Űr-időjárási folyamatok a magnetoszférában

Átírás

1 Űr-időjárási folyamatok a magnetoszférában Lichtenberger János és Ferencz Csaba ELTE Geofizikai és Űrtudományi Tanszék Űrkutató Csoport

2 Kérdések 1. Mi az űr-időjárás? Milyen űr-időjárási folyamatok vannak a magnetoszférában? 2. Miért fontos ez nekünk? Egyáltalán, fontos ez nekünk? 3. Mi szerepe lehet ezen a területen nekünk, magyaroknak? Lehet-e egyáltalán szerepünk?

3 Magnetoszféra

4 Társbérlet: két magnetoszféra HIDEG: plazmaszféra T~ 1 ev N~ /cm3 Befolyásolja a hullámterjedést (fázis- és csoportsebesség, hullámimpedancia) és terjedési utat

5 Plazmaszféra

6 Társbérlet: két magnetoszféra FORRÓ: sugárzási övek T~ MeV (elektronok) ~ MeV (protonok) Fluxus ~-10000/cm2/s A forró magnetoszféra (a sugárzási övek) szerepe: whistler módusú hullámok erősítése, gerjesztése ( hiss és chorus) => részecske gyorsítás és kicsapódás

7 Sugárzási övek

8 Társbérlet: három magnetoszféra... MELEG: gyűrűáram T~ 10 kev (elektronok) ~ 200 kev (protonok) n~10-100/cm3 A gyűrűáram megerősődése és csökkenése okozza a mágneses tér fluktuációit a földmágneses tér viharai idején

9 Gyűrűáram

10 Kérdések 2. Miért fontos ez nekünk? Egyáltalán, fontos ez nekünk? B. Válasz: Mert függők vagyunk, civilizációnk űrtevékenység függő! ~ 3500 műhold, amelyek érzékenyek az űridőjárási folyamatokra távközlés (telefon, TV, Internet) távérzékelés (meteorológia, katasztrófavédelem, térképészet, növényállapot, stb.) helymeghatározás (GPS, GLONASS, Galileo)

11 Kérdések 2. Miért fontos ez nekünk? Egyáltalán, fontos ez nekünk? B. Válasz: Mert függők vagyunk, az űr-időjárási folyamatok hatással vannak - a bioszférára (napciklusok, mágneses viharok), - a földi időjárásra (energiabecsatolódás a felsőlégkörből, - és a földfelszíni technológiákra (csővezetékek, energiaátviteli rendszerek)!

12 Kérdések 3. Mi szerepe lehet ezen a területen nekünk, magyaroknak? Lehet-e egyáltalán szerepünk? Válasz: IGEN! - mégpedig földön s égen is Földön: whistlerek és erővonal-rezonanciák a PLASMON és POPDAT EU FP7-Space projektek

13 PLASMON a földi plazmaszféra új, adatasszimilációs, földi méréseken alapuló modellje kulcsfontosságú hozzájárulás a sugárzási övek űridőjárási modellezéséhez Participant Eötvös University British Antarctic Survey Eötvös Loránd Geophysical Institute University of L'Aquila Sodankyla Geophysical Observatory University of Otago Hermanus Magnetic Observatory New Mexico Institute of Mining and Technology Institute of Geophysics, Polish Academy of Sciences University of Washington Los Alamos National Laboratory János Lichtenberger Mark Clilverd Balázs Heilig Massimo Vellante Jyrki Manninen Craig Rodger Andrew Collier Anders Jorgensen Jan Reda Robert Holzworth Reiner Friedel Country Hungary UK Hungary Italy Finland New Zealand South Africa USA Poland USA USA

14 Munkacsomagok WP1: Az egyenlítői elektronsűrűsegek és sűrűség-profilok automatikus származtatása az Automatikus Whistler-detektor és elemző Hálozat (AWDANet) adataiból. WP2: Az egyenlítői plazmasűrűségek származtatása az Europai kvázi-meridionális Magnetométer Hálózat (EMMA) adataiból, valamint a whistler és az FLR módszer kereszt-kalibrációja WP3: A földi plazmaszféra adat-asszimilációs modellezése WP4: A sugárzási övekből való Relativisztikus elekron-kicsapódás modellezése az AntarcticArctic Radiation- belt (Dynamic) Deposition VLF Atmospheric Research Konsortia (AARDDVARK) hálózat adatai alapján.

15 Mik a whistlerek?

16 1. Orrfrekvencia 2. Diszperzió => hol & mi hol terjedt a whistler a plazmaszférában mi volt ott (mekkora volt a plazmasűrűség) => Űr-időjárási modellek kulcsparamétere

17 Mi a whistlerek szerepe? Műholdak (távközlés, helymeghatározás, távérzékelés)<=>űr-időjárás => sugárzási övek => nagyenergiájú részecskék keletkezése/kicsapódása => hullám-részecske kölcsönhatás => plazma- és girofrekvencia => plazmaszféra-modell => plazmaszféra sűrűség-változásai => műholdas/földi mérések => whistlerek

18 Mi a whistler-inverziós eljárás? Whistlerek elemzése: I. a whistler megkeresése a nyers VLF adatban II. a whistlernyom skálázása (f-t párok kiolvasása) III. plazma és terjedési paraméterek számítása (inverzió): 1. hullámterjedési modell, 2. mágneses tér modell, 3. plazmaeloszlás modell (a terjedési út mentén) => plazma- és terjedési paraméterek származtatása

19 Automatikus detekálás: jelfeldolgozás

20 Mi a whistler-inverziós eljárás? Whistlerek elemzése: I. a whistler megkeresése a nyers VLF adatban II. a whistlernyom skálázása (f-t párok kiolvasása) III. plazma és terjedési paraméterek számítása (inverzió): 1. hullámterjedési modell, 2. mágneses tér modell, 3. plazmaeloszlás modell (a terjedési út mentén) => plazma- és terjedési paraméterek származtatása

21 Automatikus whistlerdetektor és elemző (AWDA) rendszer: Whistlerek automatikus detektálása a szélessávú VLF jelben. Automatikus whistler elemzés: új inverziós eljárás és megvalósítása AWDANet AWDA rendszerek hálózata, lefedi a kis, közepes és nagy mágneses szélességeket óta épül, konjugált pontokon is működik ~ nyom/év/állomás Közel valós idejű

22 AWDANet -Európa

23 AWDANet - világ

24 Kérdések 3. Mi szerepe lehet ezen a területen nekünk, magyaroknak? Lehet-e egyáltalán szerepünk? Válasz: IGEN! - mégpedig földön s égen is Égen: SAS-műszerek műholdakon (ELTE - BL-Electronics): - Aktív (Interkozmosz-24) - COMPASS-2 - CHIBIS - OBSTANOVKA - RELEC

25 CHIBIS-M: pályára bocsátás a Nemzetközi Űrállomásról indulva január 25-én A villámokhoz kapcsolódó elektromágneses jelenségek (fény, röntgen, gamma, VLF) vizsgálata

26 CHIBIS-M: whistlerek Ausztrália felett

27 CHIBIS-M: zajtérkép Új-Zéland felett

28 OBSTANOVKA: a Nemzetközi Űrállomáson