Nauka

Wiesz jaka jest dziś pogoda? Ale nie na za Twoim oknem, tylko na Marsie lub w kosmosie

Karol Żebruń | Redaktor serwisu benchmark.pl
1 komentarz Dyskutuj z nami

Jeśli interesujecie się pogodą w szerszym zakresie niż prognozy lokalne, to z pewnością chcielibyście wiedzieć jaką mamy pogodę w Kosmosie, a może także na Marsie. Jeszcze nas tam nie ma, ale warto wiedzieć na jakie warunki trzeba się przygotować.

Często mówimy, że pogoda jest zła albo dobra. W praktyce pogoda po prostu jest. To jak ją oceniamy, to jedynie subiektywne wrażenie, reakcja na opis warunków, których doświadczają mieszkańcy Ziemi. No właśnie czy tylko Ziemi?

Niekoniecznie. W praktyce w przypadku każdego ciała niebieskiego w Układzie Słonecznym, także tych najdalszych, i w innych układach planetarnych, można mówić o warunkach pogodowych, choć nie zawsze w takim znaczeniu jak na Ziemi. W przypadku Marsa tę pogodę monitorujemy już od dawna, a nawet możemy samodzielnie podejrzeć niektóre z raportów pogodowych.

Wir pyłowy Mars
Atmosfera Marsa choć bardzo rzadka jest jednak aktywnym tworem - tutaj wir pyłowy zaobserwowany z orbity

Pogoda na Marsie

W internecie znajdziemy dane o pogodzie na Marsie udostępniane przez lądownik Insight, a także łazik Perseverance. Swoją stację pogodową ma także Cusiosity, ale powiązana z nią strona jest rzadko odświeżana. Naukowcy dysponują też historycznymi zbiorami informacji z innych lądowników, w tym Vikingów.

Insight i Perseverance znajdują się w odległości około 3500 kilometrów, więc badają dość odmienne rejony Marsa. Łazik na dodatek znajduje się w niecce krateru Jezero, a to także ma wpływ na rejestrowane warunki pogodowe w stosunku do tego co dzieje się w okolicy.


Kliknij na plus w prawym górnym rogu, by dowiedzieć się więcej

Oczywistym jest, że marsjańskie raporty pogodowe dla nas mają wartość przede wszystkim ciekawostkową, ale dla meteorologów dostępność długich zestawów danych tego typu jest bezcenna. Witryna z informacjami o pogodzie w okolicy lądowania Insight jest aktualizowana, ale nie zawsze są to raporty regularne. Za to instrument zainstalowany na Perseverance pozwala kontroli misji na ciągły monitoring. Dlatego też codziennie dostajemy informacje o maksymalnej i minimalnej temperaturze danego dnia oraz ciśnieniu atmosferycznym.

Co to jest MEDA, które zainstalowano na łaziku Perseverance?

To skrót od Mars Environmental Dynamics Analyzer czyli Analizator Dynamiki Środowiskowej na Marsie. Wyposażono go w 6 wiatromierzy (na wysięgnikach), do pomiaru prędkości wiatru w poziomie i w pionie. Są też trzy termometry, które mierzą temperaturę nad łazikiem na wysokości około 1,5 metra, a także dwa dodatkowe znajdujące się bliżej korpusu łazika, dla dokładniejszych pomiarów temperatury przy powierzchni Marsa. Inne czujniki mierzą wilgotność atmosfery, a także poziom energii termicznej, która pada na powierzchnię planety i tej, która jest od niej odbijana. To istotna informacja potrzebna do modelowania klimatu tej planety.

MEDA instrument

Ponieważ Perseverance ciągle jest w ruchu, raporty nie dotyczą jednego miejsca, ale ze względu na niewielką prędkość łazika, można je tak traktować.

I tak w 72 dniu marsjańskiej odysei Perseverance, maksymalna temperatura wyniosła -27 stopni Celsjusza, a minimalna -79 stopni Celsjusza. Ciśnienie osiągnęło z kolei poziom 755,2 Pa. Na Ziemi w Polsce w ciągu dnia było około 10 stopni C, a ciśnienie wynosiło około 1000 hPa. Dla przypomnienia literka h przed Pa to skrót od wielokrotności hekto, czyli 100x. Teraz łatwo możecie policzyć w jak trudnych warunkach musi latać Ingenuity.

Pogoda na innych ciałach niebieskich

W przypadku innych ciał niebieskich, również możemy mówić o pogodzie, ale nie zawsze jest to to samo co na Ziemi czy Marsie. Na Wenus czy Tytanie mamy gęstą atmosferę i sprawy mają się podobnie. Merkury ma jedynie namiastkę atmosfery, za to słabe ale wciąż globalne pole magnetyczne. Weźmy jednak pod uwagę taki Księżyc. Czy tam jest jakakolwiek pogoda? 

Księżyc ślady
Na Księżycu nie ma wiatru w takim rozumieniu do jakiego nawykliśmy. Dlatego teoretycznie wszelkie pozostawione przez człowieka ślady długo pozostaną nienaruszone 

Otóż jest, ale nie do końca taka jaką mogliby raportować synoptycy. Na naszym naturalnym satelicie atmosfery nie ma, więc to co tam się dzieje zależy przede wszystkim od tak zwanej pogody kosmicznej.

Co to jest pogoda kosmiczna

Pogoda kosmiczna to ogół informacji, które opisują warunki panujące w kosmosie. Charakteryzują one intensywność i występowanie zjawisk powiązanych z wiatrem słonecznym, promieniowaniem kosmicznym itp.

W podstawowym ujęciu pogoda kosmiczna koncentruje się na wpływie Słońca na to co dzieje się w magnetosferze wokół Ziemi i w zewnętrznych warstwach jej atmosfery (jonosfera, egzosfera, termosfera). W praktyce uwzględnia zjawiska w całym Układzie Słonecznym, na których intensywność wpływ może mieć także promieniowanie spoza tego układu.

Słońce AIA
Słońce widziane na falach o długości 17,1 nanometra w dniu 4 maja 2021. Zdjęcie pokazuje obszary ponad fotosferą, które mają temperaturę około 600 tysięcy stopni C. Wbrew pozorom jest to obraz Słońca spokojnego, na którym nie widać plam (fot: SDO/AIA)

Niemniej to co dzieje się w dalekim kosmosie jest dla nas mniej istotne ze względu na duże odległości, skończoną prędkość rozchodzenia się oddziaływań. Kosmiczne wydarzenia, które mogłyby istotnie zaszkodzić Ziemi w bliższej pespektywie, są albo wykluczone na podstawie obserwacji astronomicznych, albo nie potrafimy ocenić ich natury, a zarazem ewentualnego wpływu na Ziemię. Więc nie ma jak i po co się przejmować, skoro nie wiadomo czym.

Rozbłysk Proxima Centauri
Wizualizacja rozbłysku na gwieździe Proxima Centauri z maja 2019 roku, który jest najpotężniejszym z dotychczas zaobserwowanych. Słońce pomimo 8-krotnie większej masy niż Proxima Centauri jest dużo spokojniejszą gwiazdą. I całe szczęście dla nas, czego nie mogą powiedzieć o sobie potencjalni mieszkańcy tamtego układu planetarnego (fot: NRAO/S. Dagnello)

Na Ziemi mamy huragany, sztormy, a w kosmosie na przykład burze magnetyczne, które są między innymi wynikiem oddziaływania cząstek wiatru słonecznego z ziemskim polem magnetycznym. Prognozy pogody kosmicznej informują nas o zmieniającej się aktywności Słońca, powiązanych z nią epizodach rozbłysków i wyrzutów materii, szansach na wystąpienie zjawisk zorzy polarnej.

Ziemskie pole magnetyczne
Ilustracja roli jaką pełni Ziemskie pole magnetyczne. Gdyby nie ono, pogoda kosmiczna siałaby na Ziemi spustoszenie

Te wszystkie informacje mogą zdawać się potrzebnymi tylko astronomom lub astrofotografom, ale w obecnej rzeczywistości, gdy świat uzależniony jest od elektroniki i funkcjonowania satelitów na orbicie, pośrednio czerpiemy z nich pożytek także my sami. Od tego jaka jest pogoda kosmiczna zależy komfort naszej egzystencji, na przykład to, czy będziemy mogli bez problemów wypłacić pieniądze z bankomatu lub obejrzeć film z serwisu VoD.

Burze magnetyczne mogą nie tylko zakłócić funkcjonowanie instalacji energetycznych na Ziemi, ale nawet doprowadzić do uszkodzenia satelitów. Nie mówiąc już o bardziej przyziemnych konsekwencjach, jak nasze złe samopoczucie. Gdy wiemy kiedy może nastąpić takie zagrożenie, możemy też przygotować się, by zminimalizować jego negatywny wpływ.

Pogoda kosmiczna i załogowa eksploracja kosmosu

Dziś monitorowanie pogody kosmicznej skupia się na tym co dzieje się w pobliżu Ziemi, ale w przyszłości będzie niezbędne w przypadku załogowych podróży międzyplanetarnych. Co prawda dążymy do tego, by budowane przez nas pojazdy były odporne na zewnętrzne czynniki, w tym promieniowanie, lecz jego wpływu nie da się zbagatelizować. Szczególnie gdy w otwartej przestrzeni znajdują się astronauci chronieni jedynie przez kombinezony, a na Słońcu nastapił rozbłysk.

Zorza nad Antarktydą widziana z wysokiej orbity wokółziemskiej
Zorza nad Antarktydą

Rozbłyski słoneczne to najpoważniejsze zagrożenia dużej mocy, które propagują się w Układzie Słonecznym. Dzieli się je, zależnie od rejestrowanego natężenia w paśmie rentgenowskim w okolicy Ziemi, na kilka klas (dodatkowe podklasy oznaczane są cyframi, im większa tym mocniejszy rozbłysk). Klasa X to zjawiska, które moga wywołać długotrwałe radiowe zakłócenia w skali globalnej na Ziemi. Klasa M to źródło zakłóceń krótkotrwałych, koncentrujących się na obszarach podbiegunowych. Klasa C to zjawiska bez poważniejszego wpływu na Ziemię. Są jeszcze klasy A i B, oznaczają one rozbłyski jeszcze słabsze.

Dużo większą wagę niż Ziemianie do pogody kosmicznej będą przywiązywać także potencjalni mieszkańcy innych niż Ziemia ciał niebieskich. Nie tylko Księżyca, ale i Marsa, gdzie pewnie kiedyś polecimy. Ten ostatni nie ma wystarczająco silnego pola magnetycznego dla ochrony zdrowia ludzi przebywających bezpośrednio na jego powierzchni. Dlatego kwestia pomieszczeń mieszkalnych wydrążonych pod powierzchnią planety czy też zbudowanych w jaskiniach lawowych, jest nie tylko zagadnieniem rozwijanym w filmach s-f, ale realną wizją.

Gdzie szukać informacji o pogodzie kosmicznej?

Jeśli nie przepadacie za angielskojęzycznymi witrynami, dobrą propozycją jest witryna SpaceWeatherLive w wersji polskojęzycznej. Nie wszystko jest tutaj spolszczone, ale i tak informacje i ich wyjaśnienia będą przystepniejsze niż na pozozstałych proponowanych stronach.

SpaceWeatherLive

Witryna www.spaceweather.com to źródło ciekawych informacji na temat zjawisk wiążących się z pogodą kosmiczną. Na przykład jednym z ostatnich poruszanych tam tematów są czarne zorze polarne, czyli zjawisko odwrotne do zwykłej zorzy ze względu na naturę jego powstawania. Zamiast „deszczu” elektronów, które spadają na Ziemię i są przyśpieszane wzdłuż linii pola magnetycznego, mamy wyrzut elektronów w przestrzeń kosmiczną. Inną zbiornicą danych jest witryna www.swpc.noaa.gov, prowadzona przez oddział przewidywania pogody kosmicznej w ramach Narodowej Agencji Oceanów i Atmosfery (USA).

Zagadnienie pogody kosmicznej można pośrednio powiązać także z takimi zjawiskami jak deszcze meteorów, czy ruch asteroid, które mogą zagrozić Ziemi i wpłynąć na jej klimat.

Monitorowanie ziemskiego klimatu - misje ważniejsze od eksploracji Marsa

Działania związane z monitoringiem ziemskiej atmosfery, jej pola magnetycznego, obserwacjach wegetacji na powierzchni, temperatury wód i gruntu przez satelity na orbicie, są bardzo ważne dla dzisiejszej cywilizacji, ale też są niedoceniane w mediach. A z naszej najbliższej perspektywy, są równie ważne jeśli nie ważniejsze niż eksploracja Marsa czy Księżyca.

NASA badania Ziemi
Grafika pokazująca obecnie działające (kolor zielony i niebieski) misje badawcze NASA, których celem jest Ziemia. Pomarańczowe i żółte to projekty rozwojowe. To tylko część satelitów do obserwacji Ziemi. Są jeszcze projekty ESA, JAXA i innych agencji kosmicznych

I na koniec pogoda na Słońcu

W tym przypadku nie chodzi tu o potoczne znaczenie tego określenia, czyli pogodę na Ziemi w ciągu dnia, gdy jest słonecznie, ale o to co dzieje się bezpośrednio na „powierzchni” Słońca i jego najbliższym otoczeniu, a z czego wynika pogoda kosmiczna. Na witrynie Sun In time możemy zobaczyć aktualne zdjęcia Słońca i dowiedzieć się trochę o jego aktualnej kondycji. Są to dane zbierane przez instrumenty satelity Solar Dynamics Observatory, który obserwuje stale Słońce.

Związek zmian aktywności Słońca ze zmianami klimatu na Ziemi w przeszłości wciąż nie jest dobrze poznany. Istnieją również czynniki powiązane z nasza planetą, takie jak aktywność geologiczna, która mogła mieć większe znaczenie

A dzieje się tam dużo. Co prawda o temperaturze Słońca najczęściej mówimy jako obiekcie o stałej temperaturze, czyli o gorącej powierzchni jego fotosfery (jej temperatura efektywna to około 5500 stopni C) czy rozgrzanej do ponad miliona stopni w zewnętrznych regionach koronie słonecznej. Słońce nie jest co prawda gwiazdą zmienną tak jak definiują je astronomowie, ale jego stałość to też tylko pozory.

Plamy na Słońcu
Plamy słoneczne. Zdjęcia wykonane w różnej rozdzielczości, czasie i w różnych długościach fal. To po prawej to jedno z lepszych zdjęć takich plam jakie wykonano z Ziemi

Miejsca, gdzie temperatura „powierzchni” znacząco odstaje od temperatury otoczenia, znane są nam pod nazwą plam słonecznych. To regiony gdzie występuje szczególnie silny strumień pola magnetycznego, a ich obecność świadczy o aktywności naszej dziennej gwiazdy. Im mniej takich plam, tym spokojniejsze jest nasze Słońce. Im więcej, tym większe ryzyko wyrzutów materii, która może dotrzeć nie tylko do Ziemi.

Solar Orbiter i Parker Solar Probe
Wizualizacja Solar Orbitrer i Parker Solar Probe

Podstawowa aktywność słoneczna podlega cyklowi zmian od minimalnej do maksymalnej z okresem 11 lat (tzw. cykl słoneczny). Od dawna jest to przedmiot intensywnych badań, ostatnio w wykonaniu sondy NASA o nazwie Parker Solar Probe, która niedawno zbliżyła się do Słońca na odległość jedynie 10,4 miliona kilometrów (Merkury obiega Słońce w średniej odległości 58 milionów kilometrów).

Inna sonda, europejski Solar Orbiter, nie jest tak odważna, ale dysponuje bogatym zestawem instrumentów i skoncentruje się na biegunach Słońca, których z Ziemi nie da się dobrze obserwować. W przyszłym roku ma zbliżyć się na 47 milionów kilometrów do Słońca.

Źródło: NASA, ESA, inf. własna

Czytaj więcej na tematy związane z kosmosem:

Komentarze

1
Zaloguj się, aby skomentować
avatar
Komentowanie dostępne jest tylko dla zarejestrowanych użytkowników serwisu.
  • avatar
    piomiq
    0
    Takie artykuły czyta się przyjemnie. Spora garść informacji o naszej najbliższej gwieździe.