Солнечне олује су важне за формирање ауроре бореалис, такође познате као Северна светлост, један од најзадивљујућих природних феномена. Овај прелепи радијациони догађај се јавља када честице соларног ветра, убрзане соларним олујама, интерагују са Земљином магнетном пољем и атмосфером.
Ево како функционише:
Интеракција са магнетним пољем
Када соларне честице (углавном протони и електрони) стигну до Земље, следе њене линије магнетног поља ка половима где има мање магнетизма и стога могу продрети у атмосферу.
Сукоби са атмосферским честицама
У поларним регионима, соларни иони се сударају са молекулима кисеоника или азота који чине део атмосферских гасова Земље. Ови сукоби резултирају узбуђеним стањем за молекуле гаса, што значи да неки електрони у овим молекулима могу кратко променити на више енергетске нивое.
Излучивање светлости
Након кратког времена, узбуђени електрони у атмосферским молекулима се враћају на своје оригиналне енергетске нивое, што доводи до емисије светлости. У зависности од различитих типова гасова и висине на којој се сукоб догодио; ова светлост може бити зелена, црвена, плава или љубичаста. Посебно, кисеоник углавном излучује зеленкасто-црвену светлост док азот испушта плавичасто-љубичасту светлост.
Визуелна презентација
Због ових интеракција, постоји величанствена светлосна представa позната као Аурора Бореиалис која се дешава на ноћном небу. Она се углавном јавља око поларних региона због њихове близине магнетним половима, али понекад током интензивних соларних олуја; може се посматрати и на нижим географским ширинама.
Дакле, соларна олуја не само да иницира ауроре, већ и утиче на њихову интензитет и регион у којем се појављују. Пратњем соларних олуја могуће је предвидети када и где тачно ауроре постају видљиве.
Солне олује су интензивни догађаји свемирског времена који произлазе из сложене интеракције између површине Сунца и околног плазма окружења (магнетна поља). Оне се манифестују у различитим облицима као што су експлозије познате као короналне масене ејекције (CME) и брзи соларни ветрови.
Следеће открива како сваки од ових феномена доприноси соларној олуји:
Солне експлозије
Солне експлозије су изненадне, интензивне експлозије на површини Сунца које испуштају велике количине електромагнетног зрачења укључујући светлост, радио таласе и рендгенске зраке. Ово се дешава када се магнетна енергија складиштена у сунчевој атмосфери изненада ослободи. Понекад ове ерупције могу трајати само неколико минута до сати пре него што достигну Земљу, чиме ометају радио комуникационе системе или чак директно наносе штету сателитској опреми.
Koronalne masovne izbacivanja (CME)
CME su masivne oblake ispunjene električno naelektrisanim česticama koje sunce izbacuje u svemir. One su sposobne da nose nekoliko milijardi tona koronalnog materijala dok putuju brzinom od nekoliko stotina do nekoliko hiljada kilometara u sekundi. Kada stignu do Zemlje, mogu izazvati geomagnetne oluje koje stvaraju električne struje unutar Zemljine atmosfere i na njenoj površini, što dovodi do prekida na elektroenergetskim mrežama, kao i do prekida u komunikacionim i navigacionim sistemima.
Povećan solarni vetar i tokovi čestica
Sunce neprekidno oslobađa električno naelektrisane čestice poznate kao solarni vetar u svemir. Sa redovnim promenama u njihovoj gustini ili brzini, posebno u vezi sa CME, efekti na Zemljino magnetsko polje mogu biti pojačani, čime se izaziva veća geomagnetna aktivnost.
Uticaji svemirske vremenske prilike
Svi ovi procesi zajedno mogu uticati na Zemljinu ionosferu i magnetsko polje, što zauzvrat proizvodi nekoliko uticaja svemirske vremenske prilike kao što su aurore, izobličenja radio talasa, opasnosti za astronaute u svemiru i potencijalni problemi za terestričke elektroenergetske mreže. Važno je pratiti i predviđati solarne oluje kako bi njihov uticaj bio minimalan.
Opasnosti od solarnih oluja
Solarne oluje rezultiraju različitim ishodima na Zemlji, od kojih su neki opasni posebno za modernu tehnologiju i infrastrukturu. Stoga ćemo videti kako solarne oluje mogu uticati na nas.
Sistemi komunikacije ili navigacija
Jaki solarni vetrovi mogu ometati radio komunikacije kao i GPS signale. Ovo je posebno važno za vazdušni i pomorski transport kada su tačne komunikacije i navigacija od suštinskog značaja za sigurnost.
Satelliti
Solarna aktivnost može povećati zapreminu atmosfere oko Zemlje, povećavajući otpor na satelitima u niskoj Zemljinoj orbiti, što može uzrokovati promene u njihovoj orbiti ili čak sagorevanje prilikom ponovnog ulaska u atmosferu. Pored toga, solarni vetrovi oštećuju elektroniku i solarne ćelije na satelitima.
Elektroenergetske mreže
Najteža moguća posledica solarne oluje je njen uticaj na elektroenergetske mreže. Kombinacija Zemljinog magnetskog polja sa solarnim česticama, poznata kao geomagnetne oluje, može izazvati struju u velikim elektroenergetskim mrežama, što dovodi do preopterećenja transformatora i dugotrajnih nestanaka struje.
Radiacija
Na visokim geografskim širinama, na kojima astronauti borave tokom avionskih letova, dolazi do povećane radiacije usled solarne aktivnosti, dodatno povećavajući rizik od izlaganja radiaciji, što zahteva posebne mere zaštite za one koji su izloženi takvim uslovima.
Šteta uzrokovana svemirskim vremenom
Iako vizuelno impresivne, aure mogu takođe ukazivati na geofizički solidan događaj uzrokovan sunčevim olujama.
Dok ekstremne sunčeve oluje ne dešavaju dovoljno često, naučnici i inženjeri i dalje prate aktivnosti našeg solarnog komšije kako bi mogli predvideti rizike unapred, smanjujući ih ako se uopšte dogode.
Na primer, NOAA-ov Služba za svemirsko vreme ima sisteme za rano upozoravanje koji imaju za cilj pripremu ljudi za nadolazeće sunčeve oluje.
Već je bilo nekoliko značajnih incidenata povezanih sa posledicama fenomena svemirskog vremena koji utiču na Zemlju, uključujući oštećenu infrastrukturu i tehnologiju. Evo nekoliko:
Kvebek, Kanada 1989
Najpoznatiji slučaj štete od sunčeve oluje dogodio se 13. marta 1989. godine kada je snažna sunčeva oluja izazvala geomagnetnu oluju na Zemlji. Kao rezultat, izazvala je ogromne struje u hidroelektrani Hydro-Québec u Kanadi, što je dovelo do ozbiljnih prekida u snabdevanju električnom energijom. Tokom devet sati, više od šest miliona ljudi je bilo bez struje.
Švedska 2003
Tokom jedne od najvećih sunčevih oluja ikada zabeleženih – oluje na Noć veštica zbog njihovog pojavljivanja u oktobru 2003. – švedske elektroenergetske mreže su doživele ozbiljne probleme sa transformatorima, što je dovelo do prekida napajanja i problema sa prenosom mreže.
Oštećenja satelita
Neki sateliti su uništeni ili su otkazali zbog povećanja solarne aktivnosti tokom vremena. Takva oštećenja uključuju prekide u komunikaciji, kao i kratke spojeve i elektronska oštećenja izazvana naelektrisanim česticama u svemiru.
Uticaj na vazdušni transport
Ovi događaji mogu uticati na avio procese, posebno za polarne letove koji se suočavaju sa višim nivoima kozmičke radijacije, što ih čini podložnijim za prekide u komunikaciji i navigaciji.
Iako su retki, ovakvi događaji ističu potrebu za praćenjem aktivnosti sunca, kao i preduzimanjem potrebnih mera opreza za naše kritične infrastrukture, što su prepoznali odgovorni akteri širom nacija koji imaju za cilj smanjenje mogućih budućih uticaja, čime čine svoje elektroenergetske mreže i tehničke sisteme otpornijim.
Godine 1859. zabeležena je najveća sunčeva oluja ikada, poznata kao Karingtonov događaj. Ova veoma snažna magnetska oluja prijavljena je i nazvana po britanskom astronomu Ričardu Karingtonu koji je video ogromne sunčeve izboje.