Wysłana w styczniu 2003 roku z Vandenbergu sonda kosmiczna Solar Mass Ejection Imager (SMEI) dostarczyła informacji, które mogą okazać się przełomowe w dziedzinie badań pogody słonecznej. Należąca do programu Coriolis sonda zaobserwowała w maju, pierwszy raz z orbity ziemskiej, skierowany w stronę Ziemi pióropusz materii korony słonecznej (tzw. halo).

Sonda SMEI została zbudowana na podstawie teoretycznych rozważań, żeby mogła wykrywać, śledzić i prognozować przybycie w okolice Ziemi obłoków materii słonecznej korony (nazywanych CMEs od angielskiego “coronal mass ejections”). Satelita, jak do tej pory, spełniła znakomicie swoje zadanie – zaobserwowała ponad tuzin skierowanych w przestrzeń kosmiczną wyrzutów materii z powierzchni Słońca. W ten sposób, badając przestrzeną strukturę przepływu wyemitowanych obłoków materii, SMEI pomaga w przewidzeniu z większą dokładnością, negatywnego wpływu zjawisk okołosłonecznych np. na statki kosmiczne.

Pióropusze materii korony słonecznej są ogromnymi chmurami plazmy wyrzucanymi okresowo przez naszą gwiazdę. Zjonizowana materia pióropusza zazwyczaj porywa ze sobą silne pola magnetyczne. Nie ulega wątpliwości, że zjawiska te są najważniejszym czynnikiem wpływającym na kosmiczną pogodę wokół Ziemi. To właśnie wyrzuty materii słonecznej wywołują burze magnetyczne, będące potencjalnym zagrożeniem dla urządzeń elektronicznych na pokładach satelitów, zakłócające komunikację oraz narażające atronautów i statki kosmiczne na większy poziom promieniowania, jak również zakłócające pracę systemów energetycznych na powierzchni Ziemi. Dlatego też prognozowanie erupcji na Słońcu jest ważne, ponieważ dzięki niemu możliwa będzie minimalizacja negatywnego wpływu wiatru słonecznego.

Satelita SMEI orbituje 830 km ponad powierzchnią Ziemi, nad południkiem 180 stopni (linia zmiany daty). Do wykonywania fotografii wykorzystuje trzy kamery CCD dokładnie zasłonięte przed zewnętrznym, nieporządanym światłem. Aby sfotografować rozbłysk słoneczny z odległości 90 promieni Słońca urządzenie musi widzieć obiekty sto razy ciemniejsze niż światło gwiazd zodiakalnego tła. Podczas swojego orbitalnego lotu satelita jest w stanie objąć okiem swoich kamer prawie całe niebo. Możliwości systemu pokazuje tytułowe zdjęcie.

Widoczne na zdjęciu zjawisko halo zaobserwowane przez SMEI było przyczyną potężnej burzy magnetycznej w okolicach Ziemi. Przyczyną tego zjawiska zaobserwowanego w dniach 27-28 maja było wyrzucenie z powierzchni gwiazdy dwóch bardzo jasnych (klasy jasności X) pióropuszy. Zostały one wyrzucone z bardzo aktywnego rejonu (NOAA 365) w pobliżu środka tarczy słonecznej. Dwa wybuchy przypadkowo połączyły się, dzięki czemu mogliśmy je obserwować jako zjawisko halo poruszającego się przez obszar o rozpiętości 7 stopni pola widzenia chronometra SOHO LASCO C3.

Zdjęcie halo słonecznego wykonane przez sondę SMEI 29 maja. Halo jest widoczne jako szeroki, jasny okrąg, w którego środku znajduje się Słońce (oznaczone biały krzyżykiem). Halo jest najjaśniejsze na północy (góra), ale może zostać wykryte nawet na obszarze o promieniu 150 stopni łuku. Powyższy obraz został wygenerowany podczas 100 minutowego pełnego lotu orbitalnego. Wykonanie obrazu wymagało obróbki komputerowej (odjęcie tła). Czarne obszary zawierają zmaskowaną jasną tarczę słoneczną oraz powierzchnie o promieniu 20 stopni niepodlegającą badaniu.

Obłoki materii słonecznej dotarły na odległość orbity ziemskiej i najwidoczniej przeszły przez nią w nocy z 29 na 30 maja. Na filmach dokumentujących to zjawisko widać jak niebo, w wyniku przemieszczania się po nim szerokiej, rozmywającej się wstęgi w stronę ciemnej półkuli naszej planety, zaczyna się rozjaśniać. Sugeruje to kierunek poruszania się obłoku miaterii, który przesuwał się ponad linią zmiany daty w stronę ocienionej części Ziemi.

Halo utworzyło dwie międzyplanetarne fale uderzeniowe, które uderzyły w statek ACE znajdujący się w pierwszym punkcie Lagranga (ok. 1000000 km od Ziemi w stronę Słońca) 29 maja 11:55 i 18:30 czasu uniwersalnego. Obłoki poruszały się z oszołamiającą prędkością 1160 i 992 km/s. Także 29 maja rozpoczęła się silna burza magnetyczna (około 12:00 UT), która osiągnęła swoje apogeum 30 maja o 3:00 UT. Tak więc przybycie halo złożyło się z silną zmianą międzyplanetarnego pola magnetycznego, co było powodem burzy magnetycznej. Z danych sondy LASCO wiadomo, że jego początkowa prędkość przy powierzchni Słońca wynosiła około 1170 km/s, co zgadza się z pomiarami SMEI (około 1000 km/s) i prędkościami międzyplanetarnych fal uderzeniowych.

Satelita SMEI cały czas znajduje się na orbicie okołoziemskiej i prowadzi fotograficzne eksploracje, tak więc możemy mieć nadzieję, że niedługo będziemy mogli otrzymać kolejne imponujące wyniki obserwacji. Pozwolą one na pewno poszerzyć naszą wiedzę na temat kosmicznej pogody.

Autor

Zbigniew Artemiuk