Solstormar är viktiga för bildandet av aurora borealis, även kallad norrsken, ett av de mest fantastiska naturliga fenomenen. Denna vackra strålningshändelse uppträder när solvindpartiklar som accelereras av solstormar interagerar med jordens magnetfält och atmosfär.
Så här fungerar det:
Interaktion med magnetfält
När solpartiklar (främst protoner och elektroner) når jorden följer de dess magnetfältlinjer mot polerna där det finns mindre magnetism och därmed kan tränga igenom till atmosfären.
Kollisioner med atmosfäriska partiklar
I polarområden kolliderar soljoner med syre- eller kvävemolekyler som utgör en del av jordens atmosfäriska gaser. Dessa kollisioner resulterar i ett exciterat tillstånd för gasmolekyler, vilket betyder att vissa elektroner i dessa molekyler kortvarigt kan ändra till högre energinivåer.
Utsändning av ljus
Efter en kort stund återgår de exciterade elektronerna i atmosfäriska molekyler till sin ursprungliga energinivå och avger ljus. Beroende på olika typer av gaser och den höjd på vilken kollisionen ägde rum; kan detta ljus vara grönt, rött, blått eller violett. Särskilt syre avger främst grönt-rött ljus medan kväve ger ifrån sig blåaktigt-violett ljus.
Visuell presentation
Det är på grund av dessa interaktioner som det finns en magnifik ljusshow som kallas Aurora Borealis som händer på natthimlen. Det inträffar mestadels runt polarområden på grund av deras närhet till magnetiska poler, men ibland under intensiva solstormar kan det fortfarande observeras även på lägre latituder.
Således initierar en solstorm inte bara auror utan påverkar också deras intensitet samt det område inom vilket de uppträder. Genom att observera solstormar är det möjligt att förutsäga när och var exakt auror kommer att bli synliga.
Solstormar är intensiva rymdväderföreteelser som resulterar från komplex samverkan mellan solens yta samt den omgivande plasma-miljön (magnetfält). De manifesterar sig i olika former som utbrott som kallas koronala massutkastningar (CME) och snabb solvind.
Följande visar hur var och en av dessa fenomen bidrar till en solstorm:
Solutbrott
Solutbrott är plötsliga, intensiva explosioner på solens yta som avger stora mängder elektromagnetisk strålning, inklusive ljus, radiovågor och röntgenstrålar. Detta inträffar när den magnetiska energin som lagras i solens atmosfär plötsligt frigörs. Ibland kan dessa utbrott ta endast minuter till timmar innan de når jorden, vilket stör radiokommunikationssystem eller till och med orsakar direkt skada på satellitutrustning.
Koronala massutkastningar (CME)
CME:er är massiva moln fyllda med elektriskt laddade partiklar som skjuts ut i rymden av solen. De kan bära med sig flera miljarder ton koronalt material när de färdas med hastigheter på flera hundra kilometer per sekund till flera tusen kilometer per sekund. När de når jorden kan de leda till geomagnetiska stormar som skapar elektriska strömmar inom jordens atmosfär och på dess yta, vilket kan leda till kollaps av kraftledningar samt avbrott i kommunikations- och navigationssystem.
Ökad solvind och partikelströmmar
Solen släpper kontinuerligt ut elektriskt laddade partiklar som kallas solvind i rymden. Med regelbundna förändringar i deras partikelantal eller hastighet, särskilt i samband med CME:er, kan effekterna på jordens magnetfält förstärkas vilket kan orsaka mer geomagnetisk aktivitet.
Rymdväderseffekter
Alla dessa processer tillsammans kan påverka jordens ionosfär och magnetfält, vilket i sin tur producerar flera rymdvädereffekter såsom norrsken, radiofrekvensdistortioner, faror för astronauter i rymden och potentiella problem för terrestriska kraftnät. Det är viktigt att övervaka och förutsäga solstormar så att de kan få minimal påverkan.
Faror med solstormar
Solstormar resulterar i olika utfall på jorden, varav vissa är farliga, särskilt för modern teknik och infrastruktur. Därför kommer vi att se hur solstormar kan påverka oss.
Kommunikationssystem eller navigation
Starka solvindar kan störa radiokommunikation samt GPS-signaler. Detta är särskilt avgörande för luft- och sjötransport där korrekt kommunikation och navigation är avgörande för säkerheten.
Satelliter
Solaktivitet kan öka volymen av atmosfären runt jorden, vilket ökar dragkraften på satelliter i låg omloppsbana och får dem att ändra sin bana eller till och med brinna upp vid återinträde i atmosfären. Utöver det skadar solvindar elektronik och solceller på satelliter.
Kraftnät
Den mest allvarliga möjliga konsekvensen av en solstorm är dess påverkan på kraftnät. En kombination av jordens magnetfält med solpartiklar, kallade geomagnetiska stormar, kan inducera ström i storskaliga kraftnät vilket resulterar i transformatoröverbelastningar och långvariga strömavbrott.
Strålning
Vid höga latituder, där astronauter befinner sig under flygningar, finns det ökad strålning på grund av solaktivitet, vilket ytterligare ökar risken för strålningsexponering och kräver särskilda åtgärder för att skydda dem som utsätts för sådana förhållanden.
Skador orsakade av rymdväder
Även om de är visuellt imponerande, kan auror också indikera en geofysikalisk händelse orsakad av solstormar.
Även om extrema solstormar inte inträffar tillräckligt ofta, håller forskare och ingenjörer fortfarande koll på vår solgrannes aktiviteter så att de kan förutsäga risker i förväg och minska dem om det skulle hända.
Till exempel har NOAA:s rymdvädertjänst tidiga varningssystem som syftar till att förbereda människor för kommande solstormar.
Det har redan förekommit några betydande incidenter kopplade till konsekvenserna av rymdväderfenomen som påverkar jorden, inklusive skadad infrastruktur och teknik. Här är några exempel:
Quebec, Kanada 1989
Det mest kända fallet av skador orsakade av solstorm inträffade den 13 mars 1989 när en kraftfull solstorm orsakade en geomagnetisk storm på jorden. Som ett resultat orsakade det enorma strömmar vid Hydro-Québecs vattenkraftverk i Kanada, vilket ledde till svåra strömavbrott. I nio timmar var mer än sex miljoner människor utan elektricitet.
Sverige 2003
Under en av de största solstormarna som någonsin registrerats – Halloweenstormarna på grund av deras förekomst i oktober 2003 – upplevde svenska elnät allvarliga problem med transformatorer som ledde till strömavbrott och överföringsproblem i nätet.
Skador på satelliter
Vissa satelliter har förstörts eller misslyckats på grund av en ökning av solaktivitet över tid. Sådana skador inkluderar kommunikationsavbrott samt kortslutningar och elektroniska skador orsakade av laddade partiklar i rymden.
Påverkan på flygtransport
Dessa händelser kan påverka flygprocesser, särskilt för polära flygningar som står inför högre nivåer av kosmisk strålning, vilket gör dem mer sårbara för kommunikations- och navigeringsfel.
Även om sådana händelser är sällsynta, belyser de nödvändigheten av att övervaka solens aktiviteter samt att vidta nödvändiga försiktighetsåtgärder för vår kritiska infrastruktur, som ses av ansvariga intressenter över hela nationer som syftar till att minska möjliga framtida effekter och därigenom göra sina elnät och tekniska system mer motståndskraftiga.
År 1859 inträffade den största solstormen som någonsin registrerats, känd som Carrington-händelsen. Denna mycket starka magnetiska storm rapporterades och namngavs av den brittiska astronomen Richard Carrington som såg enorma solutbrott.