Karel Kudela sa narodil 5. septembra 1946 v Ostrave, v košickom Ústave experimentálnej fyziky SAV pôsobí od roku 1971. Ako doktorand si vybral za tému dizertačnej práce energetické kozmické častice a tejto téme zostal verný po celý život. V súčasnosti sa zaoberá najmä galaktickým kozmickým žiarením, slnečnými časticami a radiačnými pásmi Zeme.

Kudela s veľkou radosťou spomína na ľudí, ktorí sa jeho ocenenia, bohužiaľ, nedožili. Ide o vedcov, ktorí sa v podstatnej miere zaslúžili o rozvoj kozmickej fyziky v Košiciach: prvý riaditeľ ÚEF SAV prof. Juraj Dubinský (1914 - 1994), Dr. Ladislav Just, CSc. (1946 - 2004) a Ing. Jozef Rojko, CSc. (1934 - 2011).

„Prvý z nich ma prijal v roku 1971 do zamestnania, s druhým a tretím menovaným som veľmi rád spolupracoval.“

Ako vzniká polárna žiara?

Pre mnohých ľudí je kozmické žiarenie pojmom odťažitým, nesúvisiacim so Zemou. Opak je pravdou. Je to veľmi vplyvný fenomén.

„Môžeme ho niekedy využiť ako tzv. varovania pri zmene fyzikálneho stavu vonkajšieho prostredia, ktoré môže negatívne ovplyvniť funkčnosť a spoľahlivosť technologických systémov. Častice kozmického žiarenia, ktoré preniknú do atmosféry, spôsobujú zmeny stavu ionosféry, ktorá je dôležitá pre šírenie elektromagnetických vĺn. To sa prejevuje v navigačných systémoch, napr. GPS.

Dôležitým pojmom je magnetické pole Zeme, resp. magnetosféra, siahajúca ďaleko do vesmíru. V nej dochádza k mnohým procesom, medzi ne patrí tzv. magnetická búrka. Tá mení štruktúru celej magnetosféry, počnúc radiačnými pásmi, končiac ionosférou a hornou vrstvou atmosféry. Viditeľnými znakmi magnetickej búrky sú polárne žiary, známe ako aurora borealis, resp. aurora australis (severná, resp. južná polárna žiara - pozn. red.), pričom pri veľmi silných búrkach ich je možné okrem polárnych oblastí vidieť aj nad USA alebo južnou Európou.

Kozmické žiarenie je len jedným z prvkov dôležitých pre tzv. kozmické počasie. Efekty kozmického počasia sú viaceré. V roku 1989 spôsobili napríklad výpadok elektrickej rozvodnej siete v Kanade.“

Tento výpadok súvisí s magnetickými búrkami. „Poruchy v spomínaných systémoch sú spôsobené elektromagnetickou indukciou. Magnetická búrka znamená zmenu magnetického poľa Zeme.“

Žiarenie upozorňuje na zmeny

Slnko je doplnkovým zdrojom kozmického žiarenia. Jeho stabilnou zložkou je galaktické kozmické žiarenie.
K pozitívnym aspektom kozmického žiarenia patria procesy, ktoré upozorňujú na zmeny v kozmickom počasí.

„Predstavte si, že z meracej stanice v Južnej Amerike dostanete údaje, že práve tam sa nachádza v atmosfére iný počet častíc, než zo stanice na Lomnickom štíte. Vtedy dochádza k anizotropii a vy už viete, že v medziplanetárnom priestore došlo k poruche. Sú to tzv. coronal mass ejections, výrony koronálnej hmoty.“

Kozmické žiarenie môže byť teda aj jedným z prekurzorov, upozorňujúcich na možnú zmenu magnetického poľa Zeme, pretože rýchlosť jeho častíc je podstatne vyššia než rýchlosť šírenia koronálnej hmoty, ktorá neskôr môže spôsobiť geomagnetickú búrku.

„Pri slnečnej erupcii dochádza k uvoľneniu obrovského množstva energie vo forme plazmy, elektromagnetického vlnenia a korpuskulárnych častíc. Keď častice prichádzajú k Zemi, spôsobujú poruchy na mnohých družiciach.“

Objavili ho pred 100 rokmi

Kozmické žiarenie, aj keď je ho málo, dosahuje také energie, o akých sa pozemným urýchľovačom častíc ani nesníva. Ide o energie o 4 – 5 rádov vyššie. Budúci rok ubehne sto rokov od objavu kozmického žiarenia.

„Primárne kozmické žiarenie tvoria hlavne protóny a ťažšie jadrá vysokých energií urýchlené za atmosférou. To následne produkuje sekundárne častice v atmosfére, ktoré sa merajú napr. na Lomnickom štíte v laboratóriu oddelenia kozmickej fyziky košického ústavu. Žiarenie pomohlo objaviť elementárne častice. Rovnako je špecifickým informátorom o procesoch prebiehajúcich medzi miestom jeho urýchlenia a detektorom, takpovediac druhým kanálom informácie o procesoch prebiehajúcich v kozme, doplňujúcim merania elektromagnetického vlnenia, ktorým sa zaoberajú hlavne astrofyzici a astronómovia.“

Otázkou zostáva, kde a akým spôsobom sú častice do extrémnych energií urýchľované. „Pozemné stanice sú určené na meranie spŕšky sekundárnych častíc zdola, ale v príprave je aj experiment, ktorý by mal prúdenie častíc merať zhora, čiže z vesmíru. Ide o projekt s veľkým zorným poľom. Jediný záber na mrak takýchto častíc môže dosiahnuť aj rozlohy Slovenska.“

Závidieť mohli aj Američania

V minulosti výskum kozmického žiarenia a jeho meranie družicami v bývalom Sovietskom zväze pomohol po roku 1989 nadviazať spoluprácu SAV s americkými vedeckými inštitúciami.

„Američania nemali k dispozícii dáta z ruských družíc, na ktorých sme sa experimentálne podieľali meraním energetických častíc v období pred rokom 1989. V príprave bol významný projekt Interball. My sme im dáta poskytli a porovnanie s dátami iných družíc s ich účasťou predstavovalo výborný základ pre ďalší spoločný výskum,“ upozorňuje K. Kudela na dôležitosť starších výsledkov.

V súčasnosti Oddelenie kozmickej fyziky participuje v popularizácii týchto tém na verejnosti, no aktívne sa podieľa aj v kozmickom programe.

Na stránke space.saske.sk je možné nájsť podrobný opis prístrojov, ktoré sa vo vesmírnych družiciach používajú. Patrí tam aj Štefánik Dosimetry, aplikovaný pri misii Ivana Bellu v roku 1999. Rovnako je potrebné spomenúť Spectrum-R v družici Radioastron, vypustenej na obežnú dráhu 18. júla 2011.

Lomnický štít boduje

Veľký význam má neutrónový monitor na Lomnickom štíte, merajúci kozmické žiarenie s vysokou štatistikou od roku 1981. Dôležitým výsledkom bolo napr. prvé pozemné meranie slnečných neutrónov počas slnečnej erupcie v júni 1982. Tento výsledok bol súčasne ohlásený na stanici Jungfraujoch vo Švajčiarsku a na Lomnickom štíte.

„Neutrónový monitor zaznamenáva počet sekundárnych nukleónov od primárneho kozmického žiarenia, z čoho je možné usudzovať na zmeny toku primárnych kozmických častíc za atmosférou. Pozemná meracia stanica na Lomnickom štíte má vo svete dôležité postavenie a v rebríčku podľa početnosti impulzov, čo udáva štatistickú presnosť, je na jednom z popredných miest vo svetovom meradle.“

V budúcnosti by chceli vedci z košického oddelenia kozmickej fyziky ÚEF SAV zapracovať na zlepšení družicového i pozemného merania.

„Družicové meranie najnovšie prebieha na Spectrum-R a pozemné už tradične zabezpečuje stanica na Lomnickom štíte.“ Názov „kozmické počasie“ označuje K. Kudela ako dobrý pre medializáciu, pritom vo fyzike nejde o nič fundamentálne nové.“

Predtým sa používal viac pojem slnečno-zemská fyzika.

„Študujeme fyzikálne procesy prebiehajúce v kozmickej plazme, v ktorých energetické kozmické častice alebo sú prostriedkom ich diaľkového prieskumu, alebo sa priamo zúčastňujú na ich rozvoji. Systémový prístup k štúdiu vplyvov vonkajších fyzikálnych podmienok na technologické systémy si vyžiadal rozvoj nových technológií. A tu má aj kozmické žiarenie, ako aj kozmické častice nižších energií, ktoré je potrebné merať v kozme na družiciach a medziplanetárnych sondách, svoje miesto,“ uzatvára Karel Kudela.

Najdôležitejšie správy z východu Slovenska čítajte na Korzar.sme.sk.