Profesora Auziņa zinātnes sleja
Mārcis Auziņš: "Kādēļ lasīt manus tekstus? Man šķiet, ka dabaszinātnes mēs bieži mēdzam "ignorēt", sakot, ka tās ir formālas, sausas un neinteresantas. Gribētos ļaut lasītājam ieraudzīt, ka tās ir daļa no mūsu dzīves – krāsainas un interesantas."
Biogrāfijas pieturzīmes:
- Pēc profesijas fiziķis, šobrīd Latvijas Universitātes profesors, Eksperimentālās fizikas katedras un Lāzeru centra vadītājs.
- No 2007. gada līdz 2015. bijis Latvijas Universitātes rektors.
- Strādā kvantu fizikas jomā un ir vairāk nekā simts zinātnisko rakstu, kas publicēti pasaules vadošajos fizikas žurnālos, un vairāku simtu konferenču ziņojumu autors.
- Kopā ar kolēģiem no Rīgas un Bērklijas uzrakstījis divas monogrāfijas, kas izdotas "Cambridge University Press" un "Oxford University Press" izdevniecībās un abas ir piedzīvojušas atkārtotus izdevumus.
- Karjeras laikā dzīvojis un strādājis dažādās valstīs – Ķīnā un Taivānā, Amerikas Savienotajās Valstīs, Kanādā, Anglijā, Izraēlā un Vācijā.
Nozīmīgi procesi
Pasaulē ir vairāki dienesti, kas ar to nodarbojas. Piemēram, ASV eksistē iestāde, ko sauc Kosmisko laikapstākļu prognozēšanas centrs (Space Weather Prediction Center), vai Starptautiskā Kosmisko laikapstākļu koordinēšanas grupa (International Space Weather Coordination Group). Izklausās nopietni. Tādas respektablas institūcijas ziemeļblāzmas prognozēšanai? Laikam jau ziemeļblāzma vien te nebūs pie vainas…
Ziemeļblāzma ir tikai sekas ļoti nozīmīgiem procesiem uz Saules. Arī parādībai, ko sauc par Saules vēju.
Mierīgos apstākļos Saule katru sekundi raida kosmosā apmēram vienu miljonu tonnu vielas. Pamatā tie ir dažādu ķīmisko elementu joni. Visvairāk saule izmet ūdeņraža un hēlija atomu jonus, bet ne tikai – arī virkni smagāku atomu jonus. Te ir vērts paskaidrot, ka jons ir tas pats atoms, tikai no tā ir atrauti visi vai gandrīz visi atomu veidojošie elektroni. Turklāt šī vielu izmete notiek ar milzīgu ātrumu, sasniedzot pat piecus simtus kilometru sekundē!
Lai arī Saules vējš pastāv, kopš izveidojās Saule (pirms 4,6 miljardiem gadu), fakts, ka no tās milzīgā ātrumā tiek izmests ļoti liels vielas daudzums, kļuva zināms relatīvi nesen. Tas notika tikai 1957. gadā, kad Saules ietekmi uz Zemes procesiem ar Saules vēja eksistenci piedāvāja skaidrot britu fiziķis un astronoms Jūdžins Pārkers. Un, kā jau tas zinātnē notiek ne tik reti, sākotnēji viņa raksts, kas tagad ir kļuvis par nozares klasiku, ļoti prestižā zinātniskā žurnālā pēc divu recenzentu vienbalsīga ieteikuma tika noraidīts kā nepārliecinošs un nepietiekami pamatots. Bet pēc autora sarakstes ar redakciju un trešā recenzenta kā "šķīrējtiesneša" pieaicināšanas raksts tomēr tika nopublicēts. Sākās Saules vēja nopietna izpēte.
Lielākie iebildumi saistījās ar to, ka nebija un zināmā mērā joprojām nav viennozīmīgi skaidrs, kā tik liels vielas daudzums no Saules var tikt raidīts kosmosā. Kā tiek pārvarēts Saules gravitācijas pievilkšanas spēks? Piemēram, uz Zemes, kuru ieskauj atmosfēra, Zemes gravitācijas lauks to labi notur, un Zeme atmosfēru nezaudē.
Tomēr ar Sauli ir citādi
Saules virsmas temperatūra ir četri, pieci tūkstoši Celsija grādu. Bet Saules atmosfēras temperatūra var sasniegt miljons grādu! Kādēļ tā, par to zinātnieki vēl strīdas, un pastāv vairākas atšķirīgas teorijas. Taču neatkarīgi no teorijām fakts, ka gāzes temperatūra Saules atmosfērā ir neparasti augsta, nemainās. Bet augsta temperatūra nozīmē ļoti lielu daļiņu kustības ātrumu. Šis ātrums ir pietiekams, lai joni varētu aizlidot kosmosā, radot Saules vēju.
Dažas dienas ceļojis kosmosā, Saules vējš sasniedz Zemi. Būtu kā šausmu filmā, ja šie joni jeb Saules vējš tiešā veidā appūstu uz Zemes dzīvojošos – gan dzīvniekus, gan cilvēkus, gan arī augus. Tā vienkārši visu dzīvo uz Zemes iznīcinot… Taču, par laimi mums, ap Zemi eksistē magnētiskais lauks, un šie joni jeb elektriski lādētās daļiņas Zemes magnētiskajā laukā noliecas un tiek virzītas Zemes polu virzienā. Starp citu, ne visām Saules sistēmas planētām ir magnētiskais lauks. Piemēram, mūsu tuvākajām kaimiņplanētām – Marsam un Venerai – tāda nav.
Pateicoties lādēto daļiņu virzībai polu virzienā, arī ziemeļblāzma vislabāk ir redzama Zemes polārajos apgabalos. Skatoties lielos mērogos, mēs Latvijā ziemeļpolam atrodamies daudz tuvāk nekā ekvatoram. Tādēļ arī ziemeļblāzmu pie mums ieraudzīt nav neiespējami.
Tātad, noliecoties Zemes magnētiskajā laukā, Saules vējš Zemes polu tuvumā nonāk saskarē ar Zemes atmosfēru. To, kā zināms, pamatā veido divas gāzes – skābeklis un slāpeklis. Ziemeļblāzmas (dienvidu puslodē dzīvojošie to dēvē par dienvidu gaismu) zaļo un sārto krāsu rada Saules vēja mijiedarbība ar skābekļa molekulām Zemes atmosfērā. Retāk novērojamā zilā un violetā krāsa rodas no mijiedarbības ar Zemes atmosfēras slāpekli.
Saules aktivitāte un līdz ar to Saules vējš no gada uz gadu mainās. Šo izmaiņu cikls ir 11 gadu garš. Tātad liela Saules aktivitāte un daudz ziemeļblāzmu atkārtojas ik pēc šiem 11 gadiem.
Kā ir šobrīd? Vai mēs varam cerēt bieži novērot ziemeļblāzmu?
Saules pētnieki zina, ka Saules aktivitātes pēdējais minimums bija 2019. gada decembrī. Nākamais sagaidāms 2030. gadā. Tātad šobrīd nav tālu Saules aktivitātes maksimums, un ir īstais laiks skaidrās naktīs pavērot debesis ziemeļu pusē, vai gadījumā tur nelaistās ziemeļblāzma? Iepriekš speciālisti paredzēja, ka šajā Saules ciklā tā savas aktivitātes maksimumu varētu sasniegt 2025. gadā, bet tagad tiek pieļauts, ka tas varētu notikt jau šā gada beigās. Tātad šobrīd.
Taču Saules aktivitāte mainās ne tikai šajos samērā garajos 11 gadu ciklos. Uz Saules ik pa brīdim notiek īslaicīgi, taču ļoti stipri Saules aktivitātes pieaugumi. Tos sauc par Saules uzliesmojumiem vai – īpaši lielas aktivitātes gadījumā – par koronārās (Saules vainaga – koronas) masas izvirdumiem. Cilvēkiem uz Zemes tie var radīt ne tikai skaistas ziemeļblāzmas, bet arī daudz dramatiskākus efektus. Šie uzliesmojumi uz Saules notiek relatīvi nelielos apgabalos. Parasti tas ir Saules plankumu tuvumā. Tie ir apgabali uz Saules virsmas ar samazinātu magnētisko aktivitāti un nedaudz zemāku virsmas temperatūru. Saules plankumus astronomi novērojuši jau ļoti sen, sākot no Senās Ķīnas laikiem, bet īpaši aktīvi tas darīts, izgudrojot teleskopu. Piemēram, Saules plankumus aktīvi ir pētījuši gan Galileo Galilejs, gan Tiho Brāhe. Saules plankumi pastāv no dažām dienām līdz dažām nedēļām. Saules masas izvirdumi parasti notiek šo plankumu tuvumā. Tā kā Saules plankumi ir lokāli, tad izvirduma brīdī tie var būt vērsti gan virzienā uz Zemi, gan prom no tās.
Ja tie ir vērsti pret Zemi, varam sagaidīt ekstremāli lielu daļiņu plūsmu, kas no šā izvirduma nonāk uz Zemes.
Viens šāds ļoti dramatisks efekts notika 1859. gadā, kas vēsturē iegājis ar nosaukumu – Keringtonas notikums. To izraisīja neparasti spēcīgs Saules uzliesmojums ar milzīgu lādētu daļiņu izmešanu no Saules virsmas noteikta apgabala, kas uzliesmojuma brīdī bija vērsts virzienā uz Zemi. Lādētajām daļiņām sasniedzot Zemi, izraisījās tik spēcīga magnētiskā vētra, ka tas izmainīja Zemes magnētisko lauku. Tika traucēta telegrāfa darbība. Bijis pat tā, ka telegrāfa operatori no savām iekārtām saņēmuši elektrības triecienus, it kā būtu pieskārušies kailiem vadiem.
Pat negribas domāt, kas notiktu mūsdienās, sarežģīto tehnoloģiju pasaulē, ja kaut kas tāds atkārtotos tagad. Par laimi, tik spēcīgi Saules uzliesmojumi kopš tā laika nav vēroti. Glābj arī tas, ka mūsdienās, novērojot teleskopos Saules neparastu aktivitāti, mums ir pāris dienu laika sagatavoties, kamēr lādētās daļiņas no Saules sasniegs Zemi.
Taču šādas magnētiskās vētras, lai arī vājākas, notiek visu laiku. Tā 1989. gadā Kanādā Saules vētras dēļ uz laiku pārtrūka elektroenerģijas padeve, jo tika traucēta elektropārvades līniju un transformatoru darbība. Lai par to varētu laikus brīdināt, ir izveidoti sākumā pieminētie kosmisko laikapstākļu novērošanas centri.
Jāpiebilst, ka mazāk dramatiski, bet tāpat ļoti nepatīkami sakaru un elektronisko iekārtu darbības traucējumi magnētisko vētru dēļ nav tik liels retums. Tā ir mūsu ikdiena.
Saules uzliesmojumi un to radītās magnētiskās vētras var ietekmēt arī cilvēku pašsajūtu. Ārsti uzskata, ka magnētiskās vētras uz Zemes var izraisīt galvassāpes, sliktu dūšu, locītavu sāpes un bezmiegu.
Lūk, tādi tie vēji un tādas tās vētras, kas pūš no Saules!
Profesora Auziņa zinātnes sleja
