Űr-időjárási folyamatok a magnetoszférában Lichtenberger János és Ferencz Csaba ELTE Geofizikai és Űrtudományi Tanszék Űrkutató Csoport
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?
Magnetoszféra
Társbérlet: két magnetoszféra HIDEG: plazmaszféra T~ 1 ev N~100-10000/cm3 Befolyásolja a hullámterjedést (fázis- és csoportsebesség, hullámimpedancia) és terjedési utat
Plazmaszféra
Társbérlet: két magnetoszféra FORRÓ: sugárzási övek T~ 0.1-10 MeV (elektronok) ~ 10-100 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
Sugárzási övek
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
Gyűrűáram
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)
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)!
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
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
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.
Mik a whistlerek?
1. Orrfrekvencia 2. Diszperzió 1. + 2. => hol & mi hol terjedt a whistler a plazmaszférában mi volt ott (mekkora volt a plazmasűrűség) => Űr-időjárási modellek kulcsparamétere
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
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
Automatikus detekálás: jelfeldolgozás
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
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. 2002. óta épül, konjugált pontokon is működik ~50 000-10 000 000 nyom/év/állomás Közel valós idejű
AWDANet -Európa
AWDANet - világ
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
CHIBIS-M: pályára bocsátás a Nemzetközi Űrállomásról indulva 2012. január 25-én A villámokhoz kapcsolódó elektromágneses jelenségek (fény, röntgen, gamma, VLF) vizsgálata
CHIBIS-M: whistlerek Ausztrália felett
CHIBIS-M: zajtérkép Új-Zéland felett
OBSTANOVKA: a Nemzetközi Űrállomáson