Tele van a nyomtatott és az elektronikus sajtó a hírrel: a Voyager 1 elérte a Naprendszer határát. Még a szenzációt kedvelõ amerikai szaksajtó is így közli a hírt. A hír azonban ebben a formában korrekcióra szorul. Két kérdést is tisztáznunk kell: Mi az amit elért? Valóban elérte-e?
Mit tekinthetünk a Naprendszer határának? Azt a zónát, amelyen túl a Nap minden hatása gyengébbé válik, mint a galaktikus tér megfelelõ hatása. Mai ismereteink szerint a Nap hatásai közül a legtávolabbra a gravitációs hatás érvényesül. Ennek a határától pedig a Voyager 1 még beláthatatlan messzeségben van. Bár a szonda már elhagyta a Kuiper-övet, vagy legalábbis annak a nagy részét (a Kuiper-öv külsõ határára vonatkozó adatok ellentmondásosak, hol 50, hol 100 csillagászati egységet emlegetnek), még nagyon messze van a mintegy 50 000 csillagászati egység távolságban található Oort-felhõtõl. (A csillagászati egység a Nap és a Föld középtávolsága, durva közelítéssel 150 millió kilométer.) Így tehát a Voyager 1 jelenlegi tartózkodási helyén még 50 000 csillagászati egységgel túl is a Nap körül keringõ égitestek találhatók, ami bizonyítja, hogy ott még a Nap gravitációs tere dominál a galaktikus gravitációs térrel szemben. Az a vidék tehát még minden kétséget kizáróan a Naprendszerhez tartozik. Ott pedig, ahol most van, a szonda saját pályaadatai (amelyeket nagy pontossággal használnak fel minden kapcsolatfelvételhez) maguk bizonyítják, hogy a Voyager 1 a Nap gravitációs terében halad. Az Oort-felhõ távolságába a Voyager 1 majd csak évezredek múlva jut el, de, persze, mûködõképességét rég elveszítve. Optimista becslések szerint 2020-ig tudják majd fogni mûszereinek a mérési adatait.
Amit a Voyager 1 most elérni látszik, az annak a térségnek a külsõ határa, amelyet átjár a napszél, meghatározva benne a magnetohidrodinamikai viszonyokat. Ezt nevezhetjük a Naprendszer magnetohidrodinamikai határzónájának, bár helyesebb a naplégkör felsõ határának, a Nap exoszférája felsõ határának neveznünk, hiszen a napszél tulajdonképpen a Nap légköréhez tartozik, mozgását a Nap mágneses tere határozza meg.
A Nap exoszférájának a felsõ határa elméleti számítások szerint három rétegbõl áll. A legbelsõ, a Napot minden irányból, gömbhöz közeli módon körülvevõ réteg egy magnetohidrodinamikai lökéshullám, amelyben az addig szuperszonikus sebességgel terjedõ napszél szubszonikus sebességre lassul le. Ez a szakirodalomban a termination shock (megállító lökés) néven szerepel. A második a Napot szintén körbevevõ heliopauza, ahol megszûnik a napszél, helyet adva a galaktikus részecskeáramlásnak. A harmadik, a bow shock (fúvási lökés) csak egy oldalon alakul ki, ott, ahol a galaktikus szél, vagyis a napszélnél is sokkal hígabb áramló galaktikus plazma beleütközik a heliopauzába, ez szintén lökéshullám. Hatására a heliopauza messze eltér a gömb alaktól, a bow shockkal ellentétes irányban csóvaszerûen megnyúlik. Összefoglaló néven sokszor heliopauzának nevezzük ezt az egész összetett rendszert is. Mindez a szerkezet, persze, csak elméleti feltételezés, amelyet ûrszondás mérésekkel kéne igazolni. Ha minden igaz, akkor éppen ezeket az igazoló méréseket kezdheti most meg a Voyager 1, és néhány év múlva a Voyager 2. Nem teljes értékûen, sajnos, mert a Voyager 1-nek a részecskeáramlás sebességét mérõ mûszere már nem mûködik.
Hogy milyen távolságban van a heliopauza a Naptól, arról már az 1970-es évek elején, az elsõ mélyûr-szonda, az 1972. március 3-án fellõtt Pioneer 10 indítása elõtt igen szélsõséges becslések láttak napvilágot. Voltak, akik ezt a távolságot mindössze 5 csillagászati egységre jósolták, a többség 20–30 csillagászati egységet várt. Szélsõségesnek számított az a vélemény, hogy a távolság eléri a 70 csillagászati egységet, és csak egyetlen szerzõ szavazott a 100 csillagászati egységre. Ma már a Pioneer és Voyager szondák mérései nyomán tudjuk, hogy a két legszélsõségesebb becslés járt a legközelebb az igazsághoz, 70 és 100 csillagászati egység között lehet a valódi határ.
A heliopauza távolsága függ egyébként az iránytól is. A Nap aktivitása az alacsony és közepes naprajzi szélességekre korlátozódik. várható tehát, hogy ekvatoriális és ahhoz közeli irányokban a heliopauza távolabb helyezkedik el, mint poláris irányban. A Voyager 1 a Szaturnusz körüli hintamanõverrel 12 fokkal emelkedett az Ekliptika síkja fölé. Mérési adatai tehát még az alacsony szélességekre vonatkoznak. Érdekes ilyen szempontból, hogy mit mér majd a jelenleg nem egészen 72 csillagászati egységnél tartó Voyager 2. Az ugyanis a Neptunuszról elrugaszkodva közel 51 fokkal tért ki az Ekliptika síkjából.
Amit a szonda most elérni látszik, az a hármas rendszerbõl a legbelsõ réteg, a termination shock.
A lökéshullám elérésére vonatkozóan mért adatok nem tekinthetõk minden kétséget kizárónak. Ennek a fõ oka a napszél sebességét mérõ mûszer hiánya. Nélküle a napszél sebességét csak közvetett módon tudják mérni.
A 26 éve, 1977. szeptember 5-én indított Voyager 1 mûszerei 2002. augusztus 1-jén jelezték az elektronáram hirtelen lecsökkenését. A szonda ekkor mintegy 85 csillagászati egységre volt a Naptól. A barionok (a protonok és az összetett atommagok) áramában azonban nem volt észlelhetõ a változás. 200 nappal késõbb az elektronáramban is helyreállt az elõzõ augusztus elõtti állapot. (A szonda jelenleg 90 csillagászati egység távolságban halad, évi 3,6 csillagászati egységgel távolodik.)
Azt jelentik a mérésekben látható ellentmondások, hogy nem fogadhatjuk el az egyetlen pozitív mérési eredményt? Távolról sem.
Ami a protonokat és az összetett atommagokat illeti, azok nem szükségszerûen ugyanott lassulnak le, mint az elektronok. Ha a pozitív és a negatív komponens sebessége nem együtt változik, az nem bontja meg a híg plazma globális elektromos semlegességét. Az a hatás, amely az elektronokat megállítja, a velük azonos elektromos töltéssel, de kétezerszer nagyobb tömeggel bíró protonokat, illetve a kétszer nagyobb töltés mellett nyolcezerszer nagyobb tehetetlenségû alfarészecskéket nem feltétlenül állítja meg. Egy idõ múlva, persze, helyreáll a termikus egyensúly a komponensek között, de lehet egy átmeneti zóna, amelyben nincs egyensúly. A barionokon végzett mérés negatív eredménye tehát nem cáfolja meg az elektronokon végzett mérés pozitív eredményét.
Hogy 200 nap múlva visszatért a korábbi állapot, az sem cáfol semmit. A termination shock (és az egész heliopauza) helyzete ugyanis nem állandó, függ a naptevékenység mértékétõl: a fokozott naptevékenység távolabbra tolja, a gyengébb naptevékenység idején összehúzódik. A 200 nap után helyreálló korábbi állapot fakadhat tehát abból, hogy a fokozódó naptevékenység hatására a termination shock távolabbra került.
Nem a közelmúltbeli naptevékenységre kell azonban gondolnunk. A napkitörések hatása általában két-három nap alatt éri el a Földet, a nagyon heves kitöréseké néha egy nap alatt. A hatás terjedése azonban a Naptól távolodva lassul. Ráadásul az a hatás, amelynek a terjedése a Földig még nagyjából radiálisnak tekinthetõ, távolabb már a Nap forgása miatt felcsavarodó mágneses erõvonalak spirálja mentén terjed, ahogy távolodik, úgy a mozgási irány egyre jobban eltér a radiálistól, egyre jobban közelít a tangenciálishoz, egyre hosszabb utat kell a hatásnak megtennie ahhoz, hogy ugyanannyival távolodjék. A 85-szörös távolság megtételéhez minden bizonnyal százszorosnál is jóval több idõ szükséges. Oda tehát, ahol a Voyager 1 tavaly augusztusban tartózkodott, nem juthatott még el az akkori naptevékenységi maximum hatása. Valószínûbb, hogy az, amit most a szonda elkapott, épp az azt megelõzõ naptevékenységi minimum hatása.
Teljesen biztosnak nem tekinthetjük tehát, hogy a tavalyi mérés a naplégkör felsõ határzónájának az elérését, a határzóna vizsgálatának a megkezdését jelenti, de elég valószínûnek látszik.
Ha a Voyager 1 tényleg 2020-ig lesz képes mérési adatokat szolgáltatni, akkor reménykedhetünk benne, hogy a ma még teljesen ismeretlen galaktikus szélrõl, a galaktikus részecskeáramról is kezünkbe juttatja az elsõ mérési eredményeket.
2003. november 9.
Jet Propulsion Laboratory 2003 News Releases, November 5, 2003,
http://www.jpl.nasa.gov/releases/2003/145.cfm
Nature Science Update, 6 November 2003,
http://www.nature.com/nsu/031103/031103-9.html
Scientific American.com, November 06, 2003,
http://www.scientificamerican.com/article.cfm?chanID=sa003&articleID=000CD1DD-B97A-1FA9-B7FA83414B7F0000
Ezt az oldalt a legelõnyösebben kedvenc böngészõjével olvashatja.
E hír Válas György szellemi
tulajdona. Magáncélra, tanulmányi és tudományos
célra szabadon használható, de bárminemû (akár
közvetlen, akár közvetett) anyagi haszonszerzésre
irányuló felhasználása csak a jogtulajdonossal kötendõ
külön szerzõdés feltételei szerint jogszerû.
| Vissza a csillagászat, ûrkutatás híreinek tartalomjegyzékére | ||
| Vissza a hírek tartalomjegyzékére | Vissza Válas György honlapjára | Válas György tematikus internet-katalógusa |