Sončni viharji so pomembni za oblikovanje avro borealis, ki jo imenujemo tudi severni sij, eno najneverjetnejših naravnih pojavov. Ta čudovit radacijski dogodek se pojavi, ko delci sončnega vetra, ki jih pospešijo sončni viharji, vplivajo na Zemljino magnetno polje in atmosfero.
Tako deluje:
Interakcija z magnetnim poljem
Ko sončni delci (večinoma protoni in elektroni) prispejo na Zemljo, sledijo njenim magnetnim poljem proti polom, kjer je manj magnetizma in tako lahko prodrejo v atmosfero.
Trki z atmosfernimi delci
V polarnih regijah sončni ioni trčijo z molekulami kisika ali dušika, ki so del Zemljinih atmosfernih plinov. Ti trki povzročijo vznemirjeno stanje plinskih molekul, kar pomeni, da se nekateri elektroni v teh molekulah lahko za kratek čas spremenijo na višje energetske ravni.
Emitiranje svetlobe
Po kratkem času se vznemirjeni elektroni v atmosfernih molekulah vrnejo na svojo prvotno energetsko raven in opazimo emisijo svetlobe. Glede na različne vrste plinov in višino, na kateri je prišlo do trka, je ta svetloba lahko zelena, rdeča, modra ali vijolična. Zlasti kisik oddaja predvsem zeleno-rdeče svetlobe, medtem ko dušik oddaja modrikasto-vijolične svetlobe.
Vizualna predstavitev
Zaradi teh interakcij se pojavi čudovit svetlobni prikaz, znan kot avro borealis, ki se dogaja na nočnem nebu. Večinoma se pojavlja okoli polarnih regij zaradi njihove bližine magnetnim polom, a včasih, med intenzivnimi sončnimi viharji, je mogoče opaziti tudi v nižjih geografskih širinah.
Tako sončni vihar ne le, da sproži avre, temveč tudi vpliva na njihovo intenzivnost in regijo, v kateri se pojavijo. Z opazovanjem sončnih viharjev je mogoče napovedati, kdaj in kje natančno bodo avre postale vidne.
Sončni viharji so intenzivni pojavi vesoljskega vremena, ki izhajajo iz kompleksne interakcije med površino Sonca in okoliškim plazemskim okoljem (magnetna polja). Pojavljajo se v različnih oblikah, kot so izbruhi, znani kot koronalne mase (CME) in hitri sončni veter.
Naslednje razkriva, kako vsak od teh fenomenov prispeva k sončnemu viharju:
Sončni izbruhi
Sončni izbruhi so nenadni, intenzivni eksploziji na površini Sonca, ki oddajajo velike količine elektromagnetne radacije, vključno s svetlobo, radijskimi valovi in X-žarki. To se zgodi, ko se magnetna energija, shranjena v sončni atmosferi, nenadoma sprosti. Včasih ti izbruhi potrebujejo le minute do ure, preden dosežejo Zemljo, kar lahko moti radijske komunikacijske sisteme ali celo povzroči neposredno škodo na satelitski opremi.
Koronalne mase izbruhov (CMEs)
CMEs so masivni oblaki, napolnjeni z električno nabitimi delci, ki jih sonce izstreljuje v vesolje. Zmožni so nositi več milijard ton koronalnega materiala, ko potujejo s hitrostjo od več sto kilometrov na sekundo do več tisoč kilometrov na sekundo. Ko dosežejo Zemljo, lahko povzročijo geomagnetne nevihte, ki ustvarjajo električne tokove v Zemljini atmosferi in na njeni površini, kar vodi do zrušitev na električnih vodih ter prekinitev v komunikacijskih in navigacijskih sistemih.
Povečan sončni veter in tokovi delcev
Sončeva aktivnost nenehno sprošča električno nabite delce, znane kot sončni veter, v vesolje. Z rednimi spremembami v njihovi gostoti ali hitrosti, še posebej v povezavi s CMEs, se lahko učinki na Zemljino magnetno polje povečajo in povzročijo večjo geomagnetno aktivnost.
Učinki vesoljskega vremena
Vsi ti procesi skupaj lahko vplivajo na Zemljino ionosfero in magnetno polje, kar posledično povzroča več vesoljskih vremenskih učinkov, kot so aurore, izkrivljanja radijskih valov, nevarnosti za astronavte v vesolju in potencialne težave za zemeljske elektroenergetske mreže. Pomembno je spremljati in napovedovati sončne nevihte, da bi zmanjšali njihov vpliv.
Nevarnosti sončnih neviht
Sončne nevihte prinašajo različne posledice na Zemlji, nekatere od njih pa so nevarne predvsem za sodobno tehnologijo in infrastrukturo. Zato bomo raziskali, kako lahko sončne nevihte vplivajo na nas.
Komunikacijski sistemi ali navigacija
Močni sončni vetrovi lahko motijo radijske komunikacije in GPS signale. To je še posebej ključno za zračni in morski promet, kjer so natančne komunikacije in navigacija življenjskega pomena za varnost.
Sateliti
Sončna aktivnost lahko poveča volumen atmosfere okoli Zemlje, kar povečuje upor na satelite v nizki Zemeljski orbiti, kar lahko povzroči spremembo njihove orbite ali celo njihovo zgorevanje ob ponovnem vstopu v atmosfero. Poleg tega sončni vetrovi poškodujejo elektroniko in sončne celice na satelitih.
Elektroenergetske mreže
Najhujša možna posledica sončne nevihte je njen vpliv na elektroenergetske mreže. Kombinacija Zemljinega magnetnega polja in sončnih delcev, znana kot geomagnetne nevihte, lahko inducira tok v velikih elektroenergetskih omrežjih, kar vodi do preobremenitev transformatorjev in dolgotrajnih izpadov električne energije.
Sevanje
Na visokih geografskih širinah, kjer se astronavti nahajajo med poletom, je povečano sevanje zaradi sončne aktivnosti, kar dodatno povečuje tveganje za izpostavljenost sevanju in zahteva posebne ukrepe za zaščito tistih, ki so izpostavljeni takim razmeram.
Škoda zaradi vesoljskega vremena
Čeprav so avre vizualno impresivne, lahko tudi kažejo na geofizikalni dogodek, ki ga povzroča sončna nevihta.
Medtem ko ekstremne sončne nevihte ne nastajajo dovolj pogosto, znanstveniki in inženirji še vedno spremljajo dejavnosti našega sončnega soseda, da bi lahko vnaprej napovedali tveganja in jih zmanjšali, če se sploh pojavijo.
Na primer, NOAA-ova služba za vesoljsko vreme ima sisteme za zgodnje opozarjanje, namenjene pripravi ljudi na prihajajoče sončne nevihte.
Že je prišlo do nekaterih pomembnih incidentov, povezanih s posledicami fenomenov vesoljskega vremena, ki vplivajo na Zemljo, vključno z uničeno infrastrukturo in tehnologijo. Tukaj je nekaj:
Quebec, Kanada, 1989
Najbolj znan primer škode zaradi sončne nevihte se je zgodil 13. marca 1989, ko je močna sončna nevihta povzročila geomagnetno nevihto na Zemlji. Posledično je povzročila ogromne tokove v hidroelektrarni Hydro-Québec v Kanadi, kar je privedlo do hudih izpadov električne energije. Devet ur je bilo več kot šest milijonov ljudi brez elektrike.
Švedska, 2003
Med eno največjih sončnih neviht, ki so bile kdajkoli zabeležene – Halloweenske nevihte zaradi njihovega pojava oktobra 2003 – so švedske elektroenergetske mreže doživele hude težave s transformatorji, kar je povzročilo izpade električne energije in težave pri prenosu omrežja.
Škoda na satelitih
Nekateri sateliti so bili uničeni ali so odpovedali zaradi povečanih sončnih aktivnosti skozi čas. Takšne škode vključujejo okvare komunikacij ter kratkostične in elektronske poškodbe zaradi nabitih delcev v vesolju.
Vpliv na zračni promet
Ti dogodki lahko vplivajo na letalske procese, zlasti pri polarnih letih, ki se soočajo z višjimi ravnmi kozmičnega sevanja, kar jih dela bolj ranljive za okvare komunikacij in navigacije.
Čeprav so takšni dogodki redki, poudarjajo nujnost spremljanja sončnih aktivnosti ter sprejemanja potrebnih previdnostnih ukrepov za našo kritično infrastrukturo, kot to dokazujejo odgovorni deležniki po državah, ki si prizadevajo zmanjšati morebitne prihodnje vplive in tako narediti svoje elektroenergetske mreže in tehnične sisteme bolj odporne.
V letu 1859 je bila zabeležena največja sončna nevihta, znana kot Carringtonov dogodek. Ta zelo močna magnetska nevihta je bila prijavljena in poimenovana po britanskem astronomu Richardu Carringtonu, ki je opazil ogromne sončne izbruhe.