Co to jest burza słoneczna i jakie zagrożenie ze sobą niesie?

Burza słoneczna to zagrożenie, z którego istnienia nie wszyscy zdają sobie sprawę. Tymczasem ogromne masy materii opuszczające Słońce mogą wywołać naprawdę znaczne szkody. Jakie? Poznaj mroczną stronę naszej gwiazdy i jej niespokojną naturę.

Co to jest burza słoneczna?

Burza słoneczna, znana także jako burza magnetyczna, to zjawisko polegające na zmianach pola magnetycznego (magnetosfery) Ziemi. Przyczyną burz są rozbłyski słoneczne połączone z tzw. koronalnymi wyrzutami masy (ang. coronal mas ejection, CME). Częstość ich występowania oraz siła zależna jest od cyklicznych zmian aktywności Słońca.

W przestrzeń kosmiczną emitowane są miliardy ton plazmy pełnej cząstek o dużej energii. Są nimi zarówno cząstki elementarne – elektrony, jak i cząstki subatomowe – protony i jony różnych pierwiastków, w tym helu, czyli produktu syntezy jądrowej.

Aby sobie wyobrazić sobie, jak wygląda burza słoneczna, najlepiej posłużyć się analogią do fali. Obłok wysokoenergetycznych, naładowanych cząstek pędzi z ogromną prędkością niczym tsunami. Prędkość ta waha się od 200 do nawet 2000 km/s.

Po dotarciu cząstek do ziemskiej magnetosfery wywołują one zorze polarne. Dotyczy to również obszarów, na których w innych okolicznościach zorze nie występują. W trakcie wyjątkowo silnych zmian magnetosfery zorze zobaczyć mogą osoby przebywające nawet w okolicach zwrotników.

Co wywołuje burze magnetyczne?

Na zmiany pola magnetycznego Ziemi wpływ ma aktywność słoneczna. Burzę rozpoczynają naładowane cząstki poruszające się po przeciwstawnych polach magnetycznych. Doprowadza to do wytworzenia prądu elektrycznego, co z kolei podwyższa temperaturę plazmy.

Sprawdź też: Czym był megalodon? Najważniejsze informacje o megalodonie

Tak wytworzona energia jest następnie wypromieniowywana w przestrzeń kosmiczną w postaci rozbłysku słonecznego. Towarzyszy mu wspomniany koronalny wyrzut masy. To jak silny on będzie, zależy od aktywności Słońca. Zmienia się ona co 11 lat.

Burza magnetyczna nie jest zjawiskiem rzadkim. Wystąpić może wiele razy w ciągu roku. W zdecydowanej większości przypadków nie powoduje jednak żadnych widocznych zmian w funkcjonowaniu ludzi i zwierząt. Takie burze oznaczane są w skali jako G1. Najsilniejsze z nich otrzymują oznaczenie G5.

Dlaczego burze słoneczne są zagrożeniem dla Ziemi?

Choć większość burz magnetycznych nie stanowi niebezpieczeństwa dla ludzi, występują również takie, które mogą być niebezpieczne. Przed przejściem do opisu potencjalnie możliwych, groźnych rezultatów tego zjawiska należy jednak podkreślić to, jakich szkód na pewno nie wyrządzają.

Burza słoneczna nie jest bezpośrednim zagrożeniem dla zdrowia lub życia. Zarówno odległość od Słońca, jak i działanie ziemskiej magnetosfery stanowi skuteczną barierę przed tak poważnymi skutkami zmian aktywności Słońca.

Ewentualna burza magnetyczna o dużej sile jest groźna z powodów niezwiązanych ze zjawiskami naturalnymi występującymi tak na Ziemi, jak i w kosmosie. Jej potencjalnie niebezpieczne skutki są wynikiem rozwoju technologicznego współczesnej cywilizacji. Jego słabym ogniwem jest uzależnienie działania znacznej liczby urządzeń od dostępu energii elektrycznej, który może zakłócić burza słoneczna. Jak wygląda życie bez prądu, nietrudno sobie wyobrazić.

Silnie naładowany obłok cząstek doprowadziłby do katastrofalnych w skutkach awarii sieci energetycznych. Miasta spowiłaby ciemność, a jedynymi źródłami światła w nocy byłyby świeczki. Przestałyby również funkcjonować zakłady pracy. Linie produkcyjne i magazynowe zostałyby zatrzymane. Niemożliwa stałaby się również praca biurowa. Brak prądu w domu wykluczyłby ponadto możliwość pracy zdalnej.

Problemy dotknęłyby również transportu. Unieruchomione zostałyby koleje oraz transport miejski. Poruszanie się tramwajem lub metrem również stałoby się niemożliwe. Ucierpiałby również transport indywidualny. Elektryczne hulajnogi, rowery i samochody działałyby tylko do momentu wyczerpania się energii w akumulatorach.

Będąc przy tej kwestii, nie sposób nie wspomnieć także o braku możliwości kontaktu. Nim awarie zostałyby usunięte (co trwałoby zapewne co najmniej kilka dni), rozładowałyby się wszystkie urządzenia mobilne.

Największym potencjalnym zagrożeniem jest jednak uszkodzenie sieci elektrycznej szpitali. Ich rezultatem byłoby wyłączenie wielu aparatur medycznych, w tym tych podtrzymujących życie pacjentów. I choć sama burza magnetyczna, nawet o dużej silne nie jest groźna dla zdrowia i życia ludzi, to wywołana przez nią katastrofa energetyczna pośrednio przyczynia się do niebezpieczeństwa.

Bez wątpienia ogromne byłyby również straty finansowe dla gospodarek państw. Szczególnie kraje rozwinięte odczułyby skutki burzy. Koszty awarii liczone byłyby w miliardach dolarów.

Burze słoneczne odnotowane w historii obserwacji

Nieznajomość zjawiska prądu elektrycznego oraz brak urządzeń, które mogłyby go wykorzystać były przyczynami faktu, że nikt nie miał nawet świadomości istnienia takich burz. Dopiero w 1859 roku człowiek po raz pierwszy miał okazję przekonać się, czym jest burza słoneczna.

Po raz pierwszy burza magnetyczna została opisana przez brytyjskiego astronoma Richarda Carringtona. W jego obszarze zainteresowań znajdowało się obserwowanie plam słonecznych. Zaobserwował je 28 sierpnia 1859 roku. Rozbłysk słoneczny zauważył 1 września. Następnego dnia obłok naładowanych cząstek dotarł do Ziemi, wywołując awarie sieci telegraficznych. Na różnych szerokościach geograficznych można było zobaczyć zorze polarne. Zjawisko to zanikło po czterech dniach.

Burza słoneczna została odnotowana kilka razy także w XX wieku. Na szczególną uwagę zasługuje ta z 1989 roku. Doprowadziła ona do przerw w dostawach prądu w kanadyjskiej prowincji Quebec. Na naprawy wywołane przez burzę miliony mieszkańców czekało kilkanaście godzin.

Czy możemy je przewidzieć? Kiedy następna burza słoneczna?

Z całą pewnością można założyć, że w przyszłości będzie miała miejsce potężna burza słoneczna. Zagrożenia takiego jak w 1859 roku uniknąć chciałyby więc wszystkie państwa na świecie. Aby było to możliwe, prowadzone są misje kosmiczne.

Jednym z przykładów jest amerykańska sonda Solar Dynamics Observatory. Została wystrzelona w 2011 roku. Jej zadaniem są pomiary pola magnetycznego Słońca. Swoją maszynę wysłała także Europejska Agencja Kosmiczna. W 2020 roku w stronę gwiazdy posłano Solar Orbiter. Misja badawcza ma pomóc zrozumieć m.in. działanie wiatru słonecznego i pojawianie się koronalnych pól magnetycznych. Inne misje kosmiczne zajmujące się badaniami Słońca oraz pogody kosmicznej to SOHO, STEREO i GOES.

Burza słoneczna jest jednym z tych kosmicznych zjawisk, które mogą być niebezpieczne dla ludzi. W przeciwieństwie jednak do upadków meteorytów czy wybuchów supernowych, na zagrożenie to ludzkość może mieć wpływ. Pozostaje więc mieć nadzieję, że badania przy pomocy sond pozwolą dokładnie przewidywać występowanie burz magnetycznych oraz że technologia umożliwi zabezpieczyć aparaturę na Ziemi przed ich skutkami. Pozwoli to nie tylko zapobiec stratom finansowym, ale przede wszystkim ochronić ludzkie mienie i życie.

Sprawdź też: Jak chronić sprzęt przed burzą? Czy podczas burzy trzeba wyłączać komputer?