Saulės audros yra svarbios šiaurinių pašvaisčių, dar vadinamų Aurora Borealis, formavimuisi, vienam nuostabiausių gamtos reiškinių. Šis gražus radiacijos įvykis atsiranda, kai Saulės vėjo dalelės, pagreitintos Saulės audrų, sąveikauja su Žemės magnetiniu lauku ir atmosfera.
Štai kaip tai veikia:
Sąveika su magnetiniu lauku
Kai Saulės dalelės (daugiausia protonai ir elektronai) pasiekia Žemę, jos seka jos magnetinio lauko linijas link polių, kur magnetizmo yra mažiau ir todėl gali prasiskverbti į atmosferą.
Susidūrimai su atmosferos dalelėmis
Polo regionuose Saulės jonai susiduria su deguonies arba azoto molekulėmis, kurios sudaro dalį Žemės atmosferos dujų. Šie susidūrimai sukelia sužadintą būseną dujų molekulėse, tai reiškia, kad kai kurie elektronai šiose molekulėse gali trumpam pereiti į aukštesnius energijos lygius.
Šviesos skleidimas
Po trumpo laiko sužadinti elektronai atmosferos molekulėse grįžta į savo pradinį energijos lygį, stebint šviesos emisiją. Priklausomai nuo skirtingų dujų tipų ir aukščio, kuriame įvyko susidūrimas; ši šviesa gali būti žalia, raudona, mėlyna arba violetinė. Ypač deguonis skleidžia daugiausia žaliai-raudoną šviesą, o azotas skleidžia mėlynai-violetinę šviesą.
Vizualinė prezentacija
Šių sąveikų dėka atsiranda nuostabus apšvietimo spektaklis, vadinamas Aurora Borealis, kuris vyksta nakties danguje. Tai daugiausia vyksta aplink polinius regionus dėl jų artumo prie magnetinių polių, tačiau kartais intensyvių Saulės audrų metu tai gali būti stebima net žemesniuose platumose.
Taigi, Saulės audra ne tik inicijuoja auroras, bet ir veikia jų intensyvumą bei regioną, kuriame jos pasirodo. Stebint Saulės audras, galima prognozuoti, kada ir kur tiksliai auroros taps matomos.
Saulės audros yra intensyvūs kosminio oro reiškiniai, kylantys iš sudėtingo saulės paviršiaus ir aplinkos plazmos (magnetiniai laukai) sąveikos. Jos pasireiškia įvairiomis formomis, tokiomis kaip pliūpsniai, išmetimai, žinomi kaip koronaliniai masiniai išmetimai (CME) ir greitas Saulės vėjas.
Štai kaip kiekvienas iš šių reiškinių prisideda prie Saulės audros:
Saulės pliūpsniai
Saulės pliūpsniai yra staigūs, intensyvūs sprogimai saulės paviršiuje, kurie skleidžia didelius elektromagnetinės radiacijos kiekius, įskaitant šviesą, radijo bangas ir rentgeno spindulius. Tai įvyksta, kai magnetinė energija, saugoma saulės atmosferoje, staiga išsiskiria. Kartais šie sprogimai gali trukti tik minutes ar valandas, kol pasiekia Žemę, todėl trukdo radijo ryšio sistemoms arba net tiesiogiai pažeidžia palydovų įrangą.
Karūnų masės išsiveržimai (CMEs)
CMEs yra didžiuliai debesys, užpildyti elektriškai įkrautomis dalelėmis, kurias saulė išmeta į kosmosą. Jie gali nešti apie milijardą tonų karūninės medžiagos, keliaudami keliais šimtais kilometrų per sekundę iki kelių tūkstančių kilometrų per sekundę. Pasiekę Žemę, jie gali sukelti geomagnetinius audras, kurios sukuria elektrinius srovius Žemės atmosferoje ir jos paviršiuje, sukeldamos elektros linijų gedimus ir komunikacijos bei navigacijos sistemų sutrikimus.
Padidėjęs saulės vėjas ir dalelių srautai
Saulė nuolat išskiria elektriškai įkrautas daleles, vadinamas saulės vėju, į kosmosą. Reguliarūs jų skaičiaus tankio ar greičio pokyčiai, ypač susiję su CMEs, gali sustiprinti poveikį Žemės magnetiniam laukui, taip sukeldami daugiau geomagnetinės veiklos.
Kosminio oro poveikis
Visi šie procesai kartu gali paveikti Žemės jonosferą ir magnetinį lauką, taip sukeldami įvairius kosminio oro poveikius, tokius kaip auroros, radijo bangų iškraipymai, pavojai astronautams kosmose ir galimi problemos žemės elektros tinklams. Svarbu stebėti ir prognozuoti saulės audras, kad jų poveikis būtų minimalus.
Saulės audrų pavojai
Saulės audros sukelia skirtingus rezultatus Žemėje, iš kurių kai kurie yra pavojingi, ypač šiuolaikinei technologijai ir infrastruktūrai. Todėl pamatysime, kaip saulės audros gali paveikti mus.
Komunikacijos sistemos arba navigacija
Stiprus saulės vėjas gali sutrikdyti radijo ryšius ir GPS signalus. Tai ypač svarbu oro ir jūrų transportui, kai tikslūs ryšiai ir navigacija yra gyvybiškai svarbūs saugumui.
Palydovai
Saulės aktyvumas gali padidinti atmosferos tūrį aplink Žemę, didinant trintį žemų orbitų palydovams, dėl ko jie gali pakeisti savo orbitą arba net sudegti, grįždami į atmosferą. Be to, saulės vėjai pažeidžia elektroniką ir saulės elementus palydovuose.
Elektros tinklai
Didžiausias galimas saulės audros padarinys yra jos poveikis elektros tinklams. Žemės magnetinio lauko ir saulės dalelių derinys, vadinamas geomagnetinėmis audromis, gali indukuoti srovę didelio masto elektros tinkle, sukeldamas transformatorių perkrovas ir ilgalaikius elektros tiekimo sutrikimus.
Radiacija
Dideliuose platumose, kur astronautai lieka lėktuvo skrydžiuose, padidėja radiacija dėl saulės aktyvumo, dar labiau didinant riziką nuo radiacijos poveikio, reikalaujant specialių priemonių apsaugoti tuos, kurie yra veikiami tokiomis sąlygomis.
Žala dėl kosminio oro
Nors vizualiai įspūdingi, auroros taip pat gali rodyti geofizinį solidų įvykį, sukeltą saulės audrų.
Nors ekstremalūs saulės audros nevyksta pakankamai dažnai, mokslininkai ir inžinieriai vis tiek stebi mūsų saulės kaimyno veiklą, kad galėtų iš anksto prognozuoti rizikas ir sumažinti jas, jei jos vis dėlto įvyktų.
Pavyzdžiui, NOAA Kosminio oro tarnyba turi ankstyvosios įspėjimo sistemas, skirtas paruošti žmones artėjančioms saulės audroms.
Jau buvo keletas reikšmingų incidentų, susijusių su kosminio oro reiškinių pasekmėmis, paveikiančiomis Žemę, įskaitant sugadintą infrastruktūrą ir technologijas. Štai keletas:
Quebec, Kanada 1989 m.
Žinomiausias saulės audros sukeltos žalos atvejis įvyko 1989 m. kovo 13 d., kai galinga saulės audra sukėlė geomagnetinę audrą Žemėje. Dėl to Hydro-Québec hidroelektrinėje Kanadoje kilo didžiuliai srovės, kurie sukėlė didžiulius elektros tiekimo sutrikimus. Devynias valandas daugiau nei šeši milijonai žmonių buvo be elektros.
Švedija 2003 m.
Vienos didžiausių kada nors užfiksuotų saulės audrų – Helovino audrų, nes jos įvyko 2003 m. spalio mėnesį – metu Švedijos elektros tinklai patyrė rimtų problemų su transformatoriais, kas sukėlė elektros tiekimo sutrikimus ir tinklo perdavimo problemas.
Satellitų pažeidimai
Kai kurie palydovai buvo sunaikinti arba nesėkmingi dėl didėjančios saulės veiklos per laiką. Tokie pažeidimai apima komunikacijos sutrikimus, taip pat trumpus jungimus ir elektroninius pažeidimus, sukeltus įkrautų dalelių kosmose.
Oro transporto įtaka
Šie įvykiai gali paveikti aviacijos procesus, ypač poliarinių skrydžių, kurie susiduria su didesniais kosminio radiacijos lygiais, todėl jie tampa labiau pažeidžiami komunikacijos ir navigacijos sutrikimams.
Nors tokie įvykiai yra reti, jie pabrėžia būtinybę stebėti saulės veiklą, taip pat imtis reikiamų atsargumo priemonių mūsų kritinei infrastruktūrai, kaip matoma atsakingų suinteresuotųjų šalių visame pasaulyje, siekiančių sumažinti galimus būsimus poveikius, taip padarant jų elektros tinklus ir technines sistemas atsparesnes.
1859 m. įvyko didžiausia kada nors užfiksuota saulės audra, žinoma kaip Carringtono įvykis. Ši labai stipri magnetinė audra buvo užfiksuota ir pavadinta britų astronomo Richard Carringtono, kuris matė milžiniškas saulės išsiveržimus.