Aurinkomyrskyt ovat tärkeitä revontulien, eli pohjoisten valojen, muodostumiselle, joka on yksi upeimmista luonnonilmiöistä. Tämä kaunis säteilyilmiö ilmenee, kun aurinkotuulen hiukkaset, joita aurinkomyrskyt kiihdyttävät, vuorovaikuttavat maan magneettikentän ja ilmakehän kanssa.
Tältä se näyttää:
Vuorovaikutus magneettikentän kanssa
Kun aurinkohiukkaset (pääasiassa protonit ja elektronit) saapuvat maahan, ne seuraavat sen magneettikenttäviivoja kohti napoja, joissa magneettisuus on heikompaa ja siten ne voivat tunkeutua ilmakehään.
Kolisi ilmakehän hiukkasten kanssa
Napaseuduilla aurinkoiset ionit törmäävät happi- tai typpimolekyyleihin, jotka muodostavat osan maan ilmakehän kaasuista. Nämä kolisiot johtavat kaasumolekyylien virittyneeseen tilaan, mikä tarkoittaa, että jotkut elektronit näissä molekyyleissä voivat hetkellisesti siirtyä korkeammille energiatasoille.
Valon emitointi
Lyhyen ajan kuluttua virittyneet elektronit ilmakehän molekyyleissä palaavat alkuperäiselle energiatasonsa, mikä aiheuttaa valon emitoinnin. Riippuen eri kaasutyypeistä ja korkeudesta, jossa kolisio tapahtui; tämä valo voi olla vihreää, punaista, sinistä tai violettia. Erityisesti happi emittoi pääasiassa vihreän-punaisia valoja, kun taas typpi päästää sinertävän-violetin valoa.
Näkyvä esitys
Juuri näiden vuorovaikutusten vuoksi taivaalla tapahtuu upea valaistusnäytös, jota kutsutaan revontuliksi. Se tapahtuu pääasiassa napaseuduilla niiden läheisyyden vuoksi magneettisiin napoihin, mutta joskus voimakkaiden aurinkomyrskyjen aikana sitä voidaan havaita jopa matalammilla leveysasteilla.
Näin ollen aurinkomyrsky ei ainoastaan käynnistä revontulia, vaan vaikuttaa myös niiden intensiivisyyteen sekä alueeseen, jolla ne ilmestyvät. Havaitsemalla aurinkomyrskyjä on mahdollista ennustaa, milloin ja missä tarkalleen revontulet tulevat näkyviin.
Aurinkomyrskyt ovat intensiivisiä avaruussään ilmiöitä, jotka johtuvat monimutkaisesta vuorovaikutuksesta auringon pinnan sekä ympäröivän plasman ympäristön (magneettikenttien) välillä. Ne ilmenevät eri muodoissa, kuten purkauksina, joita kutsutaan koronaarisiksi massapurkauksiksi (CME) ja nopeana aurinkotuulina.
Seuraavassa kerrotaan, miten kukin näistä ilmiöistä vaikuttaa aurinkomyrskyyn:
Aurinkopurkauksi
Aurinkopurkauksi ovat äkillisiä, voimakkaita räjähdyksiä auringon pinnalla, jotka emittoivat suuria määriä sähkömagneettista säteilyä, mukaan lukien valoa, radiotaajuuksia ja röntgensäteitä. Tämä tapahtuu, kun auringon ilmakehässä varastoitunut magneettinen energia vapautuu äkillisesti. Joskus nämä purkaukset voivat kestää vain minuutteja tai tunteja ennen kuin ne saavuttavat maan, mikä häiritsee radioviestintäjärjestelmiä tai jopa aiheuttaa suoraa vahinkoa satelliittilaitteille.
Koronaarimyrskyt (CME:t)
CME:t ovat massiivisia pilviä, jotka ovat täynnä sähköisesti varautuneita hiukkasia, joita aurinko työntää avaruuteen. Ne voivat kuljettaa jopa miljardin tonnin koronamateriaalia matkustaessaan useiden satojen kilometrien tai jopa useiden tuhansien kilometrien nopeudella sekunnissa. Kun ne saavuttavat Maan, ne voivat johtaa geomagneettisiin myrskyihin, jotka luovat sähkövirtoja Maan ilmakehässä ja sen pinnalla, mikä johtaa sähkölinjojen katkeamiseen sekä keskeytyksiin viestintä- ja navigointijärjestelmissä.
Lisääntynyt aurinkotuuli ja hiukkasvirrat
Aurinko vapauttaa jatkuvasti sähköisesti varautuneita hiukkasia, joita kutsutaan aurinkotuuleksi avaruuteen. Niiden tiheys tai nopeus vaihtelee säännöllisesti, erityisesti CME:iden yhteydessä, mikä voi voimistaa vaikutuksia Maan magneettikenttään ja aiheuttaa enemmän geomagneettista aktiivisuutta.
Avaruussään vaikutukset
Kaikki nämä prosessit yhdessä voivat vaikuttaa Maan ionosfääriin ja magneettikenttään, mikä puolestaan tuottaa useita avaruussään vaikutuksia, kuten revontulia, radiotaajuuden vääristymiä, vaaroja avaruuslentäjille ja mahdollisia ongelmia maapallon sähköverkkojen kanssa. On tärkeää seurata ja ennustaa aurinkomyrskyjä, jotta niiden vaikutus voidaan minimoida.
Aurinkomyrskyn vaarat
Aurinkomyrskyt aiheuttavat erilaisia seurauksia Maassa, joista osa on erityisen vaarallisia nykyaikaiselle teknologialle ja infrastruktuurille. Siksi tarkastellaan, miten aurinkomyrskyt voivat vaikuttaa meihin.
Viestintäjärjestelmät tai navigointi
Voimakkaat aurinkotuulet voivat häiritä radioviestintää sekä GPS-signaaleja. Tämä on erityisen kriittistä ilmailu- ja meriliikenteessä, joissa tarkka viestintä ja navigointi ovat elintärkeitä turvallisuuden kannalta.
Satelliitit
Aurinkoaktiviteetti voi lisätä ilmakehän määrää Maan ympärillä, mikä nostaa matalalla Maan kiertoradalla olevien satelliittien ilmanvastusta, aiheuttaen niiden kiertoradan muutoksia tai jopa palamista ilmakehään uudelleen pääsyn aikana. Lisäksi aurinkotuulet vahingoittavat satelliittien elektroniikkaa ja aurinkokennoja.
Sähköverkot
Vakavin mahdollinen seuraus aurinkomyrskystä on sen vaikutus sähköverkkoihin. Maan magneettikentän ja aurinkohiukkasten yhdistelmä, jota kutsutaan geomagneettisiksi myrskyiksi, voi indusoida virtaa suurissa sähköverkoissa, mikä johtaa muuntajien ylikuormitukseen ja pitkäkestoisiin sähkökatkoihin.
Säteily
Korkeilla leveysasteilla, joissa astronautit oleskelevat lentokoneissa, säteily lisääntyy aurinkoaktiviteetin vuoksi, mikä lisää säteilyaltistuksen riskiä ja vaatii erityisiä toimenpiteitä niiden suojelemiseksi, jotka altistuvat tällaisille olosuhteille.
Vauriot avaruussään vuoksi
Vaikka revontulet ovat visuaalisesti vaikuttavia, ne voivat myös viitata geofysikaaliseen tapahtumaan, joka on aiheutunut auringon myrskyistä.
Vaikka äärimmäiset auringonmyrskyt eivät tapahdu tarpeeksi usein, tutkijat ja insinöörit seuraavat silti aurinkomme naapurimme toimintaa, jotta he voivat ennakoida riskejä etukäteen ja vähentää niitä, jos niitä ylipäätään tapahtuu.
Esimerkiksi NOAA:n Avaruussään palveluilla on varoitusjärjestelmiä, joiden tarkoituksena on valmistaa ihmisiä tuleviin auringon myrskyihin.
Joissakin merkittävissä tapauksissa on ollut seurauksia avaruussään ilmiöistä, jotka vaikuttavat maapalloon, mukaan lukien vaurioitunut infrastruktuuri ja teknologia. Tässä on muutamia esimerkkejä:
Quebec, Kanada vuonna 1989
Kuuluisin esimerkki auringon myrskyjen aiheuttamasta vahingosta tapahtui 13. maaliskuuta 1989, kun voimakas auringon myrsky aiheutti geomagneettisen myrskyn Maapallolla. Tämän seurauksena Hydro-Québecin vesivoimalassa Kanadassa syntyi valtavia virtapiikkejä, jotka johtivat vakaviin sähkökatkoihin. Yhdeksän tunnin ajan yli kuusi miljoonaa ihmistä oli ilman sähköä.
Ruotsi vuonna 2003
Yhden suurimmista koskaan rekisteröidyistä auringon myrskyistä – Halloween-myrskyistä, koska ne tapahtuivat lokakuussa 2003 – Ruotsin sähköverkot kokivat vakavia ongelmia muuntajissa, mikä johti sähkökatkoihin ja verkon siirto-ongelmiin.
Satelliittivauriot
Jotkut satelliitit ovat tuhoutuneet tai epäonnistuneet auringon aktiivisuuden lisääntymisen vuoksi ajan myötä. Tällaisia vaurioita ovat viestintäkatkokset sekä oikosulut ja elektroniset vauriot avaruudessa olevien varautuneiden hiukkasten vuoksi.
Ilmaliikenteen vaikutus
Nämä tapahtumat voivat vaikuttaa ilmailuprosesseihin, erityisesti napa-lennoissa, jotka kohtaavat korkeampia kosmisen säteilyn tasoja, mikä tekee niistä alttiimpia viestintä- ja navigointihäiriöille.
Vaikka tällaiset tapahtumat ovat harvinaisia, ne korostavat auringon toiminnan seurannan ja tarvittavien varotoimien tarpeellisuutta kriittisille infrastruktuureille, kuten vastuulliset sidosryhmät eri maissa pyrkivät vähentämään mahdollisia tulevia vaikutuksia, tehden siten sähköverkoistaan ja teknisistä järjestelmistä kestävämpiä.
Vuonna 1859 tapahtui suurin koskaan rekisteröity auringon myrsky, joka tunnetaan nimellä Carringtonin tapahtuma. Tämä erittäin voimakas magneettimyrsky raportoitiin ja nimettiin brittiläisen tähtitieteilijän Richard Carringtonin mukaan, joka näki valtavia auringonpurkauksia.