Päikesetormid on olulised põhjuseks, miks tekivad põhjamaade valgused, mida tuntakse ka kui põhjapolaris, üks kõige hämmastavamaid loodusnähtusi. See kaunis kiirgusüritus ilmneb, kui päikesetuule osakesed, mida kiirendavad päikesetormid, suhtlevad Maa magnetvälja ja atmosfääriga.
Nii see toimib:
Suhtlemine magnetväljadega
Kuna päikesepartikkel (peamiselt prootonid ja elektronid) jõuab Maale, järgivad nad selle magnetvälja jooni pooluste suunas, kus magnetism on väiksem ja seega saavad nad atmosfääri tungida.
Kolooniad atmosfääripartiklitega
Polaarses piirkonnas põrkavad päikesepioonid hapniku või lämmastiku molekulidega, mis moodustavad osa Maa atmosfääri gaasidest. Need põrked viivad gaasimolekulide erutatud olekusse, mis tähendab, et mõned elektronid nendes molekulides võivad lühiajaliselt muutuda kõrgematele energiatasemetele.
Valguse kiirgamine
Pärast lühikest aega pöörduvad erutatud elektronid atmosfäärimolekulides tagasi oma algsele energiatasemele, mille käigus toimub valguse kiirgamine. Sõltuvalt erinevatest gaasitüüpidest ja kõrgusest, kus põrge toimus; võib see valgus olla roheline, punane, sinine või violetne. Eriti eritab hapnik peamiselt roheline-punaseid valgustusi, samas kui lämmastik kiirgab sinakas-violetset valgust.
Visuaalne esitlus
Just nende interaktsioonide tõttu toimub suurepärane valgusnäitus, mida nimetatakse Aurora Borealis, mis toimub öötaevas. See toimub enamasti polaarses piirkonnas, kuna need on lähedal magnetpoolustele, kuid mõnikord intensiivsete päikesetormide ajal võib seda jälgida isegi madalamates laiuskraadides.
Nii et päikesetorm mitte ainult ei käivita aurorasid, vaid mõjutab ka nende intensiivsust ning piirkonda, kus nad ilmuvad. Jälgides päikesetorme, on võimalik ennustada, millal ja kus täpselt aurorasid nähtavaks muutuvad.
Päikesetormid on intensiivsed kosmilised ilmastikunähtused, mis tulenevad keerulisest koosmängust Päikese pinnaga ning ümbritseva plasma keskkonna (magnetväljad) vahel. Need avalduvad erinevates vormides, nagu plahvatused, mida tuntakse kui koronaarmassipursked (CME-d) ja kiire päikesetuul.
Järgmine selgitab, kuidas igaüks neist nähtustest aitab kaasa päikesetormile:
Päikesepuhangud
Päikesepuhangud on äkilised, intensiivsed plahvatused Päikese pinnal, mis kiirgavad suures koguses elektromagnetilist kiirgust, sealhulgas valgust, raadiosignaale ja röntgenkiiri. See juhtub, kui magnetenergia, mis on salvestatud Päikese atmosfääri, vabastatakse äkki. Mõnikord võivad need pursked võtta aega vaid minuteid kuni tunde, enne kui nad Maale jõuavad, seetõttu häirides raadioside süsteeme või isegi põhjustades otsest kahju satelliitide seadmetele.
Kroonilised massiheitmed (CME-d)
CME-d on massiivsed pilved, mis on täidetud elektriliselt laetud osakestega, mida päike ruumi paiskab. Need suudavad kanda miljard tonni kroonilist materjali, liikudes kiirusel, mis ulatub mitusada kuni mitutuhat kilomeetrit sekundis. Maale jõudes võivad nad põhjustada geomagnetilisi torme, mis loovad elektrivoolu Maa atmosfääris ja pinnal, põhjustades elektriliinide kokkuvarisemist ning katkestusi kommunikatsiooni ja navigatsioonisüsteemides.
Suurenenenud päikese tuul ja osakeste vood
Päike vabastab pidevalt elektriliselt laetud osakesi, mida nimetatakse päikese tuuleks, ruumi. Nende arvu tiheduse või kiirus muutused, eriti seoses CME-dega, võivad suurendada mõju Maa magnetväljale, põhjustades seeläbi rohkem geomagnetilist tegevust.
Kosmose ilma mõjud
Kõik need protsessid koos võivad mõjutada Maa ioonosfääri ja magnetvälja, tootes omakorda mitmeid kosmose ilma mõjusid, nagu aurorad, raadiosageduste moonutused, ohud astronautidele kosmoses ja potentsiaalsed probleemid maapealsete elektrivõrkudega. On oluline jälgida ja ennustada päikesetorme, et nende mõju oleks minimaalne.
Päikesetormi ohud
Päikesetormid toovad kaasa erinevaid tagajärgi Maal, millest mõned on ohtlikud, eriti kaasaegse tehnoloogia ja infrastruktuuri jaoks. Seetõttu vaatame, kuidas päikesetormid võivad meid mõjutada.
Kommunikatsioonisüsteemid või navigatsioon
tugevad päikese tuuled võivad häirida raadiosidet ja GPS-signaale. See on eriti kriitiline õhu- ja meretranspordis, kus täpsed kommunikatsioonid ja navigatsioon on ohutuse jaoks hädavajalikud.
Satelliidid
Päikesetegevus võib suurendada Maa ümber oleva atmosfääri mahtu, suurendades madalal orbiidil olevate satelliitide tõmbejõudu, mis võib põhjustada nende orbiidi muutumist või isegi nende põletamist atmosfääri sisenemisel. Lisaks sellele kahjustavad päikese tuuled satelliitide elektroonikat ja päikesepaneele.
Elektrivõrgud
Päikesetormi kõige tõsisem võimalik tagajärg on selle mõju elektrivõrkudele. Maa magnetvälja ja päikesepartiklite kombinatsioon, mida nimetatakse geomagnetilisteks tormideks, võib tekitada voolu suurtes elektrivõrkudes, põhjustades transformaatorkoormusi ja pikaajalisi elektrikatkestusi.
Kiirgus
Kõrgetel laiuskraadidel, kus astronautide lennud toimuvad, on päikese tegevuse tõttu suurenenud kiirgus, mis suurendab kiirguse kokkupuute riski, nõudes erilisi meetmeid nende kaitsmiseks, kes on sellistele tingimustele allutatud.
Kahjustused kosmoseilmast
Kuigi visuaalselt muljetavaldavad, võivad virmalised samuti näidata geofüüsilist sündmust, mis on põhjustatud päikesetormidest.
Kuigi äärmuslikud päikesetormid ei esine piisavalt sageli, jälgivad teadlased ja insenerid endiselt meie päikesenaabri tegevust, et ennustada riske ette, vähendades neid, kui need peaksid üldse juhtuma.
Näiteks NOAA kosmoseilma teenus omab varajase hoiatamise süsteeme, mis on suunatud inimeste ettevalmistamisele tulevaste päikesetormide jaoks.
On juba olnud mõningaid märkimisväärseid juhtumeid, mis on seotud kosmoseilma nähtuste tagajärgedega, mis mõjutavad maapinda, sealhulgas kahjustatud infrastruktuuri ja tehnoloogiat. Siin on mõned:
Quebec, Kanada 1989
Kõige kuulsam päikesetormi kahjustuse juhtum juhtus 13. märtsil 1989, kui võimas päikesetorm põhjustas geomagnetilise tormi Maal. Selle tulemusena tekkisid tohutud voolud Hydro-Québeci hüdroelektrijaamas Kanadas, mis viis tõsiste elektrikatkestusteni. Üheksa tunni jooksul olid rohkem kui kuus miljonit inimest ilma elektrita.
Rootsi 2003
Ühe suurima kunagi registreeritud päikesetormi ajal – Halloween'i tormid, kuna need toimusid oktoobris 2003 – kogesid Rootsi elektrivõrgud tõsiseid probleeme transformaatoreid tõttu, mis viis elektrikatkestuste ja võrgu edastamisprobleemideni.
Satelliitide kahjustused
Mõned satelliidid on hävitatud või ebaõnnestunud päikesetegevuse suurenemise tõttu aja jooksul. Sellised kahjustused hõlmavad kommunikatsiooni katkemist, samuti lühiseid ja elektroonilisi kahjustusi laetud osakeste tõttu kosmoses.
Õhutranspordi mõju
Need sündmused võivad mõjutada lennundusprotsesse, eriti polaarekskursioone, mis puutuvad kokku kõrgemate kosmilise kiirguse tasemetega, muutes need kommunikatsiooni ja navigeerimise rikke osas haavatavamaks.
Kuigi sellised sündmused on haruldased, rõhutavad nad vajadust jälgida päikese tegevust ning võtta vajalikke ettevaatusabinõusid meie kriitilise infrastruktuuri kaitsmiseks, nagu on näidanud vastutustundlikud osalised erinevates riikides, kes püüavad vähendada võimalikke tulevasi mõjusid, muutes seeläbi oma elektrivõrgud ja tehnilised süsteemid vastupidavamaks.
1859. aastal toimus suurim kunagi registreeritud päikesetorm, tuntud kui Carringtoni sündmus. See väga tugev magnetiline torm registreeriti ja nimetati Briti astronoom Richard Carringtoni poolt, kes nägi tohutuid päikeseflaare.