Furtunile solare au afectat și vor mai afecta viața pe Terra. Unele sunt atât de puternice, încât sistemele electrice pot funcționa fără baterii, cum s-a întâmplat în 1859.
Ejecție de masă coronală, care depășește planetele
Pe 23 mai 1977, Forțele Aeriene ale SUA aproape au început un război. Era în perioada cea mai intensă a Războiului Rece. În acea zi, sistemul american de avertizare antirachetă, conceput pentru a detecta amenințările venite din partea Uniunii Sovietice, a încetat brusc să funcționeze. Stațiile radar din toate locațiile din emisfera nordică păreau blocate. Oficialii Forțelor Aeriene americane au crezut că Uniunea Sovietică le-a atacat radarele și a început să se pregătească pentru război. Apoi și-au dat seama că nu erau sovieticii. A fost o furtună solară.
Ce sunt furtunile solare, cât de periculoase sunt acestea și ce putem face în privința lor?
Ce este o furtună solară?
Soarele este atât de fierbinte, încât în el electronii nu sunt legați de nucleele atomice, ci se pot deplasa liber. Fizicienii numesc această stare „plasmă”. Dacă sarcinile electrice se deplasează prin plasmă, acesta creează câmpuri magnetice. Iar câmpurile magnetice deplasează mai multe sarcini electrice, ceea ce duce la creșterea câmpurilor magnetice și așa mai departe. În acest fel, Soarele poate genera câmpuri magnetice enorme, alimentate prin fuziune nucleară.
Uneori, aceste câmpuri magnetice formează arcuri deasupra suprafeței Soarelui, adesea într-o zonă cu pete solare. Aceste arcuri se pot rupe și „exploda” și apoi se pot întâmpla două lucruri.
Pe de-o parte, o mulțime de radiații sunt eliberate brusc, adică lumină vizibilă, dar și lumină ultravioletă și raze X. Aceasta se numește „erupție solară”. Radiația este de obicei însoțită de particule de mare viteză, numite „particule solare”.
Pe de altă parte, în unele cazuri, erupția solară vine cu o undă de șoc care aruncă o parte din plasmă în spațiu. Aceasta se numește „ejecție de masă coronală” și poate fi vorba de miliarde de tone de plasmă fierbinte. Erupția solară împreună cu ejecția de masă coronală poartă numele de „furtună solară”.
O furtună solară poate dura de la minute la ore și poate elibera mai multă energie decât cea consumată în toată istoria umană.
Activitatea soarelui are un ciclu de 11 ani, iar cele mai grave furtuni solare vin adesea în anii de după maximul solar. În acest moment abia începem un nou ciclu și următorul maxim de activitate solară va fi în jur de 2025. Anii statistic cei mai periculoși ai ciclului solar vor veni după aceea.
Dar, în fapt, ciclul solar este de 22 de ani, deoarece după 11 ani câmpul magnetic se schimbă, iar ciclul nu este complet până când nu revine la poziția inițială. Din punct de vedere al activității solare, ciclul de 11 ani este cel relevant.
Cum ne afectează furtunile solare?
Spațiul este mare și majoritatea acestor furtuni solare nu vin în direcția noastră. Dar dacă o fac, erupția solară se mișcă cu viteza luminii și durează aproximativ opt minute până ajunge la noi. Expunerea la aceste radiații reprezintă un risc pentru astronauți și piloți și poate afecta sateliții de pe orbită. De exemplu, în timpul unei furtuni solare din 2003, satelitul japonez de vreme Madori 2 a fost deteriorat permanent și mulți alți sateliți s-au oprit automat, deoarece sistemele lor de navigație nu mai funcționau. Această furtună solară a devenit cunoscută sub numele de „furtuna de Halloween din 2003”, deoarece s-a întâmplat în octombrie.
Aici, pe Pământ, suntem în mare parte feriți de erupțiile solare. Dar nu și de ejecția de masă coronală, care vine după erupție cu o întârziere între 12 ore și 3 zile, în funcție de viteza inițială, și poartă propriul său câmp magnetic. Când ajunge pe Pământ, acel câmp magnetic se conectează cu cel al Pământului. Un efect al acestui fapt este că aurora devine mai puternică, poate fi văzută mai aproape de ecuator și-și poate chiar schimba culoarea pentru a deveni roșie. În timpul furtunii de Halloween aurora a putut fi văzută la sud până în Marea Mediterană.
Aurora este destul de inofensivă, dar câmpul magnetic provoacă o mare problemă. Deoarece se schimbă atât de rapid, induce curenți electrici. Crusta Pământului nu are o foarte bună conductibilitate electrică, dar rețelele noastre electrice au, prin proiectare. Aceasta înseamnă că, în fapt, câmpul magnetic asociat furtunii solare poate deteriora centralele electrice și transformatoarele și poate provoca întreruperi de curent.
Cât de puternice pot deveni furtunile solare?
Puterea furtunilor solare este măsurată în funcție de energia din erupția solară. Cele mai mici se numesc „clasa A” și sunt aproape de nivelurile normale, de zi cu zi, urmate de clasa B, C, M și X. Aceasta este o scară logaritmică, astfel încât fiecare literă reprezintă o creștere de 10 ori a energie. Nu mai există litere după X, în schimb se adaugă numere după X. Dar X10, de exemplu, este o altă creștere de 10 ori după X.
Care este cea mai mare furtună solară înregistrată? E posibil să fi fost cea din 2 septembrie 1859. Erupția solară din acea zi a fost observată întâmplător de astronomul englez Richard Carrington, motiv pentru care este cunoscută astăzi drept „evenimentul Carrington”.
Ejecția de masă coronală după erupție a călătorit direct în direcția Pământ. La acea vreme, nu existau multe rețele electrice care să fie deteriorate, deoarece becurile electrice vor deveni obișnuite în orașe abia după alte două decenii. Dar exista un sistem telegraf.
Un telegrafist din Philadelphia a observat un șoc electric puternic când își testa echipamentul, iar majoritatea dispozitivelor au încetat să funcționeze, deoarece nu puteau face față curentului. Dar unii telegrafiști și-au dat seama că ar putea continua să folosească dispozitivul dacă îl deconectează de la sursa de alimentare, folosind doar curentul indus de furtuna solară.
Următorul dialog a avut loc în timpul evenimentului Carrington între Portland și Boston:
„Vă rog să deconectați bateria în întregime timp de cincisprezece minute.”
„O va face. Acum este deconectat.”
„Al meu este deconectat și lucrăm cu curentul auroral. Cum primiți textul meu?”
„Mai bine decât cu bateriile pornite. Curentul vine și trece treptat.”
„Curentul meu este foarte puternic uneori și putem funcționa mai bine fără baterii, deoarece aurora pare ba să neutralizeze, ba să augmenteze bateriile, făcând curentul prea puternic uneori pentru magneții noștri. Presupun că o să lucrăm fără baterii până trecem de aceste probleme".
Cât de puternic a fost evenimentul Carrington? Nu știm cu adevărat. La acea vreme, două stații din Anglia măsurau câmpul magnetic al Pământului. Dar acele dispozitive funcționau prin mutarea unui stilou pe o bucată de hârtie, iar pe timpul vârfului furtunii acel stilou a ieșit de pe pagină. Karen Harvey a estimat că a avut o energie totală de până la 1032 erg, care o plasează aproximativ în categoria X45.
În 2013 piața asigurărilor Lloyd’s a estimat că, dacă o furtună solară similară evenimentului Carrington ar avea loc astăzi, ar provoca daune rețelei electrice de până la 2,6 trilioane de dolari SUA, doar pentru Statele Unite. Daunele sunt de douăzeci de ori mai mari decât daunele uraganului Katrina. Penele de curent ar putea dura de la câteva săptămâni la doi ani, deoarece ar trebui înlocuite atâtea transformatoare.
Cea mai puternică erupție solară măsurată cu metode moderne a fost „furtuna de Halloween din 2003”. A fost atât de puternică, încât a suprasolicitat detectoarele. Senzorii au fost decupați la X 17. Ulterior s-a estimat că ar fi fost X 35 +/- 5, deci sub evenimentul Carrington.
Cât de dăunătoare pot deveni furtunile solare?
Câmpul magnetic al planetei noastre ne protejează de particulele care provin constant de la Soare, de așa-numitul vânt solar. De asemenea, împiedică acele particule solare să rupă atmosfera Terrei. Marte, de exemplu, a avut odată o atmosferă, dar având un câmp magnetic slab, atmosfera sa a fost eliminată de vântul solar.
O furtună solară care copleșește capacitatea de protecție (câmpul magnetic terestru) ar putea să ne lase expuși la plasma solară și care ar putea, în cel mai rău caz, să ne distrugă o parte sau chiar toată atmosfera noastră.
Chiar pot avea loc furtuni solare atât de puternice? Nu se poate spune un „nu” clar. Cu cât o furtună solară are mai multă energie, cu atât este mai puțin probabilă. Dar, ocazional, astrofizicienii observă stele foarte asemănătoare Soarelui nostru, care au o erupție solară atât de puternică, încât ar putea pune în pericol viața în zona locuibilă. În prezent, este greu de spus dacă un astfel de eveniment este posibil pentru Soarele nostru sau cât de probabil este.
Ce putem face să ne protejăm?
Sateliții de pe orbită pot fi protejați într-o oarecare măsură. Avioanele pot fi redirecționate către altitudini mai mici pentru a limita expunerea la radiații a piloților și pasagerilor. Putem întrerupe o parte a rețelei electrice pentru a preveni mișcarea curenților.
Dar, pe lângă asta, cel mai bun lucru pe care îl putem face este să ne pregătim pentru ceea ce urmează. Cât de bine funcționează aceste pregătiri depinde în mod fundamental de timpul pe care-l avem la dispoziție când aflăm că o furtună solară se îndreaptă în direcția noastră. De aceea, oamenii de știință lucrează în prezent la prognoze meteo solare care ar putea să ne dea un avertisment înainte de erupțiile solare.
În ce privește mega-furtunile solare, în prezent nu avem tehnologia necesară pentru a face ceva în privința lor. Deci, cel mai bun lucru pe care îl putem face este să investim în cercetare și dezvoltare științifică, pentru ca într-o zi să ne putem proteja.
Textul articolului reprezintă traducerea și adaptarea textului din videoclip.
