Slnečné búrky sú dôležité pre vznik polárnej žiary, známej aj ako Severné svetlá, jedného z najúžasnejších prírodných javov. Tento krásny radiačný jav sa objavuje, keď častice slnečného vetra urýchlené slnečnými búrkami interagujú s magnetickým poľom Zeme a atmosférou.
Takto to funguje:
Interakcia s magnetickým poľom
Keď slnečné častice (predovšetkým protóny a elektróny) dorazia na Zem, nasledujú jej magnetické línie smerom k pólom, kde je menej magnetizmu a preto môžu preniknúť do atmosféry.
Kolízie s atmosférickými časticami
V polárnych oblastiach slnečné ióny kolidujú s molekulami kyslíka alebo dusíka, ktoré tvoria časť atmosférických plynov Zeme. Tieto kolízie vedú k excitovanému stavu molekúl plynu, čo znamená, že niektoré elektróny v týchto molekulách sa môžu na krátky čas zmeniť na vyššie energetické úrovne.
Emisia svetla
Po krátkom čase sa excitované elektróny v atmosférických molekulách vrátia späť na svoju pôvodnú energetickú úroveň, pričom pozorujeme emisiu svetla. V závislosti od rôznych typov plynov a výšky, v ktorej došlo k zrážke, môže byť toto svetlo zelené, červené, modré alebo fialové. Konkrétne kyslík vyžaruje predovšetkým zeleno-červené svetlá, zatiaľ čo dusík vydáva modro-fialové svetlá.
Vizualizácia
Práve kvôli týmto interakciám sa objavuje nádherná svetelná show známa ako polárna žiara, ktorá sa odohráva na nočnej oblohe. Väčšinou sa vyskytuje okolo polárnych oblastí kvôli ich blízkosti k magnetickým pólom, ale niekedy počas intenzívnych slnečných búrok môže byť pozorovaná aj na nižších zemepisných šírkach.
Slnečná búrka teda nielenže iniciuje aurory, ale aj ovplyvňuje ich intenzitu a región, v ktorom sa objavujú. Pozorovaním slnečných búrok je možné predpovedať, kedy a kde presne sa aurory stanú viditeľnými.
Slnečné búrky sú intenzívne prejavy vesmírneho počasia, ktoré vznikajú z komplexnej interakcie medzi povrchom Slnka a okolitým plazmovým prostredím (magnetické polia). Prejavujú sa v rôznych formách, ako sú výbuchy známe ako korónové hmotové vyvrhnutia (CME) a rýchly slnečný vietor.
Nasledujúce ukazuje, ako každý z týchto javov prispieva k slnečnej búrke:
Slnečné výbuchy
Slnečné výbuchy sú náhle, intenzívne explózie na povrchu Slnka, ktoré vyžarujú veľké množstvá elektromagnetického žiarenia vrátane svetla, rádiových vĺn a röntgenového žiarenia. K tomu dochádza, keď sa magnetická energia uložená v atmosfére Slnka náhle uvoľní. Niekedy tieto erupcie môžu trvať len niekoľko minút až hodín predtým, ako dosiahnu Zem, čím narušujú rádiové komunikačné systémy alebo dokonca priamo poškodzujú satelitné zariadenia.
Koronálne výrony hmoty (CME)
CME sú masívne oblaky naplnené elektricky nabitými časticami, ktoré sú vyvrhnuté do vesmíru slnkom. Sú schopné prenášať niekoľko miliárd ton koronálneho materiálu, keď sa pohybujú rýchlosťou niekoľkých sto až niekoľkých tisíc kilometrov za sekundu. Po dosiahnutí Zeme môžu viesť k geomagnetickým búrkam, ktoré vytvárajú elektrické prúdy v atmosfére Zeme a na jej povrchu, čo spôsobuje výpadky na elektrických vedeniach, ako aj prerušenia v komunikáciách a navigačných systémoch.
Zvýšený slnečný vietor a prúdy častíc
Slnko neustále uvoľňuje elektricky nabité častice nazývané slnečný vietor do vesmíru. Pravidelné zmeny v ich hustote alebo rýchlosti, najmä spojené s CME, môžu zosilniť účinky na magnetické pole Zeme, čím spôsobujú väčšiu geomagnetickú aktivitu.
Účinky vesmírneho počasia
Všetky tieto procesy spolu môžu ovplyvniť ionosféru a magnetické pole Zeme, čím produkujú niekoľko dopadov vesmírneho počasia, ako sú aurory, skreslenia rádiových vĺn, nebezpečenstvá pre astronautov vo vesmíre a potenciálne problémy pre pozemné elektrické siete. Je dôležité monitorovať a predpovedať slnečné búrky, aby mali minimálny dopad.
Riziká slnečných búrok
Slnečné búrky vedú k rôznym výsledkom na Zemi, z ktorých niektoré sú nebezpečné najmä pre moderné technológie a infraštruktúru. Preto sa pozrieme na to, ako môžu slnečné búrky ovplyvniť nás.
Komunikačné systémy alebo navigácia
Silné slnečné vetry môžu narušiť rádiovú komunikáciu, ako aj signály GPS. To je obzvlášť dôležité pre leteckú a námornú dopravu, kde sú presné komunikácie a navigácia nevyhnutné pre bezpečnosť.
Satellity
Slnečná aktivita môže zvýšiť objem atmosféry okolo Zeme, čím zvyšuje odpor na satelitoch v nízkej obežnej dráhe, čo spôsobuje, že menia svoju orbitu alebo dokonca zhoria pri opätovnom vstupe do atmosféry. Okrem toho slnečné vetry poškodzujú elektroniku a solárne články na satelitoch.
Elektrické siete
Najzávažnejším možným dôsledkom slnečnej búrky je jej dopad na elektrické siete. Kombinácia magnetického poľa Zeme so slnečnými časticami nazývanými geomagnetické búrky môže indukovať prúd v rozsiahlych elektrických sieťach, čo vedie k preťaženiu transformátorov a dlhodobým výpadkom prúdu.
Radiácia
Na vysokých zemepisných šírkach, kde astronauti zostávajú počas letov, je zvýšená radiácia kvôli slnečnej aktivite, čím sa ďalej zvyšuje riziko z vystavenia radiácii, čo si vyžaduje osobitné opatrenia na ochranu tých, ktorí sú vystavení takýmto podmienkam.
Škody spôsobené slnečným počasím
Aj keď sú vizuálne pôsobivé, polárne žiary môžu tiež naznačovať geofyzikálnu udalosť spôsobenú slnečnou búrkou.
Aj keď extrémne slnečné búrky sa nestávajú dostatočne často, vedci a inžinieri stále sledujú aktivity našej slnečnej susedky, aby mohli predpovedať riziká vopred a znížiť ich, ak sa vôbec objavia.
Príkladom je, že NOAA's Space Weather Service má systémy včasného varovania zamerané na prípravu ľudí na prichádzajúce slnečné búrky.
Už došlo k niektorým významným incidentom spojeným s dôsledkami javov slnečného počasia ovplyvňujúcich Zem, vrátane poškodených infraštruktúr a technológií. Tu je niekoľko z nich:
Quebec, Kanada v roku 1989
Najznámejší prípad poškodenia spôsobeného slnečnou búrkou sa stal 13. marca 1989, keď silná slnečná búrka spôsobila geomagnetickú búrku na Zemi. V dôsledku toho došlo k obrovským prúdom v hydroelektrárni Hydro-Québec v Kanade, čo viedlo k vážnym výpadkom elektriny. Počas deviatich hodín bolo viac ako šesť miliónov ľudí bez elektriny.
Švédsko v roku 2003
Počas jednej z najväčších slnečných búrok, aké boli kedy zaznamenané – Halloween búrky kvôli ich výskytu v októbri 2003 – švédske energetické siete zažili vážne problémy s transformátormi, čo viedlo k výpadkom elektriny a problémom s prenosom elektriny.
Poškodenia satelitov
Niekteré satelity boli zničené alebo zlyhali v dôsledku zvýšenia slnečnej aktivity v priebehu času. Takéto poškodenia zahŕňajú poruchy komunikácie, ako aj skraty a elektronické poškodenia spôsobené nabitými časticami v priestore.
Vplyv na leteckú dopravu
Tieto udalosti môžu ovplyvniť letecké procesy, najmä pri polárnych letoch, ktoré čelí vyšším úrovniam kozmického žiarenia, čo ich robí zraniteľnejšími voči poruchám komunikácie a navigácie.
Aj keď sú zriedkavé, tieto udalosti zdôrazňujú potrebu monitorovania činností Slnka, ako aj prijímania potrebných opatrení pre našu kritickú infraštruktúru, čo ukazujú zodpovední zainteresovaní aktéri naprieč národmi, ktorí sa snažia znížiť možné budúce dopady, čím robia svoje elektrické siete a technické systémy odolnejšími.
V roku 1859 došlo k najväčšej slnečnej búrke, aká bola kedy zaznamenaná, známej ako Carringtonova udalosť. Táto veľmi silná magnetická búrka bola hlásená a pomenovaná britským astronómom Richardom Carringtonom, ktorý videl obrovské slnečné výbuchy.