.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Posledním snímkovacím přístrojem na palubě sondy ICON je MIGHTI (Michelson Interferometer for Global High-resolution Thermospheric Imaging). Tento přístroj se zaměřuje na červeně a zeleně zářící kyslík, aby pomohl zjistit, jak se neutrálně nabité atomy v atmosféře pohybují. To hraje podle vědců důležitou roli v tom, jak se ionosféra v průběhu dní mění.

Na snímcích z MIGTY je vidět vzor černých okrajů – jak Immel uvedl, kouzlo se odehrává mezi řádky. Měření, jak se airglow pohybuje oproti těmto černým čárám, vědcům umožňuje snadno číst pohyb, tedy vítr v horních vrstvách atmosféry. „Se všemi těmito různými daty jsme na skvělé cestě, abychom přinesli odpovědi na otázky, které nám přinesl GOLD,“ doplnil Immel.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/air_glow_0.png
https://svs.gsfc.nasa.gov/…/Airglow_ISS_Airglow1-1280viz-MASTER.00001_print.jpg
https://eoportal.org/documents/163813/5139730/GOLD_Auto0.jpeg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/gold_nighttime.png
http://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2016/12/ICON_Observatory_OrbitalATK.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/ionospherev8-02.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/euvmoon.gif
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/fuv.gif

GOLD a ICON přináší zajímavé výsledky, 5.0 out of 5 based on 6 ratings
Pin It
(Visited 1 310 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (6 votes cast)
(Visited 1 310 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


3 komentáře ke článku “GOLD a ICON přináší zajímavé výsledky”

  1. pbpitko napsal:

    Gold a Icon sa činia. Zdá sa že fungujú skvele a podobné budú aj výsledky ich práce. 🙂

  2. PetrK napsal:

    Velice zajímavé čtení a informace. Díky za článek!

Zanechte komentář

You must be logged in to post a comment.