Burze słoneczne zagrożeniem dla Ziemi

Ziemia jest bez przerwy narażona na wpływy pogody słonecznej. Nasza gwiazda stale uwalnia w przestrzeń kosmiczną strumienie naładowanych cząstek. Jak podkreślają badacze z Helsinek burze słoneczne mogą zagrozić infrastrukturze komunikacyjnej na naszej planecie.

.W roku 1859 doszło do niezwykłego wydarzenia, bowiem zorza polarna, którą można podziwiać tylko w niektórych obszarach strefy umiarkowanej, była widoczna na Karaibach, czyli w strefie międzyzwrotnikowej. Przyczyną tego była ogromna, geomagnetyczna burza słoneczna, zwana także jako koronalny wyrzut masy. Erupcja słoneczna dotarła do Ziemi w ciągu 17 godziny, a zaburzenia w istniejącej sieci telekomunikacyjnej trwały przez około trzy dni. Z relacji po tym wydarzeniu wynika, że urządzenia telegraficzne albo nie działały, albo prostu się paliły. Gdyby burze słoneczne o podobnej skali wystąpiły dzisiaj, kiedy życie człowieka jest niezwykle uzależnione od technologii, miałyby znacznie rozleglejsze i długotrwałe skutki. Jak podaje portal Phys.org, zapisy historyczne sugerują, że wydarzenia tego typu nie są incydentalne. Może do nich dochodzić nawet co 100-150 lat. Pytanie, czy jesteśmy na nie gotowe?

Co wywołuje burze słoneczne?

.Słońce stale uwalnia w przestrzeń kosmiczną strumień naładowanych cząstek, zarówno z szybkich wybuchów wysokoenergetycznych, ale o niskiej gęstości cząstek z rozbłysków lub wolniej jako chmury plazmy, składające się z cząstek o niższej energii, ale wysokiej gęstości.

Ziemskie pole magnetyczne przenosi te cząstki w kierunku obszarów polarnych, tworząc zorzę polarną – choć jej wpływ rozciąga się dalej. Nawet jeśli przestrzeń kosmiczna jest definiowana jako zaczynająca się około 100 km od Ziemi, pogoda kosmiczna może wpływać na naszą planetę i to co się na niej znajduje – mówi Minna Palmroth, z Uniwersytetu w Helsinkach.

W 2012 roku satelita NASA STEREO zaobserwował erupcję słoneczną o skali wydarzenia z 1859 roku, zwanego wydarzeniem Carringtona. Na szczęście ominęła ona Ziemię. Gdyby dotarła do magnetosfery naszej planety, prawdopodobnie doszłoby do znacznych zakłóceń w sieciach komunikacyjnych, energetycznych i transportowych.

Takie zmiany w ziemskim polu magnetycznym wytwarzają prądy indukowane geomagnetycznie (GIC). Cząstki słoneczne utrudniają jonosferyczne rozchodzenie się sygnałów radiowych i zwiększają oddziaływanie promieniowania kosmicznego w pobliżu Ziemi z powodu uwięzienia cząstek – mówi Minna Palmroth.

Naładowane GIC mogą tworzyć dodatkowe prądy stałe (DC) w sieciach energetycznych, wyłączając je. Cząstki słoneczne zakłócają sygnały komunikacyjne poprzez tworzenie zmiennej gęstości jonosfery, narażając na szwank urządzenia wykorzystujące pasma wysokiej częstotliwości, takie jak radary. Burza słoneczna spowodowałoby również, że telefoniczna lub samochodowa nawigacja GPS stałaby się zawodna, a także wystąpiłaby utrata satelitarnych znaczników czasu istotnych dla usług finansowych.

Zwiększone promieniowanie kosmiczne w pobliżu Ziemi miałoby bezpośredni wpływ na satelity używane do prognozowania pogody, nawigacji i obserwacji naszej planety. W zależności od ich orbity, materiały, z których są zbudowane, mogłyby zostać zdegradowane przez ekspozycję na promieniowanie lub całkowicie zniszczone przez bezpośrednie uderzenia wysokoenergetycznych naładowanych cząstek podróżujących z prędkością światła.

Prognozowanie pogody kosmicznej

.Mamy wiele urządzeń monitorujących pogodę na Ziemi, w przypadku prawdopodobnych wpływów na infrastrukturę ze strony tej pochodzącej z kosmosu, polegamy w dużej mierze na modelowaniu.

Minna Palmroth stworzyła narzędzie do modelowania środowiska kosmicznego zaprojektowanego tak, aby wykorzystać do tego celu superkomputery. Powstał w ten sposób symulator Vlasiator, ostatnio wzbogacony w ramach projektu PRESTISSIMO. Śledzi on położenie, prędkość i trajektorię wysokoenergetycznych cząstek przelatujących przez przestrzeń kosmiczną.

Na początku ludzie myśleli, że jestem szalona. Teraz mamy najdokładniejszy na świecie symulator środowiska kosmicznego, wykorzystujący największe europejskie superkomputery do wizualizacji zjawisk, które wcześniej nie były możliwe. Ponieważ z Vlasiator’a mogą korzystać inni naukowcy, jest używany, także do modelowania pogody kosmicznej związanej z innymi planetami – mówi Minna Palmroth.

.Minna Palmroth ocenia obecnie prawdopodobny wpływ pogody kosmicznej na Ziemię. Próbuje stwierdzić, jak GIC mogą wpływać na sieci energetyczne oraz jak strumień cząstek i energia wpływają na satelity. Oba zagadnienia są trudne do zbadania, ponieważ wymagają komercyjnych i politycznie wrażliwych informacji o konfiguracji sieci energetycznych i satelitów, dlatego zespół badawczy ogranicza się tylko do fińskich danych.

Wiemy, że fińskie sieci energetyczne mogą wytrzymać najbardziej prawdopodobne efekty pogody kosmicznej, ponieważ nasze transformatory przyjmują dodatkowe prądy stałe lepiej niż większość krajów europejskich. Czy to oznacza, że w najgorszym scenariuszu, w całej Europie tylko Finlandia będzie mogła korzystać z prądu? Nie wiemy – mówi Minna Palmroth.

Problemy związane z przygotowaniami na konsekwencje burzy słonecznej, która zniszczyłaby elektronikę istniejącą na Ziemi opisuje na łamach Wszystko co Najważniejsze prof. Sangeetha Abdu JYOTHI, jedna z najlepszych na świecie specjalistek od cyfrowych skutków koronalnego wyrzutu masy.