Tudomány

Viharos vagy igazságos lesz a következő űr-időjárás szezon?

A napról szóló nagy hír az, hogy nincsenek nagy hírek. Meg vagyunk áldva, a csillagászok szeretik mondani, hogy egy „unalmas csillag” mellett élünk.

De a szomszédos, csak 4,2 fényévnyire lévő Proxima Centauri csillag körül keringő bolygók lakói (ha vannak ilyenek) kevésbé szerencsések. Áprilisban a csillagászok bejelentették hatalmas fellángolás tört ki a felszínéről 2019-ben. Hét másodpercig, miközben a Földön és az űrben lévő teleszkópok egy része figyelte, a kis csillag 14 000-szeresére növelte az ultraibolya sugárzás kibocsátását, a galaxisunkban valaha látott egyik legerőszakosabb fellángolásban.

Ez több volt, mint komoly leégés. “Az ember ezen a bolygón rosszul járna” – mondta Meredith MacGregor, a Colorado Egyetem csillagászprofesszora, aki a világméretű megfigyelési erőfeszítéseket vezette.

Az ilyen méretű űrjárások sterilizálhatják a potenciálisan lakható bolygókat, és rossz híreket teremthetnek a Naprendszeren túli élet keresésére. Még az enyhe űrjárás is zavaró lehet a már kialakult és letelepedett lények számára; napfoltok és napviharok, amelyek 11 éves ciklus alatt egyre gyengülnek, energiát szórnak, amely veszélyeztetheti az űrhajókat, az űrhajósokat és a kommunikációs rendszereket.

A viharok új ciklusa mostantól bármelyik napon megkezdődik, és az asztrofizikusok megosztottak abban, hogy ez mennyire lesz aktív vagy fenyegető. Előfordulhat, hogy a nap rekordokat állít fel a napfoltok száma és az erőszakos viharok miatt, vagy a Maunder-minimumhoz hasonló csökkenésbe csúszik, 1645-től 1715-ig, amikor alig jelentek meg napfoltok – ez az időszak Európában Kis jég néven vált ismertté Kor.

“Egy csillag légkörében élünk” – mondja gyakran Scott McIntosh, a Boulder-i Országos Légköri Kutató Központ napfizikusa, Colo. “Civilizációként a csillagunkat természetesnek vesszük.”

Itt, a legközelebbi csillagtól – amelyet napunknak hívunk – 93 millió mérföldnyire létezünk, és többnyire a szinte érthetetlen erőszak és összetettség határán virágzunk.

A nap közepes méretű csillag, egymillió mérföld átmérőjű, égő forró ionizált gáz golyója. Nagy belső része gyorsabban forog, mint a külseje, a külső rétegek pedig gyorsabban forognak az Egyenlítőnél, mint a pólusoknál. Ennek eredményeként mágneses mezők vicsorgott fészke jelenik meg, amelyek napfoltokként jelentkeznek, és a felszín megtörésekor még rosszabbak.

A nap közepén termonukleáris reakciók másodpercenként 600 millió tonna hidrogént égetnek 596 millió tonna héliummá. A hiányzó négymillió tonna, tiszta energiává alakítva, a Föld egész életének és talán a Naprendszer más részeinek jelzálogköltségét képezi. Amint az energia a napból előbújik, egymást követő hűvösebb és kevésbé sűrű gázrétegeken keresztül, majd 100 000 évvel később a fotoszféráról vagy a felszínről emelkedik, ahol a hőmérséklet csupán 5700 Fahrenheit fok.

A nap elképesztően következetesen hajtja végre ezeket a jelzálogkölcsönöket. Néhány évvel ezelőtt egy olaszországi kísérlet megerősítette, hogy csillagunk úgy tűnik, hogy legalább az elmúlt 100 000 évben nem változtatta meg energiatermelését, ennyi időbe telik, amíg ez az energia a nap magjából vándorol. A kutatók ki tudták számolni mennyi energiát termel a nap valós időbenA neutrínóknak nevezett szubatomi részecskék mérésével, amelyek a Nap belsejében zajló magreakciók által keletkeznek, másodpercek alatt megszöknek, és mindössze nyolc perc alatt elérik a Földet. Úgy találták, hogy ez az energia megegyezett a 100 000 évvel ezelőtt keletkezett és csak most kimutatható kimenettel.

Az akció nem áll meg a nap felszínén. Ez a barátságos sárga fotoszféra forr, mint a zabpehely, és sötét mágneses viharok (a hírhedt napfoltok) záporozzák, amelyek elektromos részecskék és sugárzás záporával recsegnek, kavarognak és csapkodnak a térben. A korona, amely vékony, szuperhős villamos gázáramokból áll, és csak a napfogyatkozások idején látható, millió mérföldnyire nyúlik az izzó felszíntől.

A dolgok néha rosszul alakulnak, bár eddig olyan skálán, amely messze elmarad a Proxima Centauri-nál látott kitörésektől. Amint az összes kavargó, villamos gáz által generált mágneses mezők megjelennek a Nap felszínén, azok megcsavarodnak és összekuszálódnak. Végül megpattannak és összekapcsolódnak hurkokban, hatalmas mennyiségű sugárzást és töltött részecskéket szabadítva fel – ez egy robbanásveszélyes napkitörés, amely hatalmasabb lehet, mint a hidrogénbombák milliói.

Néha ezek a fellángolások a nap külső rétegeinek egész darabjait fújják az űrbe, koronális tömegkidobásoknak nevezett eseményekben. Az összes eddig ismert napvihar anyja 1859. szeptember 1-jén következett be, amikor egy napfolt belecsapódott a Földbe. Szikrák repültek a távíró rendszerekből Európában és Észak-Amerikában, tüzet okozva. Az éjszaka hajnalai délig terjedtek, akár Hawaii és Kuba, és olyan fényesek voltak, hogy az emberek fényükön keresztül olvashatták újságjaikat.

2012-ben még egy koronális tömeges kilökődés alig hiányzott a Földről. Egy korábbi a Nemzeti Tudományos Akadémia tanulmánya befejeződött hogy egy ilyen vihar közvetlen eltalálása mintegy 2 billió dolláros kárt okozhat, leállíthatja az elektromos hálózatot és a műholdakat legalább ideiglenesen vakokká teheti. Felejtse el, hogy megpróbálja használni az internetet vagy a helyi ATM-et; sok ember nem is tudná öblíteni WC-jét áram nélkül a vízszivattyúk működtetéséhez – jegyezte meg a jelentés. “Azt hiszem, civilizációként elcseszünk” – mondta Dr. McIntosh.

Ilyen viharok nagyobb valószínűséggel fordulnak elő a nap titokzatos 11 éves napfolt-tevékenységének csúcspontjai alatt.

Az utóbbi időben a napfolt-ciklusok egyre gyengülnek. Az utolsó ciklus során 2014-ben, a csúcsaktivitás évében 101 foltot figyeltek meg a napon; ez jóval a 160–240 közötti történelmi átlag alatt volt.

Tavaly a NASA és az Országos Óceáni és Légköri Igazgatóság tudósaiból álló bizottság előrejelzése szerint az elkövetkező ciklus hasonlóan vérszegény lesz, 2025-ben a csúcsa körülbelül 115 napfolt lesz.

De Dr. McIntosh és munkatársai gyökeresen eltérő előrejelzést készítettek, a csúcson több mint 200 napfoltról. A 11 éves napfolt-ciklus szerintük a napelemek 140 évének elemzése alapján megalapozza a fundamentálisabb 22 éves Hale-ciklust, amelyet felfedezőjéről, George Ellery Hale-ről neveztek el. Ebben az időszakban a nap mágneses tere megfordítja polaritását, majd visszakapcsol.

Minden ciklus akkor ér véget vagy kezdődik, amikor a mágnesesség két sávja, amely a nap ellenkező, magas szélességeiről vándorol, találkozik az Egyenlítőnél és megsemmisíti egymást. A ciklus minden szakasza átlagosan 11 évet vesz igénybe, de változhat.

Dr. McIntosh és csapata azt találta, hogy minél tovább folytatódik egy ciklus, annál gyengébb lesz a következő ciklus, és fordítva. A jelenlegi ciklus, a nyilvántartás megkezdése óta a 24., valamivel több mint 10 év elteltével jelzi a befejezés minden jelét – az átlagnál rövidebb, ami azt jelenti, hogy a következő ciklusnak erősnek kell lennie.

“A Sunspot Cycle 25 olyan nagyságrendű lehet, hogy vetekszik a csúcsokkal a rekordok megkezdése óta” – mondta Dr. McIntosh április végén. Csütörtökön csapatával még mindig a „gyújtás” kezdetére vártak. “Nagyon-nagyon közel van” – írta egy e-mailben. – Nagyon figyelünk.

Tét, bolygónk infrastruktúrájának egészsége mellett az a büszkeség, amelyet a csillagászok éreznek abban, hogy megértik a békés és erőszakos folyamatokat, amelyek a nap viszonylag nyugodt arca mögött zajlanak.

“Úgy gondolom, hogy a nap problémája az, hogy túl közel vagyunk hozzá, és ezért túl sok adat van a napról” – mondta Dr. McIntosh. A modellek megszakítójának nevezte: „A modelljei végül kudarcot vallanak. Ez annak az oka, hogy miért olyan nehéz megjósolni az időjárást, igaz? Mivel a megfigyeléseink annyira részletesek, de tudod, hogy ezt nehéz teljesen rendbe hozni.

Tony Phillips, a Spaceweather.com webhelyet vezető csillagász e-mailben állapodott meg. “Tapasztalatom szerint, amikor az emberek valóban megértenek valamit, egyszerűen meg tudják magyarázni” – mondta. “Számomra feltűnő, hogy a szolárciklus-előrejelző üzletágban szinte senki sem tudja megmagyarázni kedvenc dinamo-modelljét úgy, hogy a laikusok” megszerezzék “.

A helyzet arra a közmondásos vakokra emlékeztette, akik megpróbálják elkészíteni az Elefántok elméletét, egyikük kizárólag az állat törzsének érzésére összpontosított.

“Scott és Bob oldalra állnak, és azt kiabálják:” Hé, önök figyelmen kívül hagyják az elefánt nagy részét “- mondta. Más szavakkal, a napkeringésben több van, mint azt a hagyományos modellek általában feltételezik. Így Scott szerint arra vannak ítélve, hogy tévedjenek az összkép. ”

Jay Pasachoff, a Williams Főiskola csillagásza, aki a napfogyatkozások idején a koronát figyelte, azt mondta, hogy nem sokat tett az ilyen előrejelzésekbe. E-mailben elmesélte a legutóbbi ciklus során tartott találkozót, amely „mulatságos beszélgetéseket folytatott”.

A beszélgetés, amint felidézte: „A következő ciklus erősebb lesz az átlagnál, a következő ciklus az átlagosnál gyengébb, a következő ciklus vagy az átlagosnál erősebb, vagy az átlagosnál gyengébb, a következő ciklus sem lesz erősebb sem az átlagosnál, sem az átlagnál gyengébb. ”

Hozzátette: “Tehát az a tervem, hogy megvárom és meglátom.”

A lehetséges veszélyeket eltekintve, a napfolt-ciklus tényleges működésének megértése döntő fontosságú „pusztán emberi szempontból, ha meg akarjuk érteni a csillagokat” – mondta Dr. McIntosh. “És ha belegondolunk, a Föld mágneses tere nagyrészt ezért van életünk a Földön.”

A Mars – mutatott rá – nem sok légkört vagy mágneses teret tartalmaz. “Ha a bolygódnak nincs mágneses tere, akkor minden atmoszférád megvan, amire csak szükséged van” – mondta. “De a helyi barátságos szomszédságod sztárja szívveréssel el tudná kavarni.”

Az asztrofizikusok gyanítják, hogy ilyen sors érte a Marsot, amely egykor melegebb és nedvesebb volt, mint most.

A Proxima Centauri, egy M törpeként ismert kicsi csillag legalább két exobolygót hordoz magában, amelyek közül az egyik földméretű és elég közel van a csillaghoz ahhoz, hogy lakható legyen, ha nem sugároznák benne. Dr. MacGregor egy pillantást vetett az élet reményére az ilyen környéken.

“A legújabb munka kimutatta, hogy az ultraibolya fény nagyon fontos lehet az élet katalizálásában – a komplex molekulák aminosavakká és végső soron egysejtű szervezetekké alakításában” – mondta. – Mivel az M törpék olyan kicsiek és hidegek, valójában nem termelnek annyi UV-sugárzást, kivéve, ha fellángolnak. Talán van egy édes folt, ahol egy csillag annyira fellángol, hogy életet szítson, de annyira, hogy azonnal elpusztítsa! ”