Energetické sítě a satelity jsou více ohroženy extrémními slunečními bouřemi, než jsme si mysleli
Jak nebezpečné jsou sluneční bouře? Vědci se domnívají, že událost Carrington byla jednou z nejsilnějších, která kdy zasáhla Zemi. Také se domnívají, že silné bouře se dějí pouze každých pár století. Nová studie ale říká, že můžeme očekávat více stejně silných bouří a častěji.
The Akce Carrington byl masivní výron koronální hmoty (CME), který zasáhl Zemi 1. a 2. září 1859. CME, které mocně narážejí do zemské magnetosféry, deformují ji a způsobují polární záře v nízkých zeměpisných šířkách. Sluneční bouře z roku 1859, jak je také známo, také způsobila selhání telegrafů po celém světě. Je to známá, dobře prostudovaná a dobře zdokumentovaná událost.
Ale většina toho, co o té bouři víme, pochází z pozorování a zpráv ze západní polokoule. V nové studii zveřejněné v časopise American Geophysical Union Vesmírné počasí , vědci vyrazili shromáždit zprávy a pozorování z celého světa, aby se pokusili vykreslit úplnější obrázek bouře.
Slunce s obrovským výronem koronální hmoty. Magnetické siločáry Slunce obvykle obsahují plazmu, ale někdy se čáry zlomí a plazma je vyvrženo. Obrazový kredit: NASA
Hlavním autorem studie je Hisashi Hayakawa, astrofyzik z Ósacké univerzity v japonské Ósace a Rutherford Appleton Laboratory ve Spojeném království. V tisková zpráva Hayakawa řekl: „Událost v Carringtonu byla považována za nejhorší scénář pro události vesmírného počasí proti moderní civilizaci… ale pokud k nim dojde několikrát za století, musíme přehodnotit, jak se připravit a zmírnit takové vesmírné počasí. nebezpečí.'
Během výronu koronální hmoty je z vnější atmosféry Slunce, neboli koróny, emitována masivní kapka plazmy. Často jim předcházejí sluneční erupce a jsou spojeny se skupinami slunečních skvrn v aktivních oblastech povrchu Slunce. Plazma je obvykle zachyceno slunečním magnetismem, ale když se magnetické siločáry přeruší, plazma může uniknout.
Náš moderní svět je vůči těmto bouřím mnohem zranitelnější než svět z roku 1859. Magnetické bouře takové velikosti způsobují zmatek s našimi satelity, rozvodnými sítěmi, komunikací a čímkoli dalším, co závisí na elektromagnetických vlnách. Hayakawa a jeho tým chtěli vědět, jestli opravdu rozumíme tomu, jak časté a silné tyto bouře jsou.
Tým vědců zorganizoval mezinárodní spolupráci s cílem shromáždit více údajů o bouři z roku 1859. Cítili, že protože většina dat a pozorování pocházela ze západní polokoule, může být v našem chápání bouře mezera. Shromáždili historická pozorování a údaje o polárních zářích, které bouře způsobila z východní polokoule a Pyrenejského poloostrova.
Tým také sbíral zprávy z novin v Portugalsku, Španělsku, Austrálii, Novém Zélandu, Mexiku a Brazílii. Získali také pozorování polárních září bouře z ruské centrální observatoře a z japonských deníků. Ze západu měli data z více novin, vědeckých časopisů a dokonce i lodních deníků. Poté oba soubory zpráv porovnali.
Dalším zdrojem byly nepublikované kresby vytvořené evropskými astronomy během bouře. Tyto kresby umožnily vědcům zjistit, kde bouře na povrchu Slunce vznikla, a sledovat sluneční skvrnu, jak rostla a zmenšovala se.
Tyto kresby vytvořil Richard Carrington, amatérský anglický astronom, po kterém je Carringtonská událost pojmenována. Jeho pozorování pomohla ukázat existenci slunečních erupcí. Horní kresba je celý sluneční disk a spodní je sluneční skvrna, která vytvořila nejsilnější záblesky bílého světla. Tyto výkresy jsou převrácené od originálů. Obrazový kredit: Royal Astronomical Society.
co našli?
Jejich práce ukazuje, že událost Carrington není tak jedinečná, jak jsme si mysleli.
Autoři se domnívají, že sluneční skvrny, které zplodily sluneční bouři v roce 1859 1. a 2. září, spustily několik dalších výbuchů. K těmto výbuchům došlo od začátku srpna do začátku října a koncem srpna došlo ke sluneční bouři. Pozdní srpnová bouře se podle výzkumníků odehrála kolem 27. srpna 1859. Vyslala samostatné CME dostatečně silné, aby dopadly na magnetické pole Země. Také si myslí, že bouře z 27. srpna přispěla k tomu, že událost Carrington dosáhla takové intenzity, jakou dosáhla.
Po rekonstrukci veškeré této aktivity autoři porovnali Carringtonskou událost s jinými bouřemi v letech 1872, 1909, 1921 a 1989. Zjistili, že dvě z nich – v letech 1872 a 1921 – byly srovnatelné s touto událostí. Bouře v roce 1989 ale způsobila masivní výpadky elektřiny v kanadském Quebecu. Vědci logicky dospěli k závěru, že Carringtonská událost nebyla jedinečnou, silnou bouří, jak si myslíme.
Podle Hayakawy je důsledek jasný. 'Zatímco bouře v roce 1859 byla určitě jednou z nejextrémnějších událostí, zdá se, že je to v nejlepším případě srovnatelné s bouří z roku 1872 a bouří z roku 1921, pokud jde o její intenzitu,' řekl. 'Takže událost v Carringtonu již není něčím jedinečným.' Tato skutečnost může vyžadovat, abychom přehodnotili četnost výskytu tohoto druhu ‚nejhoršího scénáře‘ událostí vesmírného počasí.“
Jsme stále více zranitelnější vůči těmto výronům koronální hmoty. Víme mnohem více o jejich zdroji, frekvenci a jejich účincích než v roce 1859. Jsme ale připravenější?
Většina příprav na sluneční bouře zatím spočívá v přesné předpovědi. Vědět, kdy se blíží, umožňuje všem, od astronautů Mezinárodní vesmírné stanice až po zařízení pro přenos energie reagovat.
Existuje celá řada způsobů, jak chránit věci, jako jsou přenosová vedení před intenzivními slunečními bouřemi. Pomoci by mohly kondenzátorové banky, Faradayovy klece a speciální tlumicí zařízení. Ale žádný z nich není dokonalým řešením, a jeden studie 2017 navrhl, že by to mohlo stát až 30 miliard dolarů jen na ochranu rozvodné sítě v USA.
ESA zvažuje LaGrangeovu misi, která by nás včas upozornila na nebezpečné CME. Obrazový kredit: ESA/A. Pekař, CC BY-SA 3.0 IGO
Někteří vědci vznesli myšlenku a masivní magnetický štít mezi Zemí a Sluncem. Štít umístěný v LaGrangeově bodu 1 Země-Slunce by nabízel stejný typ ochrany, jaký již poskytuje magnetické pole Země, ale více. Ale to je v tuto chvíli jen nápad.
Mezitím je nejlepší vědět, kdy se blíží bouřka, a vypnout energetický systém v naději, že se škody minimalizují. Budoucí mise jako např Mise ESA LaGrange s tím může pomoci. Pokud jde o satelity a komunikační systémy, jejich ochrana je nedokončená práce a zdá se, že zatím nikdo nezná odpověď.
Více:
- Výzkumný papír: Časový a prostorový vývoj velké skupiny slunečních skvrn a velké polární bouře kolem události Carrington v roce 1859
- Tisková zpráva: Extrémní sluneční bouře mohou být častější, než se dříve myslelo
- Zpráva: Ochrana americké elektrické sítě proti slunečnímu geomagnetickému rušení
- Vesmír dnes: Nová studie navrhuje pro Zemi obrovský štít proti slunečním erupcím založeným na vesmíru