Saules vētras ir svarīgas auroras borealis veidošanā, kas pazīstama arī kā Ziemeļu gaismas, viens no visbrīnišķīgākajiem dabas fenomeniem. Šis skaistais radiācijas notikums parādās, kad saules vētras paātrinātie saules vēja daļiņas mijiedarbojas ar Zemes magnētisko lauku un atmosfēru.
Šādi tas darbojas:
Mijiedarbība ar magnētisko lauku
Kad saules daļiņas (galvenokārt protonu un elektronu veidā) sasniedz Zemi, tās seko tās magnētiskā lauka līnijām uz poliem, kur ir mazāk magnētisma un līdz ar to var iekļūt atmosfērā.
Sadursmes ar atmosfēras daļiņām
Pola reģionos saules joni saduras ar skābekļa vai slāpekļa molekulām, kas veido daļu no Zemes atmosfēras gāzēm. Šīs sadursmes rezultātā gāzes molekulas nonāk uzbudinātā stāvoklī, kas nozīmē, ka dažas elektroni šajās molekulās var īslaicīgi pāriet uz augstākiem enerģijas līmeņiem.
Gaismas izstarojums
Pēc īsa brīža uzbudinātie elektroni atmosfēras molekulās atgriežas savā sākotnējā enerģijas līmenī, novērojot gaismas izstarojumu. Atkarībā no dažādiem gāzu veidiem un augstuma, kur notika sadursme, šī gaisma var būt zaļa, sarkana, zila vai violeta. Īpaši skābeklis izstaro galvenokārt zaļi-sarkanus gaismas toņus, savukārt slāpeklis izstaro zilgan-violetus gaismas toņus.
Redzama prezentācija
Tieši šo mijiedarbību dēļ ir brīnišķīga gaismas izrāde, ko sauc par Aurora Borealis, kas notiek nakts debesīs. Tā galvenokārt notiek ap pola reģioniem, ņemot vērā to tuvumu magnētiskajiem poliem, bet reizēm intensīvu saules vētru laikā to var novērot pat zemākās platuma grādos.
Tādējādi saules vētra ne tikai iedarbina auroras, bet arī ietekmē to intensitāti un reģionu, kurā tās parādās. Novērojot saules vētras, ir iespējams prognozēt, kad un kur tieši auroras kļūs redzamas.
Saules vētras ir intensīvi kosmiski laikapstākļu notikumi, kas rodas no sarežģītas mijiedarbības starp Saules virsmu un apkārtējo plazmas vidi (magnētiskajiem laukiem). Tās izpaužas dažādās formās, piemēram, izsistienos, kas pazīstami kā koronārie masas izsisti (CME) un ātrā saules vēja.
Šeit ir atklāts, kā katrs no šiem fenomeniem veicina saules vētru:
Saules izsisti
Saules izsisti ir pēkšņas, intensīvas eksplozijas uz Saules virsmas, kas izstaro lielus elektromagnētiskās radiācijas apjomus, tostarp gaismu, radio viļņus un x-staru. Tas notiek, kad magnētiskā enerģija, kas uzkrāta Saules atmosfērā, pēkšņi tiek atbrīvota. Dažreiz šie izsisti var ilgt tikai minūtes līdz stundām, pirms tie sasniedz Zemi, tādējādi traucējot radio sakaru sistēmām vai pat tieši bojājot satelītu aprīkojumu.
Koronālie masu izsitiens (CMEs)
CMEs ir milzīgas mākoņu masas, kas piepildītas ar elektriski uzlādētām daļiņām, ko saule izsūta kosmosā. Tās spēj pārvadāt dažus miljardus tonnu koronālās vielas, ceļojot ar ātrumu no vairākiem simtiem kilometru sekundē līdz vairākiem tūkstošiem kilometru sekundē. Sasniedzot Zemi, tās var izraisīt ģeomagnētiskos stormus, kas rada elektriskās strāvas Zemes atmosfērā un tās virsmā, izraisot strāvas padeves līniju sabrukumus, kā arī traucējumus sakaru un navigācijas sistēmās.
Palisināts saules vējš un daļiņu plūsmas
Saule nepārtraukti izdala elektriski uzlādētas daļiņas, ko sauc par saules vēju, kosmosā. Regulāras izmaiņas to skaita blīvumā vai ātrumā, īpaši saistībā ar CMEs, var pastiprināt ietekmi uz Zemes magnētisko lauku, tādējādi izraisot vairāk ģeomagnētiskās aktivitātes.
Kosmiskās laika ietekmes
Visi šie procesi kopā var ietekmēt Zemes jonosfēru un magnētisko lauku, tādējādi radot vairākas kosmiskās laika sekas, piemēram, auroras, radio viļņu deformācijas, bīstamības astronautiem kosmosā un potenciālas problēmas uz zemes elektroapgādes tīkliem. Ir svarīgi uzraudzīt un prognozēt saules vētras, lai tās radītu minimālu ietekmi.
Saules vētru bīstamība
Saules vētras rada dažādas sekas uz Zemes, no kurām dažas ir bīstamas, īpaši mūsdienu tehnoloģijām un infrastruktūrai. Tāpēc mēs aplūkosim, kā saules vētras var ietekmēt mūs.
Sakaru sistēmas vai navigācija
Spēcīgs saules vējš var traucēt radio sakarus, kā arī GPS signālus. Tas ir īpaši svarīgi gaisa un jūras transportā, kad precīzi sakari un navigācija ir vitāli svarīgi drošībai.
Satellīti
Saules aktivitāte var palielināt atmosfēras apjomu ap Zemi, palielinot vilkmi uz zemas orbītas satelītiem, kas var izraisīt to orbītas maiņu vai pat iznīcināšanu, atgriežoties atmosfērā. Turklāt saules vēji bojā elektroniku un saules baterijas uz satelītiem.
Elektroapgādes tīkli
Visnopietnākā iespējamā saules vētras sekas ir tās ietekme uz elektroapgādes tīkliem. Zemes magnētiskā lauka kombinācija ar saules daļiņām, ko sauc par ģeomagnētiskajiem stormiem, var inducēt strāvu lielos elektroapgādes tīklos, izraisot transformatoru pārslodzi un ilgstošus blackoutus.
Radiācija
Augstos platuma grādos, kur uzturas astronauti lidojumu laikā, ir palielināta radiācija saules aktivitātes dēļ, kas tālāk palielina risku no radiācijas ekspozīcijas, prasot īpašus pasākumus, lai aizsargātu tos, kas ir pakļauti šādiem apstākļiem.
Bojājumi no kosmosa laika apstākļiem
Lai arī vizuāli iespaidīgas, auroras var arī norādīt uz ģeofizisku notikumu, ko izraisījusi saules vētra.
Lai arī ekstremālas saules vētras notiek pietiekami reti, zinātnieki un inženieri joprojām uzrauga mūsu saules kaimiņa aktivitātes, lai varētu prognozēt riskus iepriekš, samazinot tos, ja tas vispār notiek.
Piemēram, NOAA Kosmosa laika dienests ir izveidojis agrīnās brīdināšanas sistēmas, kas paredzētas, lai sagatavotu cilvēkus gaidāmajām saules vētrām.
Jau ir bijuši daži nozīmīgi incidenti, kas saistīti ar kosmosa laika fenomenu sekām, kas ietekmē Zemi, tostarp bojātu infrastruktūru un tehnoloģijas. Šeit ir daži:
Kebeka, Kanāda 1989. gadā
Vispazīstamākais saules vētras bojājumu gadījums notika 1989. gada 13. martā, kad spēcīga saules vētra izraisīja ģeomagnētisku vētru uz Zemes. Rezultātā tā izraisīja milzīgas strāvas plūsmas Hidro-Kebekas hidroelektrostacijā Kanādā, kas noveda pie nopietniem elektroapgādes traucējumiem. Deviņu stundu laikā vairāk nekā seši miljoni cilvēku bija bez elektrības.
Zviedrija 2003. gadā
Vienas no lielākajām jebkad reģistrētajām saules vētrām – Halovīna vētras, jo tās notika 2003. gada oktobrī – Zviedrijas elektroenerģijas tīkli piedzīvoja nopietnas problēmas ar transformatoriem, kas noveda pie elektroapgādes pārtraukumiem un tīkla pārvades problēmām.
Satellītu bojājumi
Daži satelīti ir tikuši iznīcināti vai izgāzušies saules aktivitātes pieauguma dēļ laika gaitā. Šādi bojājumi ietver komunikācijas traucējumus, kā arī īssavienojumus un elektroniskus bojājumus, ko izraisa lādētas daļiņas kosmosā.
Gaisa transporta ietekme
Šie notikumi var ietekmēt aviācijas procesus, īpaši polārajās lidojumos, kas saskaras ar augstākiem kosmiskās radiācijas līmeņiem, kas padara tos jutīgākus pret komunikācijas un navigācijas traucējumiem.
Lai arī šādi notikumi ir reti, tie uzsver nepieciešamību uzraudzīt saules aktivitātes, kā arī veikt nepieciešamos pasākumus mūsu kritiskajai infrastruktūrai, kā to apliecina atbildīgie dalībnieki visās valstīs, kuri cenšas samazināt iespējamos nākotnes ietekmes, tādējādi padarot savus elektroapgādes tīklus un tehniskās sistēmas izturīgākas.
1859. gadā notika lielākā jebkad reģistrētā saules vētra, pazīstama kā Karintona notikums. Šī ļoti spēcīgā magnētiskā vētra tika ziņota un nosaukta britu astronomam Richard Carrington, kurš redzēja milzīgas saules plūsmas.