Hallgassa meg a Föld hangját! - Elcsípett rádiójelek a sarki fények felett

A sarki fényekhez kapcsolódó alacsony frekvenciájú rádiójelek akár a Naprendszeren kívüli planéták vizsgálatában is segíthetnek.

Fanátziarajz az egymáshoz közel mozgó Cluster műholdakról (NASA)

Egy Földön kívüli megfigyelő bolygónk rádiósugárzásában hamar felfigyelne azokra a jelekre, amelyek - ha az emberi fül számára is érzékelhetővé tesszük őket - füttyökre, sípolásokra emlékeztetnek. Ezek a magnetoszférában (a Föld mágneses burkában) keletkező jelenségek, amelyek kialakulásához gyakran a légkörben zajló folyamatok adják az első lökést.

Itt említhetők a sarki fények felett keletkező rádióimpulzusok, amelyeket az 1970-es években ismertek fel, és AKR-nek (Auroral Kilometric Radiation) is neveznek. Ezek többnyire 10 és 5000 kHz közötti frekvenciájú rádiósugárzást jelentenek. A kérdéses rádióhullámok a Föld felszínéről nem érzékelhetők, mivel az ionoszféra leárnyékolja azokat. Ez szerencsés helyzet is egyben, ennek hiányában ugyanis a lejutó sugárzás erősen zavarná a földi rádiókommunikációt.

Hallgasson bele a sarki fények felett keletkező rádiózajba!

A sarki fények felett keletkező rádiósugárzásról nemrég a Cluster-műholdak szolgálattak új ismereteket. Ezt a rendszert négy műhold alkotja, amelyek egymás közelében, "együtt" keringenek a Föld körül, és a térnek egyszerre négy pontján tanulmányozhatják a magnetoszféra jellemzőit. Az elmúlt három évben közel 12 ezer ilyen jelenséget rögzítettek, amelyek elemzése alapján kiderült, hogy a korábbi elképzelésekkel szemben nem egy képzeletbeli kúp mentén távozik a sugárzás, mint például a fény egy fényszóróból.

Robert Mutel (University of Iowa) és kollégáinak elemzése rámutatott, hogy a távozó sugárzás térbeli jellege leginkább arra hasonlít, mint amikor egy keskeny rést helyezünk egy lámpa elé - a sugárnyaláb keresztmetszete tehát egy hosszú, lapos téglalapra emlékeztet. Az elemzés révén sikerült megállapítani, hogy a sugárzás forrása a magnetoszférában egy néhányszor 10 kilométer átmérőjű tartomány, 11-13 ezer kilométerrel a megfigyelhető sarkif ény felett.

Lehetséges, hogy az ilyen típusú rádiósugárzás jellemzőinek és keletkezésének megértése a Naprendszeren kívüli planéták, az exobolygók vizsgálatában is hasznos lehet. A modellek alapján létezhetnek a Földénél lényegesen erősebb mágneses térrel bíró bolygók, amelyeknél hasonló sugárzás a következő évtizedben épülő rádiótávcsövekkel érzékelhető lesz. Ez pedig segíthet az adott exobolygók tengelyforgási idejének és egyéb jellemzőinek megismerésében.

Sarki fény Kanada felett, a Nemzetközi Űrállomásról fotózva (NASA)

Magyar whistler-kutatások

A fenti jelenséghez közeli, de kissé eltérő jellegű rádiósugárzást vizsgálnak hazánkban az ELTE Geofizikai és Űrtudományi Tanszékén is. Itt a légköri villámlásokból keletkező és a magnetoszférában nagy magasságban, a mágneses erővonalak mentén mozgó elektronok által kialakított hullámvezetőben létrejövő elektromágneses hullámokat, az ún. whistlereket, villámfüttyöket tanulmányozzák.

Ennek keretében a mágneses tér erővonalai mentén a villámlás feletti régióból bolygónk másik féltekéjére jutnak a hullámok, amelyek eközben eltérő hullámhosszú komponensekre válnak szét. Utóbbi a gyakorlatban ereszkedő frekvenciájú "füttyként" figyelhető meg. A jelenség a hagyományos telefonvonalakon is érzékelhető zavaró füttyként, több mint egy évszázada így fedezték fel létezését. Detektálásával és az adatok kiértékelésével a magnetoszféra vizsgálatára alkalmas olcsó eljáráshoz jutunk.

Az utóbbi évtizedben felvetődött, hogy a földrengéseket megelőzően a feszültséget felhalmozó kőzettestek VLF-tartományú elektromágneses jeleket bocsátanak ki, és az ilyen jelek idejében történő felismerése esetleg elvezethet a földrengések előrejelzéséhez. A jelek vételére legalkalmasabbak a műholdfedélzeti műszerek; a francia DEMETER-műhold (amelynek programjában partner-kutatóhelyként az ELTE részt vesz) már közel négy éve rögzít VLF-jeleket e célból.