Czym jest pogoda kosmiczna?

Wprowadzenie

Pogoda kosmiczna jest typem pogody, spowodowanym aktywnością Słońca. Słońce nieustannie emituje promieniowanie, wyrzucając w przestrzeń kosmiczną gaz i cząsteczki [1]. Stały strumień cząstek nazywany jest wiatrem słonecznym. Generuje on silne pole magnetyczne rozciągające się na cały Układ Słoneczny(Międzyplanetarne Pole Magnetyczne, IMF). Warunki panujące na powierzchni Słońca i w jego koronie mogą powodować wiele zjawisk pogody kosmicznej, takich jak rozbłyski słoneczne, tzw. koronalne wyrzuty masy (CME) oraz strumienie wiatru słonecznego o dużej prędkości (HSS), które powodują zmiany w otaczającej plazmie, polach magnetycznych, promieniowaniu, przepływach cząstek w przestrzeni kosmicznej oraz interakcje z magnetosferą [2]. Ziemskie pole magnetyczne zapewnia nam pewną ochronę przed zjawiskami pogody kosmicznej, ale mogą zaistnieć warunki, które spowodują, że dotrą one do Ziemi. Kiedy to nastąpi, środowisko ziemskie może zostać zaburzone. Skutki tego wydarzenia prawdopodobnie będą odczuwalne w skali globalnej.

Wpływ pogody kosmicznej

Pogoda kosmiczna oddziałuje na wiele sektorów - od infrastruktury kosmicznej i lotniczej, przez systemy nawigacyjne i telekomunikacyjne, po sieci elektroenergetyczne oraz bezpieczeństwo ludzi.
Na wpływ pogody kosmicznej narażone są systemy satelitarne, ponieważ wysokoenergetyczne cząstki mogą przenikać przez ich powierzchnię i gromadzić ładunek wewnętrz, powodując anomalie operacyjne i uszkodzenia elektroniki pokładowej, a także pogarszać ich wydajność, niezawodności i żywotności. Zwiększone promieniowanie spowodowane pogodą kosmiczną stwarza większe zagrożenie dla zdrowia astronautów uczestniczących w załogowych misjach kosmicznych, a wzrost promieniowania na wysokościach lotniczych może zostać wykryty w wyniku niektórych poważnych zdarzeń. Zmiany w górnych warstwach atmosfery Ziemi (jonosferze) podczas burz geomagnetycznych i zjawisk słonecznych zakłócają komunikację radiową HF i GNSS, a na poziomie gruntu silne prądy elektryczne płynące wzdłuż powierzchni mogą zakłócać działanie sieci elektroenergetycznych. Pogoda kosmiczna wpływa także na występowanie zórz polarnych [2].

Nasza misja

Każdy z wymienionych sektorów wymaga dostępu do danych i usług dotyczących pogody kosmicznej, a także dostosowania tych usług do konkretnych zastosowań. Utworzony system świadomości sytuacyjnej koncentruje się na zagrożeniach, które mogą wpływać na poprawne funkcjonowanie oraz żywotność systemów satelitarnych, znajdujących się na niskich orbitach (LEO). Celem świadczonych usług jest ostrzeganie przed możliwym zagrożeniem, aby umożliwić operatorom systemów satelitarnych szybkie oraz precyzyjne działanie.

Wiatr Słoneczny

Wiatr słoneczny jest zjawiskiem nieustannie wpływającym na całość Układu Słonecznego. Składa się głównie z protonów i elektronów zwanych również plazmą. Wiatr słoneczny opisywany jest parametrami gęstości oraz prędkości, które różnią się w zależności od regionu i okresu aktywnościSłońca. Mimo, że cała powierzchnia gwiazdy wyrzuca plazmę, to źródłem najsilniejszych wiatrów są otwory koronalne, przy których prędkości dochodzą do nawet 800 km/s. Na biegunach występują największe otwory koronalne skutkujące mocnymi wiatrami na wysokich szerokościach geograficznych. Szczęśliwie Ziemia oraz inne planety krążą w płaszczyźnie równikowej Słońca, na której zazwyczaj wiatry osiągają prędkości w okolicach 400 km/s, dla typowej aktywności słonecznej. Jednak wraz ze wrostem aktywności powierzchnia gwiazdy wypełnia się otworami koronalnymi i innymi złożonymi strukturami, które modyfikują wiatr słoneczny.

W wyniku ruchu obrotowego Słońca wiatr słoneczny staje się złożoną spiralą wysokich i niskich prędkości oraz gęstości. Największe zagrożenie dla satelitów oraz infrastruktury naziemnej płynie z wiatrów o dużej prędkości, przynoszących tzw. burze geomagnetyczne