Solarne oluje su važne za formiranje aurora borealis, također nazvanih Sjeverna svjetlost, jednog od najnevjerojatnijih prirodnih fenomena. Ovaj prekrasni radijacijski događaj pojavljuje se kada čestice solarnog vjetra, ubrzane solarnih oluja, interagiraju s magnetskim poljem i atmosferom Zemlje.
Ovako to funkcionira:
Interakcija s magnetskim poljem
Kada solarne čestice (uglavnom protoni i elektroni) stignu do Zemlje, slijede linije magnetskog polja prema polovima gdje je manje magnetizma i stoga mogu prodrijeti u atmosferu.
Sudari s česticama atmosfere
U polarnih regijama, solarni ioni sudaraju se s molekulama kisika ili dušika koje čine dio atmosferskih plinova Zemlje. Ovi sudari rezultiraju uzbuđenim stanjem molekula plina, što znači da neki elektroni u tim molekulama mogu privremeno promijeniti na više energetske razine.
Emisija svjetlosti
Nakon kratkog vremena, uzbuđeni elektroni u molekulama atmosfere vraćaju se na svoju izvorno energetsku razinu emitirajući svjetlost. Ovisno o različitim vrstama plinova i visini na kojoj je došlo do sudara; ova svjetlost može biti zelena, crvena, plava ili ljubičasta. Konkretno, kisik emitira uglavnom zelenu-crvenu svjetlost dok dušik isijava plavičasto-ljubičastu svjetlost.
Vizualna prezentacija
Zbog ovih interakcija dolazi do veličanstvenog svjetlosnog prikaza poznatog kao Aurora Borealis koji se događa na noćnom nebu. To se najviše događa oko polarnih regija zbog njihove blizine magnetskim polovima, ali ponekad tijekom intenzivnih solarnih oluja; može se promatrati čak i na nižim širinama.
Stoga, solarna oluja ne samo da pokreće aure, već također utječe na njihovu intenzitet kao i područje unutar kojeg se pojavljuju. Promatranjem solarnih oluja moguće je predvidjeti kada i gdje će točno aure postati vidljive.
Solarne oluje su intenzivni vremenski fenomeni u svemiru koji nastaju iz složenih interakcija između površine Sunca i okruženja plazme (magnetska polja). Manifestiraju se u različitim oblicima poput izbijanja nazvanih koronalne mase (CME) i brzog solarnog vjetra.
Sljedeće otkriva kako svaki od ovih fenomena doprinosi solarnoj oluji:
Solarne erupcije
Solarne erupcije su iznenadne, intenzivne eksplozije na površini Sunca koje isijavaju velike količine elektromagnetskog zračenja uključujući svjetlost, radio valove i X-zrake. To se događa kada se magnetska energija pohranjena u sunčevoj atmosferi iznenada oslobodi. Ponekad ove erupcije mogu trajati samo minute do sati prije nego što stignu do Zemlje, čime ometaju radio komunikacijske sustave ili čak uzrokuju izravnu štetu na satelitskoj opremi.
Koronalne mase ejekcije (CME)
CME su masivne oblake ispunjene električno nabijenim česticama koje sunce ispaljuje u svemir. One su sposobne nositi nekoliko milijardi tona koronalnog materijala dok putuju brzinama od nekoliko stotina do nekoliko tisuća kilometara u sekundi. Kada stignu do Zemlje, mogu uzrokovati geomagnetske oluje koje stvaraju električne struje unutar Zemljine atmosfere i na njenoj površini, što dovodi do kolapsa na električnim vodovima, kao i prekida u komunikacijskim i navigacijskim sustavima.
Povećani solarni vjetar i tokovi čestica
Sunce kontinuirano ispušta električno nabijene čestice poznate kao solarni vjetar u svemir. S redovitim promjenama u njihovoj gustoći ili brzini, posebno u vezi s CME, učinci na Zemljino magnetsko polje mogu biti pojačani, čime se uzrokuje veća geomagnetska aktivnost.
Utjecaji svemirske vremenske prilike
Svi ovi procesi zajedno mogu utjecati na Zemljinu ionosferu i magnetsko polje, što zauzvrat proizvodi nekoliko utjecaja svemirske vremenske prilike kao što su aurore, izobličenja radio valova, opasnosti za astronaute u svemiru i potencijalni problemi za terestričke električne mreže. Važno je pratiti i predviđati solarne oluje kako bi njihov utjecaj bio minimalan.
Opasnosti od sunčevih oluja
Sunčeve oluje rezultiraju različitim posljedicama na Zemlji, od kojih su neke opasne posebno za modernu tehnologiju i infrastrukturu. Stoga ćemo vidjeti kako sunčeve oluje mogu utjecati na nas.
Komunikacijski sustavi ili navigacija
Jaki solarni vjetrovi mogu ometati radio komunikacije kao i GPS signale. Ovo je posebno važno za zračni i pomorski prijevoz kada su točne komunikacije i navigacija vitalne za sigurnost.
Sateliti
Solarna aktivnost može povećati volumen atmosfere oko Zemlje, povećavajući otpor na satelite u niskoj Zemljinoj orbiti, uzrokujući promjene u njihovoj orbiti ili čak izgaranje prilikom ponovnog ulaska u atmosferu. Osim toga, solarni vjetrovi oštećuju elektroniku i solarne ćelije na satelitima.
Električne mreže
Najozbiljnija moguća posljedica sunčeve oluje je njen utjecaj na električne mreže. Kombinacija Zemljinog magnetskog polja s solarnim česticama, poznata kao geomagnetske oluje, može inducirati struju u velikim električnim mrežama, što rezultira preopterećenjima transformatora i dugotrajnim ispadima struje.
Radiacija
Na visokim geografskim širinama, na kojima astronauti borave tijekom avionskih letova, postoji povećana radiacija zbog solarne aktivnosti, što dodatno povećava rizik od izloženosti radiaciji, zahtijevajući posebne mjere zaštite za one koji su izloženi takvim uvjetima.
Šteta uzrokovana svemirskim vremenom
Iako su vizualno impresivne, aure također mogu ukazivati na geofizički solidan događaj uzrokovan sunčevim olujama.
Iako se ekstremne sunčeve oluje ne događaju dovoljno često, znanstvenici i inženjeri i dalje prate aktivnosti našeg solarnog susjeda kako bi mogli predvidjeti rizike unaprijed i smanjiti ih ako se uopće dogode.
Na primjer, NOAA-ina usluga za svemirsko vrijeme ima sustave za rano upozoravanje koji su usmjereni na pripremu ljudi za nadolazeće sunčeve oluje.
Već je bilo nekoliko značajnih incidenata povezanih s posljedicama fenomena svemirskog vremena koji utječu na Zemlju, uključujući oštećenu infrastrukturu i tehnologiju. Evo nekoliko:
Quebec, Kanada 1989.
Najpoznatiji primjer štete uzrokovane sunčevom olujom dogodio se 13. ožujka 1989. kada je snažna sunčeva oluja izazvala geomagnetsku oluju na Zemlji. Kao rezultat toga, izazvala je ogromne struje u hidroelektrani Hydro-Québec u Kanadi, što je dovelo do ozbiljnih prekida u opskrbi električnom energijom. Više od šest milijuna ljudi nije imalo struje tijekom devet sati.
Švedska 2003.
Tijekom jedne od najvećih sunčevih oluja ikada zabilježenih – Halloween oluje zbog njihovog pojavljivanja u listopadu 2003. – švedske elektroenergetske mreže suočile su se s ozbiljnim problemima s transformatorima što je dovelo do prekida napajanja i problema s prijenosom mreže.
Štete na satelitima
Neki sateliti su uništeni ili su otkazali zbog povećanja solarne aktivnosti tijekom vremena. Takve štete uključuju prekide u komunikaciji, kao i kratke spojeve i elektronička oštećenja uzrokovana nabijenim česticama u svemiru.
Utjecaj na zračni promet
Ovi događaji mogli bi utjecati na procese zrakoplovstva, posebno za polarne letove koji se suočavaju s višim razinama kozmičkog zračenja, što ih čini ranjivijima na neuspjehe u komunikaciji i navigaciji.
Iako su rijetki, takvi događaji ističu nužnost praćenja aktivnosti sunca, kao i poduzimanja potrebnih mjera opreza za našu kritičnu infrastrukturu, što su pokazali odgovorni dionici diljem nacija koji imaju za cilj smanjiti moguće buduće utjecaje, čime čine svoje elektroenergetske mreže i tehničke sustave otpornijima.
Godine 1859. dogodila se najveća sunčeva oluja ikada zabilježena, poznata kao Carringtonov događaj. Ova vrlo snažna magnetska oluja prijavljena je i nazvana po britanskom astronomu Richardu Carringtonu koji je vidio ogromne sunčeve izboje.