V roce 2012 bychom mohli být na velkém ohňostroji. Některé předpovědi dávají sluneční maximum solárního cyklu 24 ještě energičtější než poslední solární maximum v letech 2002-2003 (pamatujte na všechny ty rekordní zlomy třídy X?). Sluneční fyzici už jsou nad tímto příštím cyklem nadšeni a nové predikční metody jsou dobře využívány. Ale měli bychom se bát?
Související články z roku 2012:
- 2012: Žádné geomagnetické zvrácení (zveřejněno 3. října 2008)
- 2012: No Killer Solar Flare (zveřejněno 21. června 2008)
- 2012: Planet X není Nibiru (přidáno 19. června 2008)
- 2012: No Planet X (přidáno 25. května 2008)
- Žádný Doomsday v roce 2012 (přidáno 19. května 2008)
Podle jednoho z mnoha scénářů Doomsday, s nimiž jsme se v roce 2012 seznámili při přípravě „konce světa“ na Mayský proroctví, je tento scénář skutečně založen na nějaké vědě. A co víc, může existovat určitá korelace mezi 11letým slunečním cyklem a časovými cykly pozorovanými v mayském kalendáři. Možná tato starověká civilizace pochopila, jak magnetismus Slunce podléhá změnám polarity každých deset let? Navíc, náboženské texty (jako je Bible) říkají, že máme splatnost za jeden den úsudku, který zahrnuje spoustu ohně a síry. Vypadá to, že 21. prosince 2012 budeme živit naši nejbližší hvězdou!
Než přejdeme k závěrům, udělejte krok zpět a promyslete si to. Stejně jako většina různých způsobů, jak se svět skončí v roce 2012, je možnost, že Slunce vystřelí obrovský sluneční paprsek poškozující Zemi, velmi atraktivní pro doomsayery venku. Podívejme se však na to, co se skutečně stane během sluneční sluneční erupce zaměřené na Zemi, Země je ve skutečnosti velmi dobře chráněna. Ačkoli některé satelity nemusí být…
Země se vyvinula ve vysoce radioaktivním prostředí. Slunce neustále střílí vysokoenergetické částice ze svého magneticky ovládaného povrchu jako sluneční vítr. Během slunečního maxima (když je Slunce nejaktivnější), může být Země nešťastná natolik, že se dívá dolů na výbušninu s energií 100 miliard atomových bomb Hirošima. Tato exploze je známa jako sluneční erupce a její účinky mohou způsobit problémy zde na Zemi.
Než se podíváme na účinky na straně Země, podívejme se na Slunce a krátce pochopíme, proč se tak rozzlobí každých 11 let.
Sluneční cyklus
Za prvé a především, Slunce má přírodní cyklus s obdobím přibližně 11 let. Během života každého cyklu jsou magnetické siločáry Slunce taženy kolem slunečního těla diferenciální rotací na solárním rovníku. To znamená, že rovník se točí rychleji než magnetické póly. Jak to pokračuje, sluneční plazma táhne magnetické siločáry kolem Slunce, což způsobuje stres a hromadění energie (na obrázku je znázorněno toto). Jak se magnetická energie zvyšuje, zauzluje se ve formě magnetického toku a tlačí je na povrch. Tyto zlomy jsou známé jako koronální smyčky, které se stávají četnějšími v období vysoké sluneční aktivity.
Tady přicházejí sluneční skvrny. Protože se koronální smyčky stále vynořují po povrchu, objevují se také sluneční skvrny, často umístěné na úpatí smyčky. Koronální smyčky mají za následek vytlačení horkých povrchových vrstev Slunce (fotosféry a chromosféry) stranou, vystavení chladnější konvekční zóny (důvody, proč je sluneční povrch a atmosféra teplejší než solární vnitřek, se projevují koronálním ohřevem) . Jak se magnetická energie hromadí, můžeme očekávat, že se bude stále více tlačit magnetický tok. To je, když nastane jev známý jako magnetické opětovné spojení.
Opětovné připojení je spouštěčem slunečních erupcí různých velikostí. Jak již bylo dříve uvedeno, sluneční erupce od „nanoflares“ po „světlice X“ jsou velmi energetické události. Je pravda, že největší erupce mé generuje dostatek energie pro 100 miliard atomových výbuchů, ale nenechte se o tuto obrovskou postavu starat. Pro začátek se tato erupce vyskytuje v nízké koroně, přímo u slunečního povrchu. To je téměř 100 milionů kilometrů daleko (1AU). Země není nikde blízko výbuchu.
Protože linie slunečního magnetického pole uvolňují obrovské množství energie, sluneční plazma se zrychluje a omezuje v magnetickém prostředí (sluneční plazma jsou přehřáté částice, jako jsou protony, elektrony a některé světelné prvky, jako jsou jádra helia). Jak plazmatické částice interagují, mohou být generovány rentgenové paprsky, pokud jsou podmínky správné a bremsstrahlung je možné. (Bremsstrahlung se vyskytuje, když nabité částice interagují, což má za následek rentgenovou emisi.) To může způsobit rentgenovou erupci.
Problém s rentgenovými slunečními erupcemi
Největším problémem rentgenové erupce je to, že dostáváme malé varování, když se to stane, když rentgenové paprsky cestují rychlostí světla (jedna z rekordních slunečních erupcí z roku 2003 je zobrazena vlevo). Rentgenové paprsky ze světelné erupce třídy X dorazí na Zemi přibližně za osm minut. Když rentgenové paprsky zasáhly naši atmosféru, jsou absorbovány do vnější vrstvy zvané ionosféra. Jak můžete uhodnout ze jména, jedná se o vysoce nabité reaktivní prostředí plné iontů (atomová jádra a volné elektrony).
Během silných slunečních událostí, jako jsou erupce, vzrůstají rychlosti ionizace mezi rentgenovými paprsky a atmosférickými plyny ve vrstvách D a E oblasti ionosféry. V těchto vrstvách dochází k náhlému nárůstu výroby elektronů. Tyto elektrony mohou způsobovat rušení prostupu rádiových vln atmosférou, absorbovat radiové signály krátkých vln (ve vysokofrekvenčním rozsahu), případně blokovat globální komunikaci. Tyto události jsou známé jako „Náhlé poruchy ionosféry“ (SID) a stávají se běžnými v období vysoké sluneční aktivity. Je zajímavé, že nárůst hustoty elektronů během SID podporuje šíření rádia s velmi nízkou frekvencí (VLF), což vědci používají k měření intenzity rentgenového záření přicházejícího ze Slunce.
Coronal Mass Ejections?
Rentgenové emise sluneční erupce jsou pouze částí příběhu. Jsou-li podmínky správné, může být v místě vzplanutí (CME) vytvořeno vytlačení koronální hmoty (ačkoli každý jev může nastat samostatně). CME jsou pomalejší než šíření rentgenových paprsků, ale jejich globální účinky zde na Zemi mohou být problematičtější. Nemusí cestovat rychlostí světla, ale stále cestují rychle; mohou cestovat rychlostí 2 miliony mil za hodinu (3,2 milionu km / h), což znamená, že se k nám mohou dostat během několika hodin.
To je místo, kde se hodně úsilí věnuje předpovědi kosmického počasí. Máme hrst kosmické lodi sedící mezi Zemí a Sluncem u Země-Slunce Lagrangiana (L1) bod se senzory na palubě pro měření energie a intenzity slunečního větru. Pokud CME projde jejich umístěním, energetické částice a meziplanetární magnetické pole (IMF) mohou být měřeny přímo. Jedna mise nazvaná Advanced Composition Explorer (ACE) sedí v L1 bod a poskytuje vědcům až hodinové oznámení o přístupu CME. ACE se spojí se Sluneční a heliospherickou observatoří (SOHO) a se Sluneční observatořem pro pozemské vztahy (STEREO), takže CME lze sledovat z dolní korony do meziplanetárního prostoru přes L1 ukazují na Zemi. Tyto solární mise aktivně spolupracují, aby poskytly kosmickým agenturám pokročilé upozornění na CME zaměřené na Zemi.
Co když CME dorazí na Zemi? Pro začátek hodně záleží na magnetické konfiguraci MMF (od Slunce) a geomagnetického pole Země (magnetosféry). Obecně lze říci, že pokud jsou obě magnetická pole zarovnána s polaritami směřujícími stejným směrem, je vysoce pravděpodobné, že CME bude odpuzována magnetosférou. V tomto případě se CME sklouzne kolem Země a způsobí určitý tlak a zkreslení na magnetosféře, ale jinak proběhne bez problémů. Pokud jsou však linie magnetického pole v antiparalelní konfiguraci (tj. Magnetické polarity v opačných směrech), může dojít k magnetickému opětovnému spojení na přední hraně magnetosféry.
V tomto případě se spojí MMF a magnetosféra, spojující magnetické pole Země se Sluncem. Tím se nastaví scéna pro jednu z nejúžasnějších událostí v přírodě: polární záře.
Satelity v Perilu
Jak se magnetické pole CME spojuje se Zemí, jsou do magnetosféry vstřikovány částice s vysokou energií. Díky tlaku slunečního větru se čáry slunečního magnetického pole budou ohýbat kolem Země a zametat se za naší planetou. Částice vstřikované do „dnů“ budou zavedeny do polárních oblastí Země, kde interagují s naší atmosférou a vytvářejí světlo jako polární záře. Během této doby bude pás Van Allen také „nabitý“ a vytvoří oblast kolem Země, která by mohla způsobit problémy nechráněným astronautům a jakýmkoli nestíněným satelitům. Další informace o škodách, které mohou být způsobeny astronautům a kosmickým lodím, najdete v „Radiační nemoc, poškození buněk a zvýšené riziko rakoviny u dlouhodobých misí na Mars" a "Nový problém s kosmickým zářením na straně tranzistoru.”
Jako by radiace z pásu Van Allen nestačilo, satelity by mohly podlehnout hrozbě rozšiřující se atmosféry. Jak byste očekávali, jako by Slunce dopadlo na Zemi rentgenem a CME, dojde k nevyhnutelnému zahřátí a globální expanzi atmosféry, což by mohlo zasahovat do družicových orbitálních výšek. Pokud nebude políčko zaškrtnuto, může účinek aerobrakingu na družicích způsobit zpomalení a pokles výšky. Aerobraking byl značně používán jako kosmický let nářadí zpomalit kosmickou loď, když je vložena na oběžné dráze kolem jiné planety, ale to bude mít nepříznivý dopad na satelity obíhající kolem Země, protože jakékoli zpomalení rychlosti by mohlo způsobit, že se znovu dostane do atmosféry.
Cítíme efekty na zemi příliš
Ačkoli jsou satelity na první linii, pokud dojde k výraznému nárůstu energetických částic vstupujících do atmosféry, můžeme zde také na Zemi pociťovat nepříznivé účinky. Díky rentgenové generaci elektronů v ionosféře se některé formy komunikace mohou stát nerovnoměrné (nebo mohou být odstraněny všechny dohromady), ale to není všechno, co se může stát. Zejména v regionech s velkou šířkou se může skrze ionosféru těmito příchozími částicemi vytvořit obrovský elektrický proud, známý jako „elektrojet“. S elektrickým proudem přichází magnetické pole. V závislosti na intenzitě sluneční bouře mohou být zde dole na zemi indukovány proudy, což může přetížit národní energetické sítě. 13. března 1989 ztratilo v kanadském Quebecu šest milionů lidí poté, co obrovský nárůst sluneční aktivity způsobil nárůst zemních proudů. Quebec byl paralyzován devět hodin, zatímco inženýři pracovali na řešení problému.
Může naše Slunce způsobit vražedný záblesk?
Krátká odpověď na tuto otázku je „ne“.
Delší odpověď je trochu více zapojena. I když sluneční erupce ze Slunce, zaměřená přímo na nás, by mohla způsobit sekundární problémy, jako je poškození satelitu a zranění nechráněných astronautů a výpadků, samotná erupce není dostatečně silná na to, aby zničila Zemi, rozhodně ne v roce 2012. do daleké budoucnosti, kdy Slunce začne docházet palivo a naběhne do červeného obra, může to být špatná éra pro život na Zemi, ale musíme čekat několik miliard let, než se to stane. Mohla by existovat i možnost spuštění několika světlic X-třídy a čistě smůlou bychom mohli být zasaženi řadou CME a rentgenových výbojů, ale žádný z nich nebude mocný, aby překonal naši magnetosféru, ionosféru a hustou atmosféru níže.
„Killer“ sluneční erupce mít byl pozorován na jiných hvězdách. V roce 2006 zaznamenala observatoř Swift NASA největší hvězdný erup, jaký byl kdy pozorován 135 světelných let daleko. Odhaduje se, že uvolnil energii 50 milionů bilion atomové bomby, II Pegasi světlice by zničila většinu života na Zemi, pokud naše Slunce vypálí rentgenové paprsky z vzplanutí této energie na nás. Naše Slunce však není Pegasi. II Pegasi je násilná rudá obří hvězda s binárním partnerem na velmi blízké oběžné dráze. Věří se, že gravitační interakce se svým binárním partnerem a skutečnost, že Pegasi je červený obr, je hlavní příčinou této energetické události vzplanutí.
Doomsayers poukazují na Slunce jako na možný zdroj zabijáků Země, ale faktem zůstává, že naše Slunce je velmi stabilní hvězdou. Nemá binárního partnera (jako II. Pegasi), má předvídatelný cyklus (přibližně 11 let) a neexistuje důkaz, že naše Slunce přispělo k nějaké hromadné vyhynutí v minulosti prostřednictvím obrovské Země-směrované erupce. Byly pozorovány velmi velké sluneční erupce (jako je světelný paprsek z bílého světla 1859 v Carringtonu) ... ale stále jsme tady.
V dalším zvratu jsou solární fyzici překvapeni nedostatek sluneční aktivity na začátku tohoto 24. slunečního cyklu, což vede k tomu, že někteří vědci spekulují, že bychom mohli být na pokraji dalšího Maunderova minima a „malé doby ledové“. To je v ostrém kontrastu s predikcí solárního fyzika NASA z roku 2006, že tento cyklus bude „doozy“.
To mě vede k závěru, že máme před sebou ještě dlouhou cestu, když předpovídáme události sluneční erupce. Přestože se predikce kosmického počasí zlepšuje, bude to ještě několik let, dokud nebudeme moci přesně přečíst Slunce, abychom mohli s jistotou říci, jak aktivní bude sluneční cyklus. Takže, bez ohledu na proroctví, předpovědi nebo mýtus, neexistuje fyzický způsob, jak říci, že Země bude zasažena žádný světlice, natož velká v roce 2012. I když nás zasáhla velká světlice, nebude to zánik. Ano, satelity mohou být poškozeny, což způsobuje sekundární problémy, jako je ztráta GPS (která mohl například narušení řízení letového provozu) nebo národních energetických sítí mohou být zahlceny aurorálními elektrrojety, ale nic víc než to.
Ale vydržte, abychom se vyhnuli tomuto problému, doomsayers nám nyní říkají, že velká sluneční erupce vůle zasáhne nás, jak zemské geomagnetické pole zeslabuje a obrací se, a nechává nás nechráněné před pustošením CME… Důvody, proč se to nestane v roce 2012, si zaslouží vlastní článek. Podívejte se tedy na další článek z roku 2012 „2012: Žádné geomagnetické zvrácení“.
Přední obrazové kredity: MIT (supernova simulace), NASA / JPL (solární aktivní oblast v EUV). Efekty a úpravy: já.
