Az úgynevezett űridőjárás a Föld magnetoszférájának, ionoszférájának és termoszférájának a Nap, a napszél és más űrbeli jelenségek által befolyásolt állapotát jelenti az Európai Űrügynökség meghatározása szerint, vagyis a “természetes űrbeli környezet fizikai állapotát.” Az űridőjárás alakulásában főként a Nap játssza a legnagyobb szerepet, aminek "háborgásai", annak ellenére, hogy 150 millió kilométerre kering a bolygónktól, számtalan módon hatnak a földi infrastruktúrákra a folyamatosan zajló kitöréseknek, kiáramló részecskéknek, koronakidobódásoknak és más intenzív naptevékenységeknek köszönhetően. Az űridőjárást alakíthatják emellett a galaktikus kozmikus sugarak is, amelyek messzi galaxisokból érkező nagyenergiájú részecskék, és a Föld közelébe érve szintén módosíthatják a környezeti körülményeket.

Mivel a mindennapos emberi lét működtetéséhez alapvetően szükséges infrastruktúrák állapota is változhat egy-egy erőteljes űrbeli esemény, illetve az űridőjárás hatására, ezért fontos ezen események monitorozása, és a mögöttes kiváltó okok feltérképezése. A HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatói ennek érdekében a NASA-val való együttműködés során tanulmányozták behatóbban a mágneses viharokat (az űridőjárás egyik összetevőjét) kiváltó bolygóközi lökéshullámokat és azok terjedését a belső-Naprendszerben.

“A földet elérő bolygóközi lökéshullámok komoly mágnes viharokat válthatnak ki.”

- írja a Wigner FK - “A mágneses viharok pedig indukált áramokat keltenek a hosszú elektromos vezetőkből álló hálózatokban, így zavarokat okozhatnak az ezekhez köthető tevékenységekben, mint például a villamos energia szállítása, vonatközlekedés, csővezetékes gáz és kőolaj szállítás. A bolygóközi lökéshullámokhoz kötődő események a műholdas távközlést és navigációt is befolyásolhatják.”

A geomágneses viharok során a Föld magnetoszférájának állapota átmenetileg megváltozik, a zavaró hatás pedig általában a Napból érkezik. A vihar erejének értéke a hivatalos osztályozás szerint G1-től (enyhe) G5-ig (extrém) terjed, de már az egyes fokozatú viharok is okozhatnak gyengébb zavarokat az energiahálózatban vagy a műholdak működésében, illetve a vándorló állatok is megérzik a hatását. Az 5-ös fokozatú viharok akár teljes áramszünetet is okozhatnak, rongálhatják a transzformátorállomásokat és az űreszöközök, műholdak üzemeltetését is nagyban nehezíthetik. A geomágneses viharok meglepő erejét mutatja, hogy még olyan tevékenységekre is kiterjedhet a hatásuk, mint a vonatközlekedés és a vezetékes olajszállítás. Egy 2023-ban publikált tanulmány szerint a napviharok által generált magnetoszferikus zavarok jelentős biztonsági kockázatot jelentenek a vonatok közlekedése szempontjából, mivel az űridőjárás változása miatt a piros jelzések zöldre válthatnak, káoszt okozva a rendszerben. Ilyen erőteljes hatást csak az extrémebb űridőjárási események váltanak ki, de ezek bekövetkeztére akár néhány évtizedenként is lehet esély. Egy 2021-es tanulmány következtetései alapján a mágneses viharok hatásai a föld alatt futó kőolajvezetékeket is elérhetik, a hosszú vezetékek pedig különösen érzékenyek a mágneses mező változásaira.

A Wigner kutatói a munka során műholdak által gyűjtött adatok alapján meghatároztak a mágneses viharokat potenciálisan kiváltó lökéshullámok közül kettőt, amelyek eredetét is sikerült megfejteni, és kimutatták azok Földre gyakorolt hatásait. A lökéshullámok kiindulópontja a különböző sebességű napszelek találkozása, amelyek kölcsönhatásba lépnek egymással.

“A Nap felszínének egy adott pontjából származó, sugárirányban kifelé áramló napszél csillagunk forgása miatt spirális alakzatot hoz létre, hasonlóan egy forgó locsolófejből kiáramló vízhez”

- magyarázzák a kutatók. A napszél sebessége a napfelszíni források függvényében a bolygóközi térben változó lehet: gyors (körülbelül 600 km/s) és lassú (körülbelül 400 km/s) napszélzónák váltakoznak. Amikor a gyors napszél utoléri a lassú napszelet, akkor az érintkezési felületnél kölcsönhatásba lépnek. Ez a folyamat lökéshullámok keletkezéséhez vezethet: úgynevezett forward shock a lassú, reverse shock a gyors napszél nyaláb oldalán keletkezhet.

A kutatásban a tanulmány szerzői a NASA STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatory) szondáinak, emellett a Wind, az ACE és a Cluster űreszközöknek a méréseire támaszkodtak, de a jövőben, még több szonda adatainak elemzésével, még átfogóbb képet kaphatnak a lökéshullámok működéséről. “A kutatást ki lehet terjeszteni a Solar Orbiter és a Parker Solar Probe űrszondák által észlelt lökéshullámokra, amelyek nagyobb távolságra vannak a Földtől, ezzel megnehezítve a konjugált észleléseket, de több időt hagyva a lökéshullámok időfejlődésére.” - összegzi a Wigner FK a tanulmányt.

(Fotó: CharlVera/Pixabay, ESA)

A történelem legnagyobb mágneses viharai bármikor megismétlődhetnek, és még mindig nem vagyunk rá felkészülve Két igazán jelentős geomágneses vihart tart számon a tudomány, a Carrington-eseményt és az 1770-es Japán felett észlelhető napvihart, de ha ezek az események ma következnének be, sokkal több problémát okozhatnának, mint annak idején.