Wybuchy na Słońcu i wyrzuty plazmy CME zdarzają się z coraz większą intensywnością. Aktywność słoneczna rośnie, a obserwatorzy pogody kosmicznej widzą gigantyczne erupcje i strumienie plazmy (flary), wysyłane w kierunku Ziemi. Silne burze słoneczne niemal zerują pole magnetyczne planety. Czy mamy się czego obawiać?
- Cykl słoneczny – kiedy maksimum aktywności Słońca?
- Aktywność słoneczna 2024
- Silna burza magnetyczna w Quebecu
- Aktywność słoneczna niszczy satelity Starlink
- Atmosfera Ziemi chroni ludzi na powierzchni planety
- Groźny wiatr słoneczny w jonosferze i magnetosferze
- CME koronalne wyrzuty masy – flary plazmy
- Klasyfikacja rozbłysków słonecznych
Cykl słoneczny – kiedy maksimum aktywności Słońca?
Aktywność słoneczna stała się uważnie obserwowanym zjawiskiem. Plamy na Słońcu pojawiają się teraz częściej, powodując wybuchy na Słońcu i CME – koronalne wyrzuty masy. Wiatr słoneczny przeradza się w huragan i wpływa na aktywność wulkanów oraz trzęsienia Ziemi. Warunki geomagnetyczne mogą niepokoić. Wielu ludzi zadaje sobie pytanie: czy rzeczywiście dzieje się coś ze Słońcem? 15 września 2020 roku NASA ogłosiła rozpoczęcie nowego cyklu słonecznego.
Cykl słoneczny zmienia się co 11 lat, a największa aktywność Słońca przypada w połowie tego cyklu. Obecny 25. cykl rozpoczął się w grudniu 2019 kilkoma plamami słonecznymi. Przyjęte modele rozwoju aktywności słonecznej wskazywały wówczas, że maksimum aktywności cyklu słonecznego nastąpi w lipcu 2025 roku.
Jednak w kwietniu 2021 pojawiła się informacja, że obecny cykl nabiera tempa szybciej, niż przewiduje model. W konsekwencji NASA prognozuje, że maksimum aktywności słonecznej może nadejść prędzej – być może już w 2024 roku. Dynamiczna sytuacja i gwałtowność zjawisk występujących na Słońcu rozgrzewa wyobraźnię i wzbudza większe zainteresowanie spekulacjami obserwatorów pogody kosmicznej. Szerzej piszę o tym w oddzielnym artykule: Rozbłysk słoneczny – jak się przygotować?
Aktywność słoneczna 2024
Pole magnetyczne Ziemi ulega zmianie w okresie zwiększonej aktywności Słońca. Gdy rozbłysk lub seria rozbłysków dociera do Ziemi, powoduje gwałtowną zmianę naszego pola magnetycznego – to właśnie burza geomagnetyczna. Jeśli jest silna, może przynieść fatalne skutki dla technologii. Wzrost aktywności słonecznej odzwierciedla wykres Schumanna online.
Każdy organizm żywy w swoim polu osobistym może odczuć skutki rozbłysku. Równocześnie następują zmiany długofalowe, np. w maksimum cyklu Słońce świeci jaśniej, a do Ziemi dociera więcej energii. Rośnie również temperatura na planecie o około 1 stopień Celsjusza.
Z większą aktywnością Słońca wiążą się częstsze rozbłyski słoneczne i CME – koronalne wyrzuty masy. Zjawiska te mogą wpływać destrukcyjnie na infrastrukturę. Silne burze magnetyczne, wywołane aktywnością słoneczną, niszczyły satelity, sieci przesyłowe, telekomunikacyjne oraz urządzenia elektroniczne.
Silna burza magnetyczna w Quebecu
Przykładem nasilonej aktywności słonecznej była gwałtowana burza geomagnetyczna w Ameryce Północnej. Sztorm wytworzył dodatkowe strumienie w sieci energetycznej w 1989 w największej prowincji Kanady – Quebec, zakłócając pracę transformatorów i powodując przerwy w dostawie prądu. Zalew silnie naładowanych cząsteczek z hiper aktywnego Słońca pozbawił największy region Kanady prądu na dziewięć godzin!
Aktywność słoneczna wkrótce osiągnie maksimum w 25 cyklu słonecznym. Jednak ryzyko katastrofy i zniszczenia technologii ziemskich, związane z niestabilną pogodą kosmiczną, stało się poważnym problemem od mniej więcej 1960 r. Wtedy prąd elektryczny zastąpił węgiel jako główne źródło energii dla odbiorców prywatnych i instytucji. Aktywność słoneczna w postaci dużej erupcji na Słońcu może wyłączyć sieci energetyczne, dezorientować GPS i uniemożliwić komunikację radiową. Symptomy rozbłysków i burz geomagnetycznych ujawniają się jako piękne zorze polarne widziane nocą na horyzoncie. Aurora ma swoje drugie, groźniejsze oblicze. W maju 2024 w całej Polsce obserwowaliśmy zorze – a jak mogło to wpływać na nas, opisuję szerzej artykule: Burza słoneczna – jak wpływa na zdrowie i samopoczucie ludzi?
Aktywność słoneczna niszczy satelity Starlink
Gwałtowny wzrost aktywności słonecznej zakłóca, a niekiedy niszczy ziemską technologię oraz urządzenia na orbicie okołoziemskiej. Burza magnetyczna o dużej sile, która dotarła ze Słońca w pobliże Ziemi w lutym 2022 roku, zniszczyła 40 z 49 satelitów Starlink. Inżynierowie SpaceX tłumaczyli poważną stratę wzrostem gęstości atmosfery. Chodzi o to, że opór w atmosferze wzrósł o połowę i urządzenia zostały wprowadzone w tryb awaryjny. Częściowo udało się zminimalizować stratę poprzez obrócenie satelitów tak, aby zmniejszyć skutki oporu atmosfery. 9 satelitów Starlink przetrwało tę silną burzę magnetyczną, a pozostałe 40 przy zwiększonym oporze atmosferycznym wyhamowały. W tej sytuacji procedura wznoszenia na wyższą orbitę nie powiodła się i satelity spłonęły w atmosferze Ziemi. Poważna awaria Messengera wydarzyła się w marcu 2024 roku – szerzej opisuję ten temat w artykule: Sztorm słoneczny wyłączył komunikator?
Atmosfera Ziemi chroni ludzi na powierzchni planety
Aktywność słoneczna rozbraja naszą jonosferę. Atmosfera chroni zdrowie i życie ludzi na powierzchni Ziemi, blokując szkodliwe promieniowanie, które towarzyszy zwiększonej aktywności słonecznej. Nie jest w stanie skutecznie powstrzymać aktywności magnetycznej i elektrycznej, która zakłóca funkcjonowanie technologii. Koronalne wyrzuty masy CME, burze magnetyczne i rozbłyski na Słońcu stwarzają też niebezpieczeństwo dla ludzi przebywających w przestrzeni powietrznej na pokładach samolotów. Zwiększona aktywność słoneczna sprawia, że pasażerowie linii lotniczych są narażeni na przyjęcie dużej dawki promieniowania. Burza i huragan słoneczny, towarzyszący gwałtownym zjawiskom na Słońcu, może poważnie zakłócać pracę urządzeń na pokładzie, dodatkowo zwiększając ryzyko katastrofy.
Groźny wiatr słoneczny w jonosferze i magnetosferze
Atmosfera chroni Ziemię przed promieniowaniem rosnącym wraz z aktywnością słoneczną, ale nie jest w stanie powstrzymać burzy geomagnetycznej. Częstotliwość elektromagnetyczna wzbudzana poprzez wyładowania atmosferyczne powstaje między powierzchnią Ziemi a jonosferą. Jonosfera jest elektrycznie naładowaną częścią atmosfery. Magnetosfera jest również częścią atmosfery, to pole magnetyczne planety, na które wywiera wpływ m.in. wiatr słoneczny. Warstwa magnetosfery Ziemi sięga około 10 promieni ziemskich w kierunku Słońca i zmiennie od 100 do 1000 promieni ziemskich w kierunku przeciwnym, a jej kształt ulega ciągłym i gwałtownym zmianom.
CME koronalne wyrzuty masy – flary plazmy
W czasie zwiększonej aktywności Słońce wyrzuca w przestrzeń kosmiczną strumienie plazmy. Plazma składa się przede wszystkim z protonów i elektronów, które pędzą z prędkością tornado. Gdy strumienie plazmy są gwałtownie wyrzucane w przestrzeń, mówi się o erupcjach słonecznych, burzach słonecznych lub tornado. Fotony wypromieniowywane w rozbłyskach z korony Słońca nie oddziałują z polem magnetycznym Ziemi tak, jak protony i elektrony we flarach plazmy, dlatego to one są najbaczniej obserwowane w pogodzie kosmicznej.
Najbardziej charakterystyczne dla wzrostu aktywności słonecznej są CME – koronalne wyrzuty masy z ang. Coronal Mass Ejection. Definiuje się je jako wyrzut dużych ilości materii (powyżej 10 mld ton) z korony słonecznej w otaczającą przestrzeń. Nie wszystkie CME docierają na Ziemię, niektóre nas omijają. Przemieszczanie się CME oraz potencjał erupcyjny, wywoływanie trzęsień ziemi i huragany naukowcy obserwują 24 godziny na dobę.
Prognostycy z Centrum Przewidywania Pogody Kosmicznej wydają ostrzeżenia przed koronalnymi wyrzutami pas plazmy CME, rozbłyskami i silnymi burzami magnetycznymi. Gwałtowny wzrost aktywności słonecznej często wymyka się przyjętym modelom. Niektóre flary plazmy docierają na Ziemię już po kilkunastu godzinach od ich zauważenia, podczas gdy inne docierają do nas przez kilka dni.
Klasyfikacja rozbłysków słonecznych
Czy aktywność słoneczną da się zmierzyć? Klasyfikujemy rozbłyski słoneczne analogicznie do jasności promieniowania rentgenowskiego w zakresie długości fal od 1 do 9 angstremów. Istnieją 3 kategorie rozbłysków słonecznych:
- Klasa X – silne wybuchy na Słońcu;
- Klasa M – rozbłyski średniej mocy;
- Klasa C – niezauważalne na Ziemi;
- Stopnie od 1 do 9 do każdej klasy.
Flary klasy X to rozbłyski słoneczne uznawane za poważne zdarzenia, które mogą wywołać ogólnoświatowe przerwy w dostawie energii elektrycznej, sygnału radiowego i długotrwałe burze radiacyjne.
Drugi rodzaj to flary klasy M, czyli rozbłyski słoneczne średniej wielkości. Gdy docierają do Ziemi, pojawiają się u nas krótkie przerwy w odbiorze sygnału radiowego. Do tej pory rozbłyski klasy M wpływają głównie na regiony polarne.
Flary klasy C w porównaniu do rozbłysków klasy X i M są uznawane za małe i nie zauważamy ich skutków na Ziemi.
Dla każdej z trzech kategorii rozbłysków stosuje się skalę dziewięciu stopni: od C1 do C9, od M1 do M9 i od X1 do X9. Posługujemy się skalą logarytmiczną, a to oznacza, że M1 jest 10 razy silniejszy niż C1. X1 jest 10 razy silniejszy niż M1 itd.
