Sluneční družice SDO najíždí na plný výkon

V posledních dnech zaplavily internet a především přírodovědně zaměřené weby fascinující animace sluneční činnosti. To samozřejmě není náhoda a existují hned dvě významné příčiny. Tou první je nárůst sluneční aktivity po netradičně dlouhém období klidu, který doprovází i nápadné sluneční skvrny a výraznější protuberance – oblaka plazmatu nad povrchem Slunce. Druhým důvodem je činnost nové družice SDO (Solar Dynamic Observatory), jež se na výzkum sluneční aktivity specializuje. Výsledkem obojího jsou pak ony úchvatné animace vývoje slunečních protuberancí, na které jste mohli narazit třeba na YouTube.

Jak už vyplývá z anglického názvu, Solar Dynamic Observatory je družicí zaměřenou na sledování a výzkum dynamických jevů na Slunci. Za celým projektem stojí americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku (NASA), který družici sestrojil jako první počin v rámci programu Living with a Star (Život s hvězdou). Cílem tohoto programu není jen přímé studium sluneční činnosti, ale zejména snaha porozumět tomu, jaký vliv má aktivita našeho Slunce na planetu Zemi. Materiály zveřejněné v nedávné době na internetu nasvědčují tomu, že se máme skutečně na co těšit!

Zadání pro třítunového drobečka
Podívejme se však na družici SDO i její výzkumný program poněkud blíže. Družici vynesla do vesmíru raketa Atlas V z mysu Canaveral na Floridě 11. února 2010. Samotná sonda má výšku 4,5 m a průměr 2,3 m. S roztaženými slunečními panely její rozměr dokonce přesáhne 6 m. Zanedbatelná není ani její hmotnost, která se pohybuje okolo tří tun. Z toho připadá 300 kg na vědecké vybavení, 1 300 kg na sondu samotnou a 1 400 kg váží palivo nutné k manévrování v prostoru. Družice se bude pohybovat po geosynchronní dráze ve vzdálenosti 36 000 km od Země a sklon dráhy vůči rovníku bude činit 28,5°.

Studium Slunce bude probíhat nepřetržitě a to hned několika vědeckými přístroji současně. Zásadní je zejména snímkování Slunce v různých oborech spektra, chybět ale samozřejmě nemůže ani výzkum slunečního magnetického pole, neboť právě s ním je činnost Zemi nejbližší hvězdy úzce svázána. I když již existují poměrně ucelené teorie popisující jeho vznik a strukturu, řada otázek zůstává nezodpovězena. Družice SDO by tak mohla přispět třeba k lepšímu pochopení procesů, kterými se energie magnetického pole transformuje do jiných projevů sluneční aktivity. V neposlední řadě bude sonda zkoumat také sluneční plazmu, zejména pak v oblasti extrémně horké sluneční koróny, v níž teplota dosahuje až tří milionů stupňů Celsia.

Kosmické počasí – od Slunce to fouká
Získaná data by měla vědcům umožnit lépe pochopit fungování tzv. kosmického počasí, pod kterým si můžeme představit vliv sluneční aktivity na ostatní tělesa Sluneční soustavy, zejména pak na Zemi. Většina planet má podobně jako Země vlastní magnetické pole, které je samozřejmě v neustálé interakci s magnetickým polem Slunce. Sluneční soustavou navíc putují nabité částice ze Slunce, tzv. sluneční vítr, které se střetávají s planetárními magnetosférami a následně i atmosférami. O tom, že nás kosmické počasí utvářené Sluncem výrazně ovlivňuje, není pochyb. V poměrně nedávné historii jsme mohli být několikrát svědky toho, jak nečekané sluneční erupce zásadně ovlivnily život lidí na Zemi. Oblaka nabitých částic, které v takových případech dorazily k Zemi, totiž nezpůsobila pouze překrásné polární záře, ale také rozsáhlé magnetické bouře, výpadky rozvodných sítí, nebo poruchy umělých družic. Možnost předvídat chování sluneční aktivity je tedy velice důležitá.

Výbava Solar Dynamic Observatory
Na palubě sondy se nachází trojice přístrojů, které lze považovat za základ vědeckého vybavení. Budou měřit intenzitu extrémního ultrafialového záření, oscilace slunečního povrchu nebo rozložení a intenzitu magnetického pole. Speciální kamery budou snímkovat nejen chromosféru, ale i vnitřní část koróny. To vše v různých vlnových délkách. Mezi nejvýznamnější přístroje patří:

HMI (Helioseismic and Magnetic Imager) – Navazuje na činnost obdobného zařízení, které je v současné době stále v chodu na sluneční družici SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) pod označením MDI (Michelson Doppler Imager). Jedná se o speciální kameru určenou k helioseismologickým měřením, která sleduje zvukové vlny šířící se uvnitř Slunce a vyvolávající oscilace slunečního nitra a povrchu. Na rozdíl
od MDI na SOHO bude HMI pořizovat data s výrazně větším rozlišením. Výstupem však nebudou pouze tzv. dopplerogramy (mapy zobrazující s jakou rychlostí se pohybuje sluneční povrch), ale také mapy ilustrující rozložení magnetického pole ve sluneční fotosféře či fotografie fotosféry v odlišných vlnových délkách.

AIA (Atmospheric Imaging Assembly) – Aparatura bude pořizovat s periodou deseti vteřin fotografie sluneční koróny v deseti různých vlnových délkách. Jejím cílem je odhalit vazby mezi ději probíhajícími na povrchu a v nitru Slunce.

EVE (Extreme Ultraviolet Variability Experiment) – Přístroj, který je určen pro velice přesná měření extrémního ultrafialového záření o krátkých vlnových délkách. Vyniká vysokým spektrálním rozlišením a schopností vykonávat měření v krátkých časových intervalech.

Nové informace rozšíří nአobzor jako nikdy předtím
Jelikož bude většina měření probíhat v podstatě kontinuálně, bude tok dat skutečně obrovský. Každý den sonda pořídí přibližně 1 TB informací, které bude okamžitě odesílat na Zemi rychlostí 130 Mb/s! Všechny informace se budou samozřejmě využívat komplexně, takže lze očekávat, že se naše povědomí o fungování Slunce značně rozšíří.

Nárůst kvality oproti předchozím slunečním sondám, jako jsou například SOHO či STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory), je evidentní. Snímky z družice SDO budou mít rozlišení dvakrát větší než fotografie pořízené sondou STEREO a dokonce čtyřikrát větší než snímky ze sondy SOHO. Podobné je to i s frekvencí, s jakou jsou pořizovány jednotlivé fotografie. Zatímco SOHO pořídila jednu fotografii každých dvanáct minut, STEREO exponovala každé tři minuty. Družice DSO je na tom však ještě lépe, Slunce totiž zvěční každou sekundu.

---

Animace sluneční erupce

Jedním z nejatraktivnějších výstupů sondy pravděpodobně budou animace vytvořené z posloupnosti jednotlivých snímků. Již teď jsou na internetových stránkách mise k dispozici první „ochutnávky“ v podobě dynamicky se vyvíjejících protuberancí. A to je sonda ještě stále ve zkušebním provozu.

Konstruktéři odhadují životnost družice SDO nejméně na pět let, což je téměř polovina jedenáctiletého slunečního cyklu. Přitom existuje naděje, že by sonda mohla sloužit několik dalších let navíc. Pokud tomu tak bude, získají astronomové poměrně dlouhou řadu velice podrobných pozorování, jež obsáhne téměř celý sluneční cyklus! Půjde tedy o materiál, který zatím nemá ve sluneční astronomii obdoby. Je jasné, že v takovém případě na sebe nové objevy nenechají dlouho čekat.

Animaci sluneční erupce v podání sondy SDO najdete na:
http://www.youtube.com/watch?v=eWrm‑dADE8w
Erupce byla nasnímána 30. března 2010 kamerou, jež je součástí aparatury AIA. Expozice probíhala na vlnové délce 30,4 nm, což odpovídá extrémnímu krátkovlnnému ultrafialovému záření o teplotě kolem 50 000 °C.

---

http://sdo.gsfc.nasa.gov
http://www.youtube.com/SDOmission2009
http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2010/21apr_firstlight