MOSKVA, 26. prosince – RIA Novosti. Supervzplanutí na Slunci v roce 774 n. l. se ukázalo být několikrát silnější než předchozí držitel rekordu, „Carringtonova událost“ z roku 1859, schopná zničit všechna elektronická zařízení a elektrické sítě na Zemi, říkají astronomové v článku zveřejněném v Digitální knihovna Cornell University.

Slunce pravidelně zažívá erupce – výbušné epizody uvolňování energie ve formě viditelného světla, tepla a rentgenového záření. Předpokládá se, že k nejsilnějšímu propuknutí došlo v roce 1859 během takzvané „Carringtonské události“. Během této silné exploze se uvolnilo přibližně 10 yottojoulů (10 až 25. mocnina), což je 20krát více energie než energie uvolněná při pádu meteoritu, který zničil dinosaury a mořské plazy.

Adrian Melott z University of Kansas v Lawrence (USA) a jeho kolega Brian Thomas z Washburn University v Topeka (USA) studovali „super erupci“ na Slunci v 8. století našeho letopočtu, jejíž stopy byly nedávno nalezeny v růstových prstencích Japonské cedry.

Jak poznamenali vědci, kteří objevili starověkou erupci, japonští fyzici pod vedením Fusa Miyake z Nagoyské univerzity (Japonsko) ji považovali za takzvanou „super erupci“, jejíž síla převyšovala všechny známé výbuchy sluneční aktivity o několik řádů. velikost.

Někteří astronomové o tomto scénáři pochybovali. Podle jejich názoru nelze toto propuknutí vysvětlit neobvykle silným výronem plazmatu na Slunce a jeho příčina spočívá v jiných kosmických nebo přírodních katastrofách.

Melott a Thomas testovali obě hypotézy pokusem spočítat přesné množství energie, které se mohlo uvolnit během supervzplanutí v roce 774.

Za tímto účelem vědci vypočítali podíl radioaktivního uhlíku-14 v růstových prstencích cedrů a určili množství energie, které vypuknutí přineslo na Zemi. Astronomové se poté pokusili vypočítat energii vyvržení na samotném Slunci změnou oblasti vzplanutí a zlomku jeho hmoty, která dosáhla naší planety.

Ukázalo se, že síla vzplanutí byla o dva řády nižší než maximální hodnoty předpovídané jejich kolegy. To však nezbavuje událost 774 jejího statusu „superflare“. Podle výpočtů výzkumníků uvolnilo Slunce během záblesku 774 asi 200 yottojoulů (2 * 10 až 26. mocnina) energie, což je 20krát silnější než Carringtonova událost.

Podobné kataklyzma by dnes vedlo nejen ke zničení elektroniky na palubách satelitů a povrchu Země, ale také ke vzniku dalších anomálií. Podíl ozonu na hranicích stratosféry a troposféry by se tak v prvních měsících po vypuknutí epidemie snížil o 20 % a zůstal by nízký po několik let.

Podle Melotta a Thomase by to vedlo ke zhoršení zdravotního stavu rostlin a zvířat po celém světě a zvýšení výskytu rakoviny kůže. Hromadné vymírání flóry a fauny je však nepravděpodobné, což přidává další argument ve prospěch realističnosti takových ohnisek.

Podle autorů článku se takové „supervzplanutí“ může objevit jednou za 1250 let, což zdůrazňuje důležitost pozorování „zdraví“ Slunce vzhledem k jejich katastrofálním důsledkům pro infrastrukturu moderní civilizace.

Někdy se nazývá komplex událostí, který zahrnuje jak geomagnetickou bouři, tak silné aktivní jevy na Slunci, které ji způsobily „Událost Carrington“ nebo podle anglické literatury, "sluneční superbouře"(angl. Solar Superstorm).

Od 28. srpna do 2. září byly na Slunci pozorovány četné sluneční skvrny a erupce. Hned po poledni 1. září pozoroval britský astronom Richard Carrington největší erupci, která způsobila velký výron koronální hmoty. Spěchal k Zemi a dosáhl k ní za 18 hodin, což je velmi rychle, protože tuto vzdálenost obvykle urazí vyvržení za 3-4 dny. Vyhození se pohybovalo tak rychle, protože předchozí vyhození mu uvolnilo cestu.

Ve dnech 1. až 2. září začala největší geomagnetická bouře v zaznamenané historii, která způsobila selhání telegrafních systémů v celé Evropě a Severní Americe. Polární záře byly pozorovány po celém světě, dokonce i nad Karibikem; Zajímavé také je, že nad Skalistými horami byly tak jasné, že záře probudila zlatokopy, kteří začali připravovat snídani v domnění, že je ráno. Podle prvních odhadů dosáhl Dst index geomagnetické aktivity (anglicky: Disturbance Storm Time Index) během bouře −1760 nT. Extrapolace dostupných měření indexu Dst na oblast extrémních bouří ukazuje, že bouře s Dst = −1760 nT se na Zemi nevyskytují více než 1 bouře za 500 let. Je však třeba poznamenat, že ve vědecké literatuře existují závažné argumenty, že kvůli metodologickým problémům při analýze dat před půldruhým stoletím byl odhad Dst = −1760 nT nadhodnocen a velikost bouře byla ne více než -900 nT.

viz také

Poznámky

Video k tématu

Odkazy

• Super sluneční erupce, Trudy E. Bell a Dr. Tony Phillips, 6. května 2008, Science@NASA
• Upozornění na vesmírnou bouři: 90 sekund od katastrofy, New Scientist, 23. března 2009 od Michaela Brookse, přístup z 28. března 2009.

Sluneční superbouře z roku 1859 5. září 2015

před 156 lety 2. září Obří sluneční koronální výron hmoty zasáhl magnetické pole Země. Turisté ve Skalistých horách se probudili uprostřed noci a mysleli si, že svítá. Ve skutečnosti byl horizont osvětlen nejjasnějšími severními světly.

Na Kubě lidé čtou ranní noviny pod načervenalým světlem polárních světel. Nabité částice bombardovaly Zemi tak energicky, že změnily chemické složení polárního ledu. Magnetická bouře trvala celý den. „Viktoriánský internet“ – telegraf – byl zcela zakázán. Magnetometry po celém světě zaznamenávaly silné poruchy magnetického pole planety déle než týden. Důvodem toho všeho byla neuvěřitelná sluneční erupce, kterou den předtím zaznamenal britský astronom. Richard Carrington.
V roce 1859 astronom Richard Carrington, podle jehož jména byl incident později přezdíván, objevil na Slunci podivné skvrny. Obrovské ztmavnutí na jeho povrchu mělo neuvěřitelnou velikost a pár hodin po objevu se staly viditelné pouhým okem.

Po krátké době se tyto skvrny proměnily ve dvě obrovské koule, které dokonce na chvíli zastínily Slunce, a pak zmizely. Carrington navrhl, že na povrchu naší hvězdy došlo ke dvěma obrovským slunečním erupcím, dvěma mega výbuchům, a nemýlil se.

Po 17 hodinách se noc nad Amerikou stala dnem – bylo to světlo se zelenými a karmínovými záblesky světla. Zdálo se, jako by města hořela. Záři nad svými hlavami pozorovali dokonce i obyvatelé Kuby, Jamajky a Havajských ostrovů, kteří nikdy nic podobného neviděli.

V celé Severní Americe náhle vypadla elektřina, shořelo veškeré telegrafní zařízení a selhaly všechny ostatní elektrické spotřebiče. První magnetometry, kterých bylo v té době jen pár, se zvrhly a pak okamžitě selhaly. Z přístrojů létaly jiskry, štípaly telegrafisty a zapalovaly papír. Fenomén podzimní noci v roce 1859 navždy zůstal v historii jako první masivní plazmový dopad a byl nazýván Carringtonovou událostí.

Co když se to stane v naší době?

Sluneční erupce vznikají v důsledku míšení plynů. Někdy je svítidlo vystřelí do vesmíru. Z povrchu vycházejí desítky miliard tun horké plazmy. Tyto kyklopské shluky se řítí k Zemi rychlostí milionů kilometrů za hodinu. Cestou také zrychlování. Náraz je pohlcen magnetickým polem planety.

Zpočátku budou lidé moci pozorovat světlo podobné tomu polárnímu, ale mnohonásobně jasnější. Pak selžou všechny napájecí systémy a transformátory. Nejzranitelnějšími prvky jsou transformátory. Rychle se přehřejí a roztaví. Odborníci odhadují, že jen ve Spojených státech shoří 300 klíčových transformátorů do 90 sekund od dopadu. A více než 130 milionů lidí zůstane bez elektřiny.

Nikdo nezemře a následky slunečního útoku se hned tak nedostaví. Pitná voda ale přestane téct, čerpací stanice se zavřou a ropovody a plynovody přestanou fungovat. Autonomní napájecí systémy v nemocnicích budou fungovat tři dny, pak se zastaví. Systém chlazení a skladování potravin selže. V důsledku toho odborníci odhadují, že do jednoho roku zemřou miliony lidí na nepřímé důsledky ekonomické paralýzy.

K podobné magnetické bouři došlo v roce 1859. Pak se ale průmysl teprve začal rozvíjet, a proto svět neutrpěl velké ztráty. Lidstvo je nyní zranitelnější. Stačí si připomenout následky jedné ze slabších bouří: v roce 1989 uvrhla skromná sluneční bouře kanadskou provincii Quebec do temnoty a nechala na 9 hodin bez elektřiny 6 milionů lidí.

Plazmový náboj může vést k nejhorším následkům. Proč ale bude trvat tolik let, než se zotaví? Experti NASA říkají, že celá podstata je v transformátorech: nelze je opravit, lze je pouze vyměnit a zároveň budou paralyzovány továrny, kde se vyrábějí. Proto bude proces obnovy velmi pomalý.

"Následky náhlé sluneční bouře jsou srovnatelné s jadernou válkou nebo pádem obřího asteroidu na Zemi“, – mluví profesor Daniel Baker, Expert na vesmírné počasí z University of Colorado v Boulderu a vedoucí výboru NAS odpovědného za přípravu zprávy.

"Pokud dojde k události podobné té, která se stala na podzim roku 1859, pak ji možná nepřežijeme“, – mluví James L. Green, spoluředitel NASA a specialista na magnetosféru.

"Je tu další nebezpečí,- mluví Daniel Baker, - tzv. rolling blackouts. Energetické sítě napříč kontinenty jsou propojeny. A ztráta byť jen jednoho uzlu bude mít za následek kaskádu nehod. Například v roce 2006 banální odstavení jednoho z elektrických vedení v Německu způsobilo sérii poškození transformoven v celé Evropě. Ve Francii sedělo pět milionů lidí dvě hodiny bez proudu".

"Pak v roce 1859 mělo lidstvo prostě štěstí, protože nedosáhlo vysoké technologické úrovně,- mluví James Green. - Nyní, pokud by se něco takového stalo, by obnovení zničené světové infrastruktury trvalo nejméně deset let. A biliony dolarů".

Mimochodem, k záblesku takové síly na Slunci došlo naposledy před několika lety -

Opakování masivní sluneční bouře z roku 1859 by se mohlo stát „kosmickou Katrinou“, která způsobila miliardy dolarů škody na satelitech, energetických sítích a radiokomunikačních systémech.

28. srpna 1859, jakmile na amerických kontinentech padla noc, všude začaly zářit přízračné odrazy polární záře. Bylo to, jako by jasné plátno zakrylo celou oblohu od Maine až po východní cíp Floridy. Obyvatelé Kuby sledovali záři přímo nad jejich hlavami. V lodních denících lodí poblíž rovníku se přitom objevily záznamy o jistém karmínovém světle, dosahujícím do poloviny zenitu. Mnoho lidí mělo pocit, jako by jejich město hořelo. Hodnoty vědeckých přístrojů po celém světě, které zaznamenávaly nepatrné změny zemského magnetického pole, byly mimo přijatelné měřítko; V telegrafních systémech došlo k velkému přepětí. Celý následující den pracovali telegrafisté v Baltimoru od osmi ráno do deseti večer na přenosu tištěného textu, který obsahoval pouze čtyři sta slov.

ZÁKLADNÍ BODY

Sluneční bouře z roku 1859 byla nejsilnější, jaká kdy byla zaznamenána. Polární záře osvětlovaly celou oblohu až na jih ke karibským ostrovům, střelky magnetických kompasů se točily jako šílené, telegrafní systémy byly mimo provoz.
Podle analýzy vrstev ledové kůry k takové emisi částic ze Slunce dochází pouze jednou za 500 let. Avšak i méně silné sluneční bouře, ke kterým dochází jednou za 50 let, by mohly spálit umělé vesmírné satelity, způsobit velké rušení rozhlasového vysílání a způsobit globální výpadek proudu.
Vysoké náklady na škody způsobené slunečními bouřemi ospravedlňují zavedení systematického pozorování Slunce, stejně jako potřeba seriózní ochrany satelitů a pozemních energetických systémů.

ZÁKLADNÍ BODY

Hned po poledni 1. září anglický astronom Richard Carrington načrtl skupinu neobvykle velkých slunečních skvrn. Ve 23:18 byl vědec svědkem intenzivní bílé záře ze dvou směrů lokalizace slunečních skvrn. Marně se snažil upoutat pozornost kohokoli z hvězdárny na toto úžasné pětiminutové představení - osamělí astronomové jen zřídka najdou publikum, které sdílí jejich nadšení. O 17 hodin později, napříč Amerikou, druhá vlna polární záře proměnila noc v den, dokonce až na jih jako Panama. Noviny přinesly zprávy o karmínové a zelené záři. Zlatokopové ve Skalistých horách se v jednu hodinu ráno probudili a snídali v domnění, že na zatažené obloze již vyšlo Slunce. Telegrafní systémy přestaly fungovat v Evropě a Severní Americe.

OBVYKLÁ PODMÍNKY. Magnetické pole Země typicky odklání nabité částice od Slunce a vytváří magnetosféru, oblast prostoru ve tvaru kapky (zobrazeno). Ze strany Slunce se hranice této oblasti - magnetopauza - nachází ve vzdálenosti asi 60 tisíc km od naší planety.

PRVNÍ FÁZE DOPADU. Když je po vzplanutí hmota vyvržena ze sluneční koróny, tzv výrony koronální hmoty, tato oblaka plazmy značně deformují magnetosféru. V extrémních případech, při velmi silné sluneční bouři, je dokonce možné, že magnetopauza pronikne do radiačních pásů Země a zničí je.

PŘERUŠENÍ A PŘESTAVBA ČÁRY MAGNETICKÉHO POLE. Sluneční plazma má své vlastní magnetické pole a šířící se směrem k naší planetě generuje poruchy v magnetickém poli Země. Pokud je pole plazmatu nasměrováno opačným směrem než magnetické pole Země, mohou se sloučit nebo prasknout a uvolnit magnetickou energii, která urychluje nabité částice, čímž vzniká jasná polární záře a silné elektrické proudy.

VLIV PRVKŮ KORONÁLNÍ HMOTY

Zástupci médií toho dne spěchali, aby hledali specialisty, kteří by mohli vysvětlit jev, ale sami vědci pak vůbec neznali důvody vzniku takové polární záře. Meteority přicházející z vesmíru nebo odražené světlo polárních ledovců nebo jakési bílé noci ve vysokých nadmořských výškách? Byla to Velká polární záře v roce 1859, která předznamenala příchod nového vědeckého paradigmatu. Scientific American 16. října poznamenal, že „spojení mezi záblesky světla na severním pólu a elektromagnetickými silami je nyní plně vytvořeno“.

Rekonstrukce událostí, ke kterým došlo v roce 1859, částečně založená na podobných (i když energeticky slabších) událostech zaznamenaných moderními vesmírnými družicemi. UTC je univerzální souřadnicový čas, který nahradil Greenwichský čas (naproti tomu UTC je založen na atomovém čase) (1)

SLUNCE

26. srpna
Kolem 55° západní délky se na Slunci objevila velká skupina slunečních skvrn. Mohlo dojít k prvnímu výronu koronální hmoty.

(2) Výrony KORONÁLNÍ HMOTY

28. srpna
Výron koronální hmoty dosáhl Země letmým úderem - kvůli sluneční šířce jeho zdroje; magnetické pole výhozu bylo orientováno na sever.
28. srpna, 07:30 UTC
Greenwich Magnetic Observatory objevila porušení – kompresi signálu v magnetosféře

(3) BODY, KDE BYLA AURORA UPEVNĚNA

28. srpna, 22:55 UTC
Začátek hlavní fáze sluneční bouře. Velké magnetické poruchy, telegrafní poruchy a polární záře na jihu, až do 25° severní šířky
30. srpna
Dokončení geomagnetických poruch z prvního výronu koronální hmoty

(4) RENTGENOVÝ ZÁBLESK

1. září, 11:15 UTC
Astronom Richard C. Carrington si spolu s dalšími všímá bílých záblesků na Slunci; velká skupina slunečních skvrn se otočila k západní délce 12°

(5) BODY, KDE BYLA AURORA UPEVNĚNA

2. září, 05:00 UTC
Magnetické observatoře Greenwich a Kew zaznamenávají geomagnetický chaos, který bezprostředně následoval po poruchách; druhý výron koronální hmoty dosáhl Země za 17 hodin, pohyboval se rychlostí 2380 km/s, s jižní orientací magnetického pole; polární záře se objevují až na 18° severní šířky
3.–4. září
Končí hlavní fáze geomagnetické poruchy způsobené druhým výronem koronální hmoty; Rozptýlená polární záře s klesající intenzitou pokračuje.

VÁŽNÁ SLUNEČNÍ BOUŘE 1859

Od té doby provedené výzkumy umožnily tvrdit, že polární záře jsou nevyhnutelným důsledkem událostí bezprecedentní síly, ke kterým na Slunci dochází, v důsledku čehož jsou „vystřelena“ oblaka plazmy, což silně deformuje magnetické pole naší planety. . Dopad sluneční bouře z roku 1859 nebyl tak patrný jen díky tomu, že naše civilizace v té době ještě nedosáhla technologických výšin. Pokud by k takovému propuknutí došlo dnes, došlo by k mnohem většímu ničení: vyřazení vesmírných satelitů, selhání rádiové komunikace, výpadky proudu na celých kontinentech, jejichž obnovení by trvalo týdny. Zatímco bouře tohoto rozsahu je naštěstí vzácná (jednou za 500 let), k podobné události o poloviční velikosti dochází přibližně jednou za 50 let. Ta poslední, která se stala 13. listopadu 1960, vedla k poruchám v geomagnetickém pozadí naší planety a k přerušením provozu rádiových stanic. Podle přímých i nepřímých odhadů škod z takové sluneční bouře, bez potřebné přípravy na ni, může dopadnout jako hurikán nebo zemětřesení nebývalé síly.

Velká Bouře

Počet slunečních skvrn, ze kterých vystupují obří trubice magnetických siločar, přibývá a ubývá během průměrného 11letého cyklu aktivity. Současný cyklus začal v lednu 2008; Po polovině cyklu se sluneční aktivita prudce zvýší ve srovnání se současným klidem. Za předchozích 11 let bylo ze slunečního povrchu emitováno 21 tisíc vzplanutí a 13 tisíc mraků ionizovaného plynu (plazmy). K těmto jevům, souhrnně nazývaným sluneční bouře, dochází v důsledku nelítostného míšení (konvekce) plynů na Slunci. V některých případech dochází k pozemským bouřím – s tím důležitým rozdílem, že magnetická pole stahují dohromady sluneční plazmu, která řídí jejich tvar a dodává energii. Záblesky jsou obdobou lehkých bouří. Stávají se zdroji vysokoenergetických částic a intenzivního rentgenového záření, ke kterému dochází v důsledku změn magnetického pole v relativně malých (ve slunečním měřítku) měřítcích tisíců kilometrů. Takzvané výrony koronální hmoty jsou analogy pozemských hurikánů; jsou to obří magnetické bubliny o průměru asi milionu kilometrů, které vyvrhují miliardy tun plazmových mraků do vesmíru rychlostí několika milionů kilometrů za hodinu.

Většina slunečních bouří o sobě nevykazuje žádné známky - pouze polární záře tančící na obloze poblíž pólů; Tento jev není svou silou nižší než liják s hurikánovými větry. Slunce však čas od času vytvoří strašlivou bouři. Nikdo z nás, kdo žije dnes, nikdy nezažil skutečně silnou sluneční bouři, ale některé stopy, které z ní zůstaly, poskytují výzkumníkům mnoho zajímavých informací. V datech z ledové kůry Grónska a Antarktidy našel vědec Kenneth G. McCracken z Marylandské univerzity náhlé skoky v koncentraci stlačeného esteru kyseliny dusičné, které korelují se známými emisemi slunečních částic v posledních desetiletích. Dusičnanová anomálie, ztotožněná s událostmi z roku 1859, se stala nejvážnější za posledních 500 let a velmi přesně odpovídala součtu všech nejvýznamnějších slunečních bouří za posledních 40 let.

Sluneční bouře z roku 1859 se přes veškerou svou sílu nezdá kvalitativně odlišná od slabších slunečních bouří. Podařilo se nám rekonstruovat řetězec událostí minulosti. Vycházeli jsme ze současných historických odhadů a použili jsme satelitní měření mírnějších slunečních bouří v posledních desetiletích.

1. Blíží se bouřka.

Před velkou bouří v roce 1859 se na Slunci poblíž rovníku, poblíž vrcholu cyklu slunečních skvrn, vytvořila velká skupina slunečních skvrn. Skvrny byly tak velké, že je astronomové jako Carrington mohli vidět pouhým okem (samozřejmě chráněni). Během počátečních výronů koronální hmoty prováděných bouří byla tato skupina skvrn naproti Zemi a umístila naši planetu jakoby přesně do středu nějakého druhu kosmického cíle. Účel Slunce však nebyl tak jasný. Během doby, kdy výrony koronální hmoty dosáhly na oběžnou dráhu Země, byly nafouknuty do charakteristické vzdálenosti 50 milionů km, což je tisíckrát větší než velikost naší planety.

NORTHERN LIGHTS v Njardviku na Islandu je nejfotogeničtější ukázkou sluneční aktivity. K těmto dramatickým nebeským ohňostrojům dochází, když nabité částice, převážně ze slunečního větru, proniknou horní atmosférou Země. Barvy charakterizují emise různých chemikálií. Prvky. Polární záře jsou obvykle pozorovány v polárních oblastech, ale mohou vznikat i na tropickém nebi během velmi silné sluneční bouře.

POLÁRNÍ ZÁŘE

2. První poryv bouřky.

Mohutná bouře vyvolala ne jeden, ale dva výrony koronální hmoty. První měl asi 40–60 hodin, než dorazil na Zemi. Podle údajů magnetometru z roku 1859 mělo magnetické pole vyvrženého plazmatu údajně spirálový profil. Když první vlna zasáhla Zemi, její magnetické pole bylo orientováno na sever. Tímto nasměrováním magnetické pole posílilo vlastní magnetické pole Země, což minimalizovalo interakční efekt. Výrony koronální hmoty stlačily zemskou magnetosféru – oblast blízkozemského prostoru, ve které magnetické pole Země přesahuje magnetické pole Slunce – a byly zaznamenány magnetickými měřicími stanicemi na zemském povrchu jako náhlý nástup sluneční bouře. Jinak vlna zůstala bez povšimnutí. Přestože se plazma dále šířilo kolem Země, magnetické pole plazmatu se pomalu otáčelo a po 15 hodinách magnetickému poli Země spíše překáželo, než aby jej zesilovalo. V důsledku toho došlo ke kontaktu mezi čarami severně orientovaného magnetického pole Země a jižně orientovaným plazmovým oblakem. Dále se siločáry rozdělily do jednodušších struktur, které generovaly obrovské množství skryté energie. Z tohoto důvodu byl telegraf přerušen a začala polární záře.

Po dni nebo dvou plazma minulo Zemi a magnetické pole naší planety se vrátilo do normálního stavu.

3. Rentgenové záblesky.

Největší výrony koronální hmoty se obvykle shodují s jednou nebo více intenzivními erupcemi a bouře z roku 1859 nebyla výjimkou. Viditelná erupce, kterou Carrington a další zaznamenali 1. září, měla teplotu asi 50 milionů stupňů Kelvina. Podle těchto odhadů bylo emitováno nejen viditelné světlo, ale také rentgenové a gama záření. Byla to nejjasnější sluneční erupce, která byla kdy zaznamenána, odhalující gigantické energie sluneční atmosféry. Záření zasáhlo Zemi po době, kdy světlo dosáhlo naší planety (osm a půl minuty), mnohem dříve než druhá vlna koronální ejekce. Pokud by v tomto procesu existovaly krátké rádiové vlny, mohly by se stát neužitečnými distribucí energie v ionosféře: vysokohorské vrstvy ionizovaného plynu odrážejí rádiové vlny. Rentgenové záření také ohřívalo horní část atmosféry a způsobilo její rozšíření o desítky a stovky kilometrů.

4. Druhá rázová vlna.

Než mělo okolní plazma slunečního větru dostatek času na to, aby zaplnilo dutiny vzniklé průchodem první vlny koronálních výronů, Slunce vygenerovalo stejnou sekundu. S malým množstvím záchytného materiálu dosáhla koronální ejekce Země za 17 hodin. V tomto bodě bylo jeho magnetické pole orientováno na jih, a proto došlo k okamžité geomagnetické poruše. Ukázalo se, že je tak násilný, že stlačil zemskou magnetosféru (která obvykle sahá 60 tisíc km) na 7 tisíc km nebo možná dokonce až k horní hranici stratosféry. Van Alenovy radiační pásy (radiační pásy) obklopující naši planetu byly dočasně narušeny a do horních vrstev atmosféry se uvolnilo obrovské množství protonů a elektronů. Tyto částice by mohly být zodpovědné za intenzivně červenou polární záři viditelnou z velkého počtu pozorovacích bodů na Zemi.

5. Fotony s vysokou energií.

Sluneční erupce a intenzivní koronální ejekce také urychlily protony na energie 30 milionů Ev nebo vyšší. V arktických oblastech, kde magnetické pole Země poskytuje nejmenší ochranu, tyto částice pronikly do výšek 50 km a poskytly další energii ionosféře. Podle výzkumu Briana C. Thomase z Washburn University snížila protonová sprcha ze sluneční bouře v roce 1859 množství ozónu ve stratosféře Země o 5 %. Trvalo čtyři roky, než se ozonová vrstva obnovila. Nejvíce vysokoenergetické protony s energií více než 1 miliardy Ev interagovaly s jádry atomů dusíku a kyslíku v atmosféře, generovaly neutrony a vytvářely anomální nedostatek kyseliny dusičné. Sprchy neutronů dopadajících na zemský povrch se nazývají „povrchové události“, ale technologie nebyla schopna detekovat jejich pohyb. Naštěstí to nebylo život ohrožující.

6. Mohutné elektrické proudy.

Jak polární záře putují z vysokých do nízkých zeměpisných šířek, doprovodné ionosférické a polární elektrické proudy indukují na zemském povrchu intenzivní proudy spojující kontinenty. Takto tyto proudy pronikly do telegrafního systému. Víceampérové ​​vysokonapěťové zátěže způsobily spálení několika telegrafních stanic.

"Opečené" satelity

Až příště dojde k velké geomagnetické bouři, první zjevnou obětí budou umělé družice Země. I za normálních podmínek částice kosmického záření ničí solární panely, což způsobuje pokles jejich výkonu o 2 % ročně. Částice kosmického záření také narušují satelitní elektroniku – mnoho amerických komunikačních satelitů, jako například Anik E1, E2 v roce 1994 a Telstar 401 v roce 1997, bylo takto kompromitováno nebo ztraceno. Silná sluneční bouře může zkrátit životnost satelitu a způsobit stovky poruch, od náhodných, ale neškodných příkazů až po vážné elektrické poškození.

Částice s vysokou energií ničí solární panely. Také pronikají do systému a generují falešné signály, které mohou poškodit data nebo dokonce způsobit, že satelit ztratí kontrolu.
Elektrony se mohou shromažďovat na satelitu a způsobit statickou elektřinu, která fyzicky ničí systém.

CÍTIT HLAVNÍ DOPAD

Abychom mohli studovat chování satelitů v podmínkách silné sluneční bouře, nasimulovali jsme tisíc možností jejího možného vývoje – od intenzity té, která nastala 20. října 1989, až po supersilnou bouři roku 1859. Výsledky simulace ukázaly, že bouře nejen poškozují satelity solárních panelů, jak se očekávalo, ale také vedou ke značné ztrátě příjmů: celková škoda by přesáhla 20 miliard USD. V našich výpočtech jsme předpokládali, že vlastníci a vývojáři satelitů by mohli snížit náklady tím, že udrží přebytečné kapacitní rezervy a 10% energetické rezervy během letu družice. Za méně optimistických předpokladů však budou ztráty činit zhruba 70 miliard dolarů, což je srovnatelné s ročními příjmy ze všech komunikačních satelitů. Tento obrázek je pravdivý, i když nebere v úvahu vedlejší ekonomické ztráty uživatelů satelitů.

Naštěstí jsou geostacionární komunikační satelity docela odolné vůči jedné události každých deset let, přičemž životnost roste z pěti let v roce 1980 na dnešních 17 let. V solárních panelech konstruktéři nahradili silikon arsenidem gallia, čímž zvýšili výrobní kapacitu a snížili hmotnost satelitu. Tato náhrada by také měla zlepšit odolnost vůči poškození kosmickým zářením. Satelitní operátoři navíc dostávají předběžná varování před bouřkami od Centra předpovědi kosmického počasí Národního úřadu pro oceán a atmosféru. To umožňuje satelitům vyhnout se složitým prostorovým manévrům nebo jiným změnám v letovém programu při případném příchodu bouře. Taková strategie by nepochybně zmírnila nápor bouře. U budoucích dobře chráněných satelitů by konstruktéři mohli stínění zesílit (čím nižší napětí solárního panelu, tím menší riziko statické elektřiny), přidat více redundantních systémů a učinit software odolnějším vůči poškození dat.

PROTONOVÁ SPRCHA

Stejně jako pozemské hurikány a bouřky mohou sluneční bouře způsobit škody mnoha způsoby:
Sluneční erupce jsou relativně malé exploze, které produkují záření. Způsobují skrytou rádiovou absorpci v tzv. D-vrstva zemské ionosféry, rušící signály ze satelitního navigačního systému GPS a krátkovlnných přijímačů. Erupce zasáhnou také horní vrstvy atmosféry, nafouknou ji a zvýší tření na satelitech.
Výrony koronální hmoty jsou obří bubliny plazmy. Pokud se jim Země postaví do cesty, mohou indukovat elektrické proudy, které se hromadí v komunikačních kanálech, kabelech a transformátorech.
Protonové sprchy - proud vysokoenergetických protonů - někdy doprovázejí sluneční erupce a výrony koronální hmoty. Mohou poškodit data v elektronických obvodech a astronauti a cestující v letadlech mohou být vystaveni zvýšeným dávkám radiace.

PROTONOVÁ SPRCHA

Před dalšími následky silné sluneční bouře se ubráníte jen těžko. Rentgenová energie způsobí expanzi atmosféry, čímž se zvýší třecí síly pro družice na oběžné dráze pod 600 km (vojenské, komerční, komunikační družice). Během nechvalně známé bouře ze 14. července 2000 zažila japonská družice pokročilé kosmologie a astrofyziky právě takové podmínky. Družice byla nucena do pohybu se ztrátou výšky a energie, což nakonec vedlo k jejímu předčasnému selhání o pět měsíců později. Během silné bouře by satelity na nízké oběžné dráze riskovaly shoření v atmosféře ještě týdny nebo měsíce po začátku bouře.

Zvýraznění

Některé satelity byly navrženy speciálně tak, aby vyhovovaly rozmarům vesmírného počasí. Naproti tomu elektrická síť Země je křehká i během klidného vesmírného počasí. Každý rok, podle odhadů Kristiny Hamachi-LaCommare a Josepha H. Eta z National Laboratory. Lawrence Berkeley, americká ekonomika dostává kvůli výpadkům elektřiny 80 miliard dolarů. Při slunečních bouřích vznikají zcela nové problémy. Velké transformátory jsou elektricky uzemněné, a proto jsou náchylné k poškození způsobenému geomagneticky indukovanými stejnosměrnými proudy (DC). Stejnosměrný proud proudí kolem uzemněného transformátoru a může způsobit teplotní špičky o 200 °C nebo vyšší, což způsobí odpařování řezné kapaliny a doslova smažení transformátoru.

Elektrické proudy v ionosféře indukují elektrické proudy na povrchu a v komunikačních kanálech.

PŘICHÁZÍ TMA

I když posledně jmenovaný unikne takovému osudu, indukovaný proud může nasytit magnetické jádro za dobu rovnající se polovině cyklu střídavého proudu a narušit signály o frekvenci 50 nebo 60 Hz. Část energie může být přeměněna na frekvence, které elektrické zařízení nedokáže odfiltrovat. Takže namísto hučení konkrétního tónu by transformátor vibroval a vydával chraplavý zvuk. Protože magnetická bouře zasahuje transformátory po celé zemi, mohlo by to rychle přerůst v kolaps napěťového systému v celé síti transformátorů. Síť funguje tak blízko k poruchové linii, že by nebylo těžké ji zrušit.

Podle výzkumu Johna G. Kappenmana z MetaTech Corporation by magnetická bouře z 15. května 1921, pokud by se stala dnes, mohla vést k výpadku proudu v polovině Severní Ameriky. Silnější bouře, podobná události v roce 1859, mohla celou síť zcela vyřadit.

O AUTOROCH

James L. Green je ředitelem divize planetární vědy NASA. Studoval magnetosféry planet. Člen projektu IMAGE Magnetosphere Research Project. Zajímá se o historii a pracuje na publikaci o horkovzdušných balónech během americké občanské války. Přečtěte si asi 200 článků o sluneční bouři z roku 1859. Stan F. Odenwald je profesorem astronomie na Katolické univerzitě v Americe a výzkumníkem systémů SP na Greenbeltu. Uznávaný autor populárních knih. Pracoval na základě smlouvy v NASA Goddard Space Flight Center. Oblast vědeckého zájmu: kosmické infračervené pozadí a fenomenologie vesmírného počasí.

DOPLŇKOVÁ LITERATURA

23. cyklus: Učíme se žít s bouřlivou hvězdou. Stean Odenwald. Columbia University Press, 2001.

Zuřivost vesmírných bouří. James L. Burch v Scientific American, sv. 284, č. 4, strany 86-94; dubna 2001.

Velká historická geomagnetická bouře z roku 1859: Modelový vzhled. Editoval M.Shea a C.Robert Clauer v Advanced in Space Research, Vol. 38, č. 2, strany 117–118; 2006.

V roce 1859 objevil astronom Richard Carrington, po kterém byl incident později pojmenován, podivné skvrny na Slunci. Obrovské ztmavnutí na jeho povrchu mělo neuvěřitelnou velikost a pár hodin po objevu se staly viditelné pouhým okem.

Po krátké době se tyto skvrny proměnily ve dvě obrovské koule, které dokonce na chvíli zastínily Slunce, a pak zmizely. Carrington navrhl, že na povrchu naší hvězdy došlo ke dvěma obrovským slunečním erupcím, dvěma mega výbuchům, a nemýlil se.

Po 17 hodinách se noc nad Amerikou stala dnem – bylo to světlo se zelenými a karmínovými záblesky světla. Zdálo se, jako by města hořela. Záři nad svými hlavami pozorovali dokonce i obyvatelé Kuby, Jamajky a Havajských ostrovů, kteří nikdy nic podobného neviděli.

V celé Severní Americe náhle vypadla elektřina, shořelo veškeré telegrafní zařízení a selhaly všechny ostatní elektrické spotřebiče. První magnetometry, kterých bylo v té době jen pár, se zvrhly a pak okamžitě selhaly. Z přístrojů létaly jiskry, štípaly telegrafisty a zapalovaly papír. Fenomén podzimní noci v roce 1859 navždy zůstal v historii jako první masivní plazmový dopad a byl nazýván Carringtonovou událostí.

Co když se to stane v naší době?

Sluneční erupce vznikají v důsledku míšení plynů. Někdy je svítidlo vystřelí do vesmíru. Z povrchu vycházejí desítky miliard tun horké plazmy. Tyto kyklopské shluky se řítí k Zemi rychlostí milionů kilometrů za hodinu. Cestou také zrychlování. Náraz je pohlcen magnetickým polem planety.

Zpočátku budou lidé moci pozorovat světlo podobné tomu polárnímu, ale mnohonásobně jasnější. Pak selžou všechny napájecí systémy a transformátory. Nejzranitelnějšími prvky jsou transformátory. Rychle se přehřejí a roztaví. Odborníci odhadují, že jen ve Spojených státech shoří 300 klíčových transformátorů do 90 sekund od dopadu. A více než 130 milionů lidí zůstane bez elektřiny.

Nikdo nezemře a následky slunečního útoku se hned tak nedostaví. Pitná voda ale přestane téct, čerpací stanice se zavřou a ropovody a plynovody přestanou fungovat. Autonomní napájecí systémy v nemocnicích budou fungovat tři dny, pak se zastaví. Systém chlazení a skladování potravin selže. V důsledku toho odborníci odhadují, že do jednoho roku zemřou miliony lidí na nepřímé důsledky ekonomické paralýzy.

K podobné magnetické bouři došlo v roce 1859. Pak se ale průmysl teprve začal rozvíjet, a proto svět neutrpěl velké ztráty. Lidstvo je nyní zranitelnější. Stačí si připomenout následky jedné ze slabších bouří: v roce 1989 uvrhla skromná sluneční bouře kanadskou provincii Quebec do temnoty a nechala na 9 hodin bez elektřiny 6 milionů lidí.

Plazmový náboj může vést k nejhorším následkům. Proč ale bude trvat tolik let, než se zotaví? Experti NASA říkají, že celá podstata je v transformátorech: nelze je opravit, lze je pouze vyměnit a zároveň budou paralyzovány továrny, kde se vyrábějí. Proto bude proces obnovy velmi pomalý.

„Účinky náhlé sluneční bouře jsou srovnatelné s jadernou válkou nebo obřím asteroidem, který zasáhne Zemi,“ říká profesor Daniel Baker, expert na vesmírné počasí z University of Colorado v Boulderu a vedoucí výboru NAS odpovědného za zprávu.

"Pokud dojde k události, jako je to, co se stalo na podzim roku 1859, nemusíme to přežít," říká James L. Green, spoluředitel NASA a specialista na magnetosféru.

"Je tu další nebezpečí," říká Daniel Baker, "takzvané rolling blackouts. Energetické sítě na kontinentech jsou propojené. A ztráta byť jednoho uzlu bude mít za následek kaskádu nehod. Například v roce 2006 došlo k banálnímu odstavení jednoho z elektrických vedení v Německu "způsobilo řadu poškození transformátorových rozvoden po celé Evropě. Ve Francii zůstalo pět milionů lidí bez proudu dvě hodiny."

„V roce 1859 mělo lidstvo prostě štěstí, protože nedosáhlo vysoké technologické úrovně,“ říká James Green. infrastruktura."