Mise Swarm od evropské kosmické agentury ESA detekovala během listopadové geomagnetické bouře výraznou, ale pouze dočasnou špičku vysokoenergetických protonů u pozemských pólů. Zajímavé je, že k detekci nedošlo pomocí palubních přístrojů určených k měření zemského magnetického pole, ale díky sledovačům hvězd, kamerám využívaným pro určování orientace družice v prostoru. U mise Swarm došlo k takovému typu objevu vůbec poprvé. Zatímco magnetometry družic Swarm zaznamenaly 12. listopadu magnetické výkyvy desetkrát silnější než obvykle, byly to právě sledovače hvězd, které zaznamenaly dočasný nárůst vysokoenergetických protonů v okolí pólů. Během geomagnetické bouře ve dnech 11. až 13. listopadu byly úrovně toku vysokoenergetických protonů 300krát vyšší než obvykle.

Mise Swarn patří do programu Earth Explorer a byla vytvořena pod hlavičkou programu FutureEO agentury ESA. Jejím úkolem je lépe porozumět neviditelnému silovému poli okolo naší planety. Pozemské magnetické pole se táhne od hlubin našeho jádra až daleko do kosmického prostoru. Chrání nás tak před kosmickým zářením a slunečním větrem tím, že odklání nebezpečné nabité částice. Družice Swarm obíhají ve výškách 400 – 500 kilometrů nad Zemí, kde monitorují účinky geomagnetických bouří. Každá ze tří těchto družic, které byly vypuštěny společně v roce 2013, nese několik přístrojů včetně dvou typů magnetometrů, které jsou schopné změřit intenzitu a směr magnetického pole Země. Jsou ale vybavené také sledovači hvězd, které pomáhají určit orientaci v prostoru.

Sledovače hvězd jsou optické přístroje, které pomáhají s určením pozice družice a její orientace tím, že umožňují určit orientaci družice vůči hvězdám. To je běžné a široce používané využití sledovačů hvězd. Ovšem v aktuálním případě družic Swarm se sledovače hvězd staly překvapivým zdrojem důležitých dat. Mezi 11. a 13. listopadem byla Země zasažena mimořádně silnou sluneční bouří, kterou vyvolaly tři na sebe navazující výrony koronální hmoty v rozestupu 48 hodin. Jejich důsledkem byla „protonová polární záře“, která vypadá jako rozptýlené světlo, či svit na obloze a při silných bouřích bývá vidět i v mnohem menších zeměpisných šířkách. Elektronové polární záře jsou naopak spojeny s výskytem zvlněného světla na obloze a často se vyskytují ve vyšších zeměpisných šířkách. Ačkoliv geomagnetické bouře mohou vyvolat krásné polární záře, nabité částice vyvržené ze slunečních erupcí představují riziko pro infrastrukturu na Zemi s potenciálem narušit (či dokonce poškodit) elektrické rozvodné sítě, či komunikační vybavení. V tomto případě byl v Evropě, Africe a Asii zaznamenán krátký rádiový blackout, který trval mezi 30 a 60 minutami.

12. listopadu sledovače hvězd zaznamenaly obrovský příval vysokoenergetických protonů, které vstupovaly do polárních oblastí. Během silných geomagnetických bouří se zemské magnetické pole stává narušeným, což umožňuje většímu množství částic dosáhnout nízké oběžné dráhy.  A v tomto případě byl tok protonů neobvykle intenzivní. Taková vysokoenergetická protonová sluneční událost je vzácný úkaz. Ačkoliv vysokoenergetické protony nepředstavují nebezpečí pro lidi na Zemi, mohou výrazně narušit, či poškodit elektroniku družic a sond včetně fotovoltaických panelů a mohou být rizikové i pro pilotované kosmické lety. „Jde o fascinující využití sledovačů hvězd na družicích Swarm, které se normálně používají k určení orientace družic,“ říká Anja Stromme, manažerka ESA pro misi Swarm a dodává: „Produkt vysokoenergetických částic je nově implementovanou funkcí pro Swarm a tyto produkty budou uvedeny do provozu 17. prosince. Jedná se tedy o první událost, při které je vesmírné počasí monitorováno sledovači hvězd družic Swarm.“

Snímkovací senzory sledovačů hvězd jsou citlivé na vysokoenergetické protony. Když nějaký z nich zasáhne senzor, objeví se na výsledném snímku jako bílá tečka. Ačkoliv je to běžně považováno za nepříjemnost, mohou tyto tečky také zaznamenávat tok energetických protonů s energiemi vyššími než 100 MeV. Vysokoenergetické protony ve formě ionizujícího záření běžně procházejí zemským magnetickým polem v oblasti Jihoatlantické anomálie, oblasti zeslabeného magnetického pole, která kromě části Atlantiku pokrývá i část Jižní Ameriky. Během magnetických bouří však mohou protony cestovat do zemské magnetosféry a být v ní zachyceny. Tento proces může vézt k dočasnému obohacení polárních oblastí o vysokoenergetické protony, jak bylo nyní pozorováno.

Podle Enkelejdy Qamili, analytičky kvality dat mise Swarm v ESA, zvýšené hladiny protonů dokazují, jak mohou mise na nízké oběžné dráze účinně monitorovat a detekovat sluneční částicové události, což zdůrazňuje pokračující vysokou aktivitu Slunce. „Za normálních podmínek odklání magnetické pole Země většinu částic slunečního větru; během geomagnetické bouře však může dojít k přetížení magnetosféry, což umožní proniknutí značného množství vysokoenergetických protonů a vyvolá několik geofyzikálních jevů. Ačkoli jsou tyto jevy z vědeckého hlediska velmi zajímavé, je důležité si uvědomit potenciální rizika, která představují pro astronauty, kosmické lodě a komunikaci.“

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/27018175-2-eng-GB/High-energy_proton_flux_in_polar_regions_by_Swarm.gif
https://www.esa.int/…/High-energy_proton_flux_over_the_polar_regions.jpg
https://www.esa.int/…/High-energy_protons_during_solar_storm_over_the_North_Pole.png
http://www.satnews.com/images_upload/833323091/528ba37c0fa72.png