Sluneční bouře jsou důležité pro vznik polární záře, také nazývané Severní světla, jednoho z nejúžasnějších přírodních jevů. Tento krásný radiační jev se objevuje, když částice slunečního větru urychlené slunečními bouřemi interagují s magnetickým polem Země a atmosférou.
Takhle to funguje:
Interakce s magnetickým polem
Když sluneční částice (většinou protony a elektrony) dorazí na Zemi, sledují její magnetické siločáry směrem k pólům, kde je méně magnetismu a mohou proniknout do atmosféry.
Kolize s atmosférickými částicemi
V polárních oblastech sluneční ionty kolidují s molekulami kyslíku nebo dusíku, které tvoří část atmosférických plynů Země. Tyto kolize vedou k excitovanému stavu molekul plynu, což znamená, že některé elektrony v těchto molekulách se mohou krátce změnit na vyšší energetické úrovně.
Emise světla
Po krátké době se excitované elektrony v atmosférických molekulách vrátí zpět na svou původní energetickou úroveň a emitují světlo. V závislosti na různých typech plynů a nadmořské výšce, ve které k kolizi došlo; toto světlo může být zelené, červené, modré nebo fialové. Zejména kyslík vyzařuje převážně zeleno-červené světlo, zatímco dusík vydává modro-fialové světlo.
Vizualizace
Díky těmto interakcím dochází k nádhernému světelnému představení známému jako Aurora Borealis, které se objevuje na noční obloze. Většinou se vyskytuje kolem polárních oblastí kvůli jejich blízkosti k magnetickým pólům, ale někdy během intenzivních slunečních bouří může být pozorována i v nižších zeměpisných šířkách.
Takže sluneční bouře nejenže iniciují aurory, ale také ovlivňují jejich intenzitu a oblast, ve které se objevují. Pozorováním slunečních bouří je možné předpovědět, kdy a kde přesně se aurory stanou viditelnými.
Sluneční bouře jsou intenzivní jevy vesmírného počasí, které vznikají v důsledku složité interakce mezi povrchem Slunce a okolním plazmovým prostředím (magnetická pole). Projevují se v různých formách, jako jsou erupce nazývané koronalní hmotové výrony (CME) a rychlý sluneční vítr.
Následující ukazuje, jak každý z těchto jevů přispívá k sluneční bouři:
Sluneční erupce
Sluneční erupce jsou náhlé, intenzivní exploze na povrchu Slunce, které vyzařují velké množství elektromagnetického záření, včetně světla, rádiových vln a rentgenových paprsků. K tomu dochází, když je magnetická energie uložená v atmosféře Slunce náhle uvolněna. Někdy tyto erupce mohou trvat jen minuty až hodiny, než dosáhnou Země, a tím narušují rádiové komunikační systémy nebo dokonce způsobují přímé poškození satelitního vybavení.
Koronární hmotové výrony (CMEs)
CMEs jsou masivní mraky naplněné elektricky nabitými částicemi, které jsou vyvrhovány do vesmíru Sluncem. Jsou schopny nést několik miliard tun koronálního materiálu, když se pohybují rychlostí od několika set kilometrů za sekundu až po několik tisíc kilometrů za sekundu. Po dosažení Země mohou vést k geomagnetickým bouřím, které vytvářejí elektrické proudy v atmosféře Země a na jejím povrchu, což může způsobit výpadky na elektrických vedeních a přerušení v komunikačních a navigačních systémech.
Zvýšený sluneční vítr a proudy částic
Slunce neustále uvolňuje elektricky nabité částice, označované jako sluneční vítr, do vesmíru. S pravidelnými změnami v jejich hustotě nebo rychlosti, zejména v souvislosti s CMEs, mohou být účinky na magnetické pole Země zesíleny, což způsobuje větší geomagnetickou aktivitu.
Účinky vesmírného počasí
Všechny tyto procesy dohromady mohou ovlivnit ionosféru a magnetické pole Země, což následně produkuje několik dopadů vesmírného počasí, jako jsou polární záře, zkreslení rádiových vln, nebezpečí pro astronauty ve vesmíru a potenciální problémy pro pozemní elektrické sítě. Je důležité monitorovat a předpovídat sluneční bouře, aby měly minimální dopad.
Rizika slunečních bouří
Sluneční bouře vedou k různým důsledkům na Zemi, z nichž některé jsou nebezpečné zejména pro moderní technologie a infrastrukturu. Proto se podíváme na to, jak mohou sluneční bouře ovlivnit nás.
Komunikační systémy a navigace
Silné sluneční větry mohou narušit rádiovou komunikaci a signály GPS. To je obzvlášť zásadní pro leteckou a námořní dopravu, kde jsou přesné komunikace a navigace životně důležité pro bezpečnost.
Satellity
Sluneční aktivita může zvýšit objem atmosféry kolem Země, což zvyšuje odpor na satelitech v nízké oběžné dráze, což může vést ke změně jejich orbity nebo dokonce k jejich spálení při opětovném vstupu do atmosféry. Kromě toho sluneční vítr poškozuje elektroniku a solární články na satelitech.
Elektrické sítě
Nejzávažnějším možným důsledkem sluneční bouře je její dopad na elektrické sítě. Kombinace magnetického pole Země se slunečními částicemi, označovaná jako geomagnetické bouře, může indukovat proud v rozsáhlých elektrických sítích, což vede k přetížení transformátorů a dlouhotrvajícím výpadkům.
Radiace
Na vysokých zeměpisných šířkách, kde astronauti pobývají během letů letadel, je zvýšená radiace v důsledku sluneční aktivity, což dále zvyšuje riziko vystavení radiaci a vyžaduje zvláštní opatření k ochraně těch, kteří jsou takovým podmínkám vystaveni.
Škody způsobené slunečním počasím
Ačkoli jsou aurory vizuálně impozantní, mohou také naznačovat geofyzikální událost způsobenou slunečními bouřemi.
I když k extrémním slunečním bouřím nedochází dostatečně často, vědci a inženýři stále sledují aktivity našeho slunečního souseda, aby mohli předpovědět rizika předem a snížit je, pokud k nim dojde.
Například NOAA's Space Weather Service má systémy včasného varování, které mají za cíl připravit lidi na přicházející sluneční bouře.
Už došlo k několika významným incidentům spojeným s důsledky jevů slunečního počasí, které ovlivnily Zemi, včetně poškozené infrastruktury a technologie. Zde je několik příkladů:
Québec, Kanada v roce 1989
Nejznámější případ škod způsobených sluneční bouří se stal 13. března 1989, kdy silná sluneční bouře způsobila geomagnetickou bouři na Zemi. V důsledku toho došlo k obrovským proudům v hydroelektrárně Hydro-Québec v Kanadě, což vedlo k vážným výpadkům elektřiny. Po dobu devíti hodin bylo více než šest milionů lidí bez elektřiny.
Švédsko v roce 2003
Během jedné z největších slunečních bouří, které byly kdy zaznamenány – Halloween bouře kvůli jejich výskytu v říjnu 2003 – švédské elektrické sítě zažily vážné problémy s transformátory, což vedlo k výpadkům elektřiny a problémům s přenosem sítě.
Poškození satelitů
Některé satelity byly zničeny nebo selhaly v důsledku zvýšení sluneční aktivity v průběhu času. Takové škody zahrnují poruchy komunikace, jakož i zkraty a elektronické poškození způsobené nabitými částicemi ve vesmíru.
Vliv na leteckou dopravu
Tyto události mohou ovlivnit letecké procesy, zejména u polárních letů, které čelí vyšším úrovním kosmického záření, což je činí zranitelnějšími vůči selhání komunikace a navigace.
Ačkoli jsou takové události vzácné, zdůrazňují nezbytnost sledování aktivit Slunce a přijímání nezbytných opatření pro naši kritickou infrastrukturu, jak ukazují odpovědní zúčastnění na národních úrovních, kteří si kladou za cíl snížit možné budoucí dopady a tím učinit své elektrické sítě a technické systémy odolnějšími.
V roce 1859 došlo k největší sluneční bouři, která byla kdy zaznamenána, známé jako Carringtonova událost. Tato velmi silná magnetická bouře byla hlášena a pojmenována britským astronomem Richardem Carringtonem, který viděl obrovské sluneční erupce.