Lidércek és tündérkék
(Rovat: Az űrállomás és kontinensünk, Időjárás és előrejelzése - 2018.04.22 07:15.)

Csak néhány évtizede ismerjük a zivatarok fölött kialakuló légköri fényjelenségeket. Ezek megfigyelését célozza az ESA új, a Columbus modulra került műszere.

A SpaceX Dragon teherűrhajója a legutóbbi útján (CRS–14), április elején vitte fel az ISS-re az ESA ASIM műszerét (Atmosphere-Space Interactions Monitor, a légkör és a világűr közti kölcsönhatásokat megfigyelő eszköz, más néven Space Storm Hunter, azaz űrbeli viharvadász), amelynek feladata a légkör felső rétegeiben, nagy magasságban, elsősorban a zivataros területek fölött kialakuló elektromos kisülések és rokon jelenségek megfigyelése. Most először kerül sor arra, hogy ezeket a csak néhány évtizede ismert, tünékeny jelenségeket a világűrből, egy erre a célra készített műszeregyüttessel tanulmányozzák. Az ASIM nagy érzékenységű kamerák mellett az infravörös, az optikai és az ibolyántúli tartományban működő fényérzékelőket, fotométereket, valamint röntgen- és gamma-detektort tartalmaz.

Másodpercenként körülbelül 45-ször villámlik – a Föld egészét tekintve. Eloszlásuk persze nem egyenletes, amint az az Észak-Afrika, Törökország és Oroszország fölött elrepülő ISS-ről készült filmen látható. (Forrás: ESA / NASA / BBC)

Az ASIM berendezés elkészítését az ESA finanszírozta, a projekt tudományos részében a Dán Műszaki Egyetem (DTU Space) kutatóival együttműködve norvég, spanyol és francia kutatók vesznek részt. Az eszköz építésében egy dán cég mellett dán, norvég és spanyol egyetemek, valamint a Lengyel Tudományos Akadémia Űrkutatási Központja vett részt.

Az ASIM az ISS európai Columbus modulja külső részén (lent) kapott helyet. (Kép: ESA / D. Ducros)

A 314 kg tömegű ASIM berendezést kanadai szakemberek az ISS 16 méteres robotkarját Kanadából irányítva kivették a Dragon teherűrhajó rakodóteréből, és elhelyezték a Columbus modul külső oldalán. A Föld felé néző eszköz a zivatarok fölött kialakuló, átmeneti fényjelenségeket követi, amelyek pontos működése mindmáig tisztázatlan. A sikeres működés kulcsa a műszer érzékenységi szintjének próbálgatással történő pontos beállítása. Ha az érzékenységi szintet túl alacsonyra állítják, az adatok többsége használhatatlan lesz, ha viszont túl magasra állítják, akkor elszalasztják a zivatarok egy részét. A pontos hangolás mintegy hat hetet vesz igénybe, utána kezdődhet a tényleges működés. A megfelelően hangolt műszer zivatar észlelése esetén önmaga indítja a megfigyelést, mert a megfigyelni kívánt jelenségek rövid időtartama miatt erre a Földről nem lenne lehetőség. Mire a jelek az ISS adattovábbító rendszeréből távközlési műholdakon át eljutnak azok White Sands-i adatközpontjába, majd az ISS houstoni adatközpontjába, onnan a München közelében lévő Columbus irányítóközpontba, majd az ASIM brüsszeli központjába, a jelenség már régen el is tűnik.

2015-ben Andreas Mogensen egyik feladata az volt, hogy az ISS-en lévő legérzékenyebb fényképezőgéppel próbálja minél több villámlás fényét megörökíteni. (Kép: ESA / NASA)

Átlagosan másodpercenként 45 villámkisülés figyelhető meg a Föld egészén, ezeket kell elcsípni a műszerrel. A kutatók arra kíváncsiak, milyen hatása van a heves zivataroknak a légkör magasabb rétegeire, beleértve az ott megjelenő fényjelenségek szerkezetét és energiaforrását. Tudni szeretnék, hogyan képesek az elektromos terek olyan nagy számban, olyan nagy energiára gyorsítani elektronokat, hogy egyes esetekben röntgen- vagy gamma-sugárzás is megfigyelhető. A villámlások hatással vannak a légkört alkotó gázok kémiájára, ami viszont az éghajlat változásának vizsgálata szempontjából fontos. Remélik, hogy az ASIM eredményeinek köszönhetően pontosabb légköri modelleket és éghajlati előrejelzéseket lehet készíteni.

Magaslégköri fényjelenségek, amelyek energiaforrásai a zivatarok. A bal oldali függőleges tengely mellett a légköri hőmérséklet magasságfüggése (sárga görbe) és az ennek megfelelő rétegek neve látható. A diagram jobb szélén az elektronsűrűség, illetve az ennek alapján definiált ionoszféra helyét tüntették fel. Az egyes légköri jelenségek magyar neve a következő ábrán látható. (Kép: DTU Space)

A magaslégköri elektromos kisülések nagyon rövidek, a legtöbb csak néhány ezredmásodpercig tart. A vörös lidérceket az 50–100 km közötti magasságban elhelyezkedő mezoszférában bekövetkező elektromos kisülés okozza, alakjuk vörös medúzára emlékeztet, amelynek lábai lefelé lógnak. A kék nyalábok a viharfelhő tetejéből, fölfelé indulnak ki, a sztratoszférában terjednek. A gyűrűlidércek vagy tündérek (elves, ami az elektromágneses impulzus-forrásból keletkező fény és alacsony frekvenciájú perturbáció angol megfelelőjének rövidítése) több száz kilométer átmérőjű, elmosódott, lapos fényjelenségek, amelyek általában 100 km körüli magasságban jönnek létre, és legfeljebb 1 ezredmásodpercig tartanak.

A fényjelenségek magyar megnevezése. (Forrás: Barta Veronika, MTA CSFK GGI)