Družice k výzkumu superblesků

Umělá družice Země s názvem TARANIS (Tool for the Analysis of RAdiation from lightNIng and Sprites), kterou připravuje francouzská organizace CNES (Centre National d’Etudes Spatiales), ponese na své palubě zařízení k uskutečnění prvních pozorování svého druhu, pokud se týká velkolepých světelných úkazů v nejvyšších vrstvách zemské atmosféry. Družice je pojmenována podle keltského boha hromu a blesku.

Tyto záhadné úkazy, které bude družice studovat, vypadají jako zářící gigantické blesky, které se však většinou šíří z horní vrstvy oblaků do vysokých vrstev atmosféry, téměř na hranici kosmického prostoru. Vyskytují se nad rozsáhlými oblastmi bouřkových mraků a jsou převážně koncentrovány do oblasti mezi tropickými pásmy Země.

Různé druhy světelných úkazů jsou souhrnně označovány jako přechodné světelné jevy (TLEs – Transient Luminous Events) a patří mezi ně například úkazy česky označované jako duchové, skřítkové či modré výtrysky – existuje jich celá řada. Jsou to úkazy s mimořádně krátkou dobou života, které produkují intenzivní záření – zejména záření gama a rentgenové záření.

Družice TARANIS, obíhající kolem Země ve výšce 700 km, bude umístěna na ideální dráze, z které bude tyto jevy pozorovat a zjišťovat, jak ovlivňují nejvyšší vrstvy zemské atmosféry a počasí.

Úkazy, které bude družice TARANIS pozorovat, jsou doprovázeny produkcí pozemského gama záření (terrestrial gamma-ray flashes – TGFs) podobného tomu, jaké pozorujeme při jaderném výbuchu. Tyto vysoko-energetické jevy mohou změnit podmínky v ionosféře, ve výškách nad 50 km od zemského povrchu, čímž přímo ovlivňují šíření určitých frekvencí rádiových vln.

Vůbec první kosmická mise určená výhradně k výzkumu těchto jevů – družice TARANIS – je dychtivě očekávána celosvětovou vědeckou komunitou včetně spolupracujících vědců v USA, Japonsku, Polsku a v České republice.

Po schválení projektu koncem roku 2010 se projektový tým zaměřil na přípravu družice tak, aby se její start mohl uskutečnit v závěru roku 2014. Na oběžnou dráhu kolem Země bude družice vypuštěna z evropského kosmodromu Kourou (Francouzská Guayana), s největší pravděpodobností pomocí ruské nosné rakety Sojuz.

Tento družicový projekt zajišťovaný francouzskou kosmickou agenturou CNES je zaměřen na výzkum jevů generovaných v souvislosti s bouřkovou aktivitou. Tyto jevy jsou spojené s emisí vln v širokém intervalu frekvencí, s urychlováním nabitých částic na relativistické energie, se záblesky rentgenového a gama záření a s rychlými světelnými efekty s poetickými názvy sprites, elves, blue jets apod. Připomeňme si některé z nich:

Sprites
Jedná se o dnes dobře zdokumentované elektrické výboje, které se vyskytují velmi vysoko nad aktivními bouřkovými oblaky typu kumulonimbus. Vypadají jako světélkující oranžovo-červená záře, připomínající výtrysky plazmy. Jevy označované jako sprites (skřítkové, duchové) můžeme očekávat nad místem, kde uhodil blesk a jejich trvání je kolem 100 milisekund. V průměru dosahují výšek 65 až 75 km nad zemským povrchem (jejich nejsvítivější část), vrcholky však dosahují výšky až 95 km.

Blue jets
Úkazy, označované jako „modré výtrysky“, pronikají na rozdíl od jevu sprites od vrcholu kumulonimbu do nejnižší oblasti ionosféry ve výšce 40 až 50 km nad zemským povrchem. Vytvářejí úzké kužele s vrcholovým úhlem kolem 15°, přičemž jejich životnost je několik desítek sekund. Blue jets jsou také jasnější než sprites a jak napovídá jejich název, jsou zbarveny do modra. Poprvé byly zaznamenány 21. 10. 1989 videokamerou z paluby raketoplánu při průletu nad Austrálií. Piloti letadel však informovali o pozorování těchto bezesporu zajímavých úkazů mnohem dříve.

Elves
se často objevují jako nejasné zploštělé rozpínající se záře o průměru až 500 km s typickou dobou trvání kolem jedné milisekundy. Vyskytují se v ionosféře, ve výškách kolem 100 km nad zemským povrchem nad bouřkovou oblastí. Jejich zbarvení bylo dlouhou dobu záhadou, avšak nyní se má za to, že mají červenou barvu. Rovněž tento jev byl zaregistrován při misi raketoplánu.

Trolls
Teprve nedávno byly objeveny jevy, které se podobají blue jets, avšak jsou červené a pravděpodobně vznikají po výronu mohutných sprites, rozšiřujících se směrem dolů k vrcholkům oblaků. Název je zkratkou úkazu, označovaného jako Transient Red Optical Luminous Lineament.

Gigantic blue jets
(obří modré výšlehy či výtrysky) byly poprvé zdokumentovány v červenci 2002. Podobají se červeným sprites ve tvaru mrkve umístěné v prostoru, avšak rozšiřují se nahoru z jádra bouřkové oblasti nad oceánem a nejsou přímo spojeny s bleskovými výboji oblak-země. Sahají ze spodní atmosféry až do vrstvy ionosféry označované E ve výšce kolem 100 km. Doba jejich trvání je 200 až 400 milisekund.

Zdroj: http://spacespin.org/article.php/110310-taranis-study-lightning a http://www.cnes.fr/web/CNES-en/9128-gp-taranis-satellite-to-study-lightning.php a další prameny

autor: František Martinek