Burza słoneczna jest zjawiskiem występującym, gdy wiatr słoneczny zakłóca pole magnetyczne Ziemi. To fascynujące zjawisko kosmiczne może mieć zarówno piękne, jak i potencjalnie zakłócające skutki. Od spektakularnych zorzy polarnych po możliwe zakłócenia w komunikacji satelitarnej i sieciach energetycznych, burze słoneczne wzbudzają zainteresowanie zarówno naukowców, jak i laików ze względu na ich wpływ na naszą planetę i codzienne życie. Co warto o nich wiedzieć?
Co to jest burza magnetyczna?
Burza magnetyczna to zjawisko polegające na czasowej perturbacji ziemskiego pola magnetycznego, wywołanej przez oddziaływania z plazmą emitowaną przez Słońce, zwłaszcza podczas zwiększonej aktywności słonecznej. Np. w czasie, gdy miejsce mają rozbłyski słoneczne i wyrzuty masy koronalnej (CME).
- Proces ten rozpoczyna się, gdy wyrzucona przez Słońce plazma, bogata w cząstki naładowane, takie jak elektrony i protony, dociera do magnetosfery Ziemi.
- Ziemskie pole magnetyczne działa jak tarcza ochronna, odpierając większość tych cząstek. Jednakże, podczas intensywnych burz słonecznych, to pole może zostać zakłócone.
- Gdy naładowane cząstki zderzają się z polami magnetycznymi Ziemi, powodują one zjawiska takie jak zorza polarna – piękne, kolorowe światła na niebie, szczególnie widoczne na wysokich szerokościach geograficznych.
- Burze magnetyczne mogą także mieć mniej pożądane skutki, takie jak zakłócenia w komunikacji radiowej, uszkodzenia satelitów, a nawet wpływ na sieci energetyczne.
Co może spowodować burza magnetyczna?
Burza magnetyczna może wywołać szereg skutków, zarówno pięknych, jak i potencjalnie zakłócających. Kilka przykładów:
- Zorze polarne: Jednym z najbardziej znanych i widocznych efektów burzy magnetycznej są zorze polarne, aurora borealis na półkuli północnej i aurora australis na półkuli południowej. Są to spektakularne świetlne pokazy na niebie.
- Zakłócenia w komunikacji radiowej i satelitarnej: Burza magnetyczna może powodować zakłócenia w transmisji fal radiowych, co ma wpływ na systemy komunikacji, w tym na działanie satelitów GPS.
- Zakłócenia w sieciach elektrycznych: Wzmożone prądy elektryczne generowane podczas burz magnetycznych mogą przeciążać sieci energetyczne, co w skrajnych przypadkach może prowadzić do rozległych i długotrwałych awarii zasilania.
- Uszkodzenia satelitów: Intensywna burza magnetyczna może uszkodzić satelity na orbicie, wpływając na ich elektronikę i systemy operacyjne, co może powodować utratę danych i zakłócenia w komunikacji.
- Wpływ na lotnictwo: Szczególnie dla lotów na wysokich szerokościach geograficznych.
W każdym z tych przypadków skala i intensywność skutków zależy od siły burzy magnetycznej.
Ile trwa burza magnetyczna?
Długość trwania burzy magnetycznej może być bardzo różna i zależy od wielu czynników, w tym od intensywności wyrzutu masy koronalnej (CME) ze Słońca oraz innych zmiennych związanych z aktywnością słoneczną i interakcjami z ziemskim polem magnetycznym.
- Średni czas trwania: od kilku godzin do kilku dni. W przypadku umiarkowanej aktywności, burze te zazwyczaj trwają około 24 do 48 godzin.
- Najkrótsze burze magnetyczne: zaledwie kilka godzin.
- Najdłuższe: mogą trwać nawet kilka tygodni. Jeden z najbardziej znanych przykładów to burza magnetyczna z 1859 roku, znana jako Zdarzenie Carringtona, która trwała kilka dni i była jednym z najsilniejszych zarejestrowanych zdarzeń tego typu.
Warto zauważyć, że długość i intensywność burzy magnetycznej nie zawsze są bezpośrednio powiązane.
Kiedy będzie burza magnetyczna?
Według prognozy NOAA na najbliższe 3 dni, od 8 do 10 stycznia 2024 roku, największy przewidywany indeks Kp wynosi 2. Oznacza to, że burza magnetyczna jest mało prawdopodobna. Prognozowanie burz magnetycznych jest trudne, ponieważ jest zależne od wielu czynników, takich jak siła rozbłysku słonecznego, kierunek CME i jego prędkość. Dlatego też, nie można jednoznacznie stwierdzić, czy i kiedy dojdzie do burzy magnetycznej w Polsce.
Prognozy na dłuższy okres
Według prognoz NOAA, maksimum aktywności słonecznej w cyklu 25 ma nastąpić w 2024 roku. Oznacza to, że w tym roku możemy spodziewać się większej liczby burz magnetycznych niż w latach poprzednich.
Burza magnetyczna – skutki
Burza magnetyczna może mieć różnorodne skutki, zarówno bezpośrednie, jak i pośrednie, na technologię, środowisko i człowieka.
- Zakłócenia w komunikacji radiowej i satelitarnej. Może to prowadzić do utrudnień w komunikacji, zwłaszcza w lotnictwie i transporcie morskim.
- Zakłócenia w sieciach elektrycznych, przerwy w dostawie prądu.
- Uszkodzenia satelitów i sprzętu kosmicznego.
- Wpływ na lotnictwo. Burze magnetyczne mogą zwiększać poziom promieniowania w atmosferze, co stanowi zagrożenie dla załóg lotniczych i pasażerów, szczególnie na dużych wysokościach i w rejonach polarnych.
- Pozytywnym skutkiem burz magnetycznych są zorze polarne, które są efektem wizualnym interakcji naładowanych cząstek słonecznych z atmosferą Ziemi.
- Wpływ na eksplorację kosmiczną, mogą stanowić zagrożenie dla astronautów i misji kosmicznych, zwłaszcza poza ziemską magnetosferą, gdzie brak jest naturalnej ochrony przed promieniowaniem słonecznym.
Wpływ burzy magnetycznej zależy od jej siły i trwania, a także od stanu technologii i gotowości do takich zdarzeń.
Burza magnetyczna – 1859 rok
Burza magnetyczna z 1859 roku, znana również jako Zdarzenie Carringtona, jest uważana za jedną z najsilniejszych burz magnetycznych, jakie kiedykolwiek odnotowano. Została ona zaobserwowana i opisana przez brytyjskiego astronoma Richarda Carringtona.
- 1 września 1859 roku, Carrington zauważył niezwykle jasne plamy na powierzchni Słońca, które były źródłem masywnej wyrzutu masy koronalnej (CME). To zjawisko było tak intensywne, że dotarło do Ziemi w ciągu zaledwie 18 godzin – zwykle taki proces trwa kilka dni.
- Gdy CME uderzyło w ziemską magnetosferę, spowodowało ekstremalne zakłócenia magnetyczne.
- Skutkiem tego były spektakularne zorze polarne, widoczne nawet na Karaibach i w Ameryce Południowej, oraz zakłócenia w globalnej sieci telegraficznej.
- Systemy telegraficzne na całym świecie doświadczyły awarii; w niektórych przypadkach urządzenia telegraficzne były na tyle naładowane elektrycznością, że operatorzy mogli wysyłać wiadomości nawet bez podłączania baterii.
- To zdarzenie dało naukowcom pierwsze prawdziwe dowody na to, że słońce i jego aktywność mogą bezpośrednio wpływać na ziemską magnetosferę i technologię.
- Współcześnie Zdarzenie Carringtona jest często przytaczane jako przykład potencjalnych skutków ekstremalnych burz magnetycznych na nowoczesną technologię i infrastrukturę.
Zdarzenie Carringtona pozostaje do dziś miernikiem dla naukowców i inżynierów w planowaniu ochrony infrastruktury krytycznej przed podobnymi zdarzeniami w przyszłości.