Космічна погода під постійним наглядом. Радіо телескоп LOFAR з новою місією

Термін «космічна погода» описує явища, які ми спостерігаємо на Землі та у всій Сонячній системі внаслідок сонячної активності. Тема надзвичайно важлива, адже функціонування радіозв’язку, енергетичних мереж, а також електронних систем у космосі залежить від космічної погоди.

Вчені та спеціалізовані центри, такі як Центр погодних операцій з космічними погодами у Великобританії або Центр прогнозування космічної погоди NOAA у США, вже багато років досліджують та прогнозують вплив сонячної активності на ситуацію на Землі. Однак дослідження є складним і вимагає постійного моніторингу явищ, що відбуваються на Сонці, сонячному вітрі, а також у магнітосфері та іоносфері Землі. Провідний європейський радіотелескоп LOFAR (LOw Frequency ARray) може незабаром допомогти вченим.

LOFAR, тобто багато антенний інтерферометр, що працює в низькочастотному діапазоні, дозволяє отримувати зображення з високою чутливістю і хорошим просторовим дозволом. Домогтися такої точності за допомогою одного інструменту було б практично неможливо, оскільки він повинен був би досягати розмірів у сотні кілометрів. Ось чому будуються менші станції, розташовані в різних куточках Європи, які можуть працювати як незалежні інструменти або об'єднуватися для формування гігантського радіотелескопа.

LOFAR був розроблений та побудований голландським інститутом радіоастрономії ASTRON. Основна частина структури розташована в Нідерландах, поблизу міста Екслоо. Інші елементи були розміщені у восьми європейських країнах. Відстань між найвіддаленішими станціями сягає до 2000 кілометрів.

Польща є одним із партнерів у консорціумі Міжнародного телескопа LOFAR (Міжнародний телескоп LOFAR). У нашій країні є три станції, в тому числі одна в Боривіці — належить до Центру космічних досліджень Польської академії наук. Тільки Німеччина (6 станцій) та голландська (38 станцій), що ведуть проекти, мають більше станцій на своїй території. До складу консорціуму входять також Франція, Швеція, Великобританія, Ірландія, Латвія та, останнім часом, Італія.

Основна мета LOFAR — астрономічні дослідження. Інструмент використовується, серед інших розширити знання про епоху регіоналізації період раннього Всесвіту, коли газ перейшов з майже повністю нейтральної в іонізовану форму. LOFAR також використовується для обстеження високочутливого неба в радіодіапазоні, спостереження за тимчасовими радіо явищами, моніторингу космічних променів надвисокої енергії, а також для досліджень еволюції, структури та походження магнітних полів у космосі.

Прилад також використовується для вивчення Сонця та його впливу на навколишнє середовище. Саме це породило ідею скористатися надзвичайними можливостями LOFAR в контексті космічних досліджень погоди.

З ініціативи членів консорціуму ILT народився проект LOFAR для космічної погоди (LOFAR4SW). Крім підготовки високоякісних даних спостережень, його метою є розширення інфраструктури LOFAR, що дозволяє одночасно проводити дослідження, проведені астрономами та дослідниками, зацікавленими в космічних погодних явищах.

Реалізація проекту дасть змогу регулярні спостереження за Сонцем, що було неможливо з існуючим планом спостереження LOFAR. Вчені зможуть контролювати випромінювання сонячного радіо та визначати час та місце вивержень, а також яскравість та положення корональних отворів (ділянки у сонячній корони, пов’язані з «відкритими» лініями магнітного поля).

Спостереження, проведені завдяки LOFAR4SW, допоможуть краще зрозуміти явище корональних викидів від сонця, що повинно допомогти підвищити точність моделювання їх траєкторій та еволюції. Це особливо важливе питання, тому що матерія від сплеску корональної речовини відповідає за виникнення геомагнітних бур та полярних зон.

Моніторинг сонячного вітру та визначення його швидкості та щільності є ще однією важливою метою LOFAR4SW. Мінливість вітру впливає, серед іншого у формі магнітосфери Землі. Його стиснення внаслідок взаємодії із речовиною із Сонця може піддавати геостаціонарним супутникам пошкодження, спричинені космічним випромінюванням, у зоні, не захищеній магнітосферою Землі.

Завдяки діапазону робочих частот (10 МГц — 240 МГц), LOFAR дуже чутливий до будь-яких локальних змін — в іоносфері Землі. Це проблематично в контексті астрономічних спостережень, але виявилося дуже корисним з точки зору вивчення малих та великих масштабів іоносферних структур.

LOFAR4SW революціонує спосіб, яким ми можемо дивитись на явища, що виникають на середніх широтах, такі як порушення щільності електронів іоносфери, що поширюються на відстані тисяч кілометрів (іосферні порушення пересування), а також сцинтиляція та придушення радіосигналу в іоносфері. Ці процеси мають вирішальне значення для радіозв'язку та зв'язку із супутниками.

Усі елементи, від регулярних спостережень за Сонцем та сонячним вітром до спостережень за зміною іоносфери Землі, можуть суттєво сприяти кращому розумінню фізичних процесів, що відповідають за космічну погоду. Як результат, це перетвориться на більш точне прогнозування його впливу на космічне та земне середовище.

Барбара Матіясяк, Ганна Роткеель

Центр космічних досліджень Польської академії наук

Facebook Comments