Kaj sploh je vesoljsko vreme?

Nazaj

Poglej/poslušaj na

Predstavljajmo si, da nam nekega dne na lepem zmanjka električnega toka. Vsi aparati so ugasnjeni. Ni problema, porečemo, počakajmo nekaj minut, da se ustrezne službe odzovejo in popravijo napako v omrežju. Vendar se električni mrk vleče presenetljivo dolgo. Odpravimo se na ulice in nekako izvemo, da je prenehala delovati večina transformatorjev v mestu. Nenavadno globalen je ta električni mrk. Ker imamo radi elektronske novotarije, vzamemo v roke naš najnovejši model mobilnega telefona, da bi se zamotili z igranjem kakšne igrice. Za »hec« preverimo ali naš telefon s pomočjo GPSa še vedno najde našo lokacijo. In čaka nas presenečenje. GPS nam pokaže koordinate, ki se od naše resnične lokacije razlikujejo za nekaj sto metrov. In če smo slučajno med tistimi, ki še imamo doma kakšen kompas, ugotovimo, da je le-ta ponorel ter da niti približno ne kaže v smeri proti severu. Čudno, kajne? Medtem se je že znočilo. Ker se mestne luči še niso prižgale, se nam obeta čudovit pogled na nočno nebo. Toda nebo je nenavadno svetlo in polno čudnih barv. Naslednji dan, ko televizor ter internet spet začneta delovati, izvemo, da so imeli podobne probleme širom po svetu. Pojavijo se poročila o izgubi nekaterih satelitov. Škoda se meri v stotinah milijonov evrov. Na TV ekranih znanstveniki iz nekega Centra za napoved vesoljskega vremena (Space Weather Prediction Center) razlagajo, da se nam je zgodila močna geomagnetna nevihta. Izvemo tudi, da nam jo je zagodlo vesoljsko vreme.

Ta scenarij je seveda izmišljen, vendar so se podobne stvari v preteklosti že dogajale. Razlog zanje so ogromni izbruhi na Soncu, ki poženejo v medplanetni prostor velike količine ioniziranega plina (plazme), ki potuje s hitrostmi, ki lahko dosežejo tudi več kot tisoč kilometrov na sekundo. Ta plin nosi s sabo tudi močno magnetno polje. Če tak izbruh doseže Zemljo, lahko povzroči nihanja zemeljskega magnetnega polja, čemur pravimo geomagnetna nevihta. Na splošno pa motnje v zemeljskem magnetnem polju imenujemo vesoljsko vreme.

Zgodovinski pregled

Z vesoljskim vremenom se ukvarja veja znanosti, ki ji rečemo vesoljska fizika. Njeni začetki segajo v leto 1859. 1. septembra leta tistega leta je namreč angleški astronom Richard Carrington na svojem domačem observatoriju opazoval Sonce. Na Sončevem površju je bilo takrat več skupin Sončevih peg, ki jih je Carrington, kot ponavadi, pazljivo prerisoval na bel papir. Nenadoma je del površja, kjer se je nahajala večja skupina peg, zažarel mnogo močneje od ostalega Sonca. Danes tem dogodkom rečemo blišči. Približno 18 ur pozneje pa so se na Zemlji začele dogajati čudne stvari.

Dokumenti iz tistega časa poročajo o tem, da so magnetni observatoriji po celem svetu ponoreli, nenavadno svetli polarni sij pa je bil ponoči viden celo na Havajih in na Kubi. Delovanje telegrafskih mrež je bilo zelo moteno, tako da so bila prihajajoča sporočila popolnoma nejasna, iz gorovja Rocky Mountains pa so poročali, da se je ponoči dalo brati knjige brez pomoči umetne svetlobe. Danes vemo, da se je takrat zgodila geomagnetna nevihta, ki jo poznamo pod imenom Carringtonov dogodek. Carrington je svoja opazovanja objavil ter celo namignil na povezavo med bliščem ter geomagnetno nevihto, vendar takrat znanost še ni mogla razložiti, kako bi pojavi na 150 milijonov kilometrov oddaljeni zvezdi lahko vplivali na dogajanje na Zemlji.

Druge posledice

Poleg prej naštetih, imajo lahko geomagnetne nevihte tudi druge posledice. Zmotijo lahko letalski promet, saj letala navigirajo s pomočjo GPSa, ta sistem pa jim omogoča tudi pristajanje v slabem vremenu. Zanesljivost signala GPS je odvisna od skupne vsebnosti elektronov v ionosferi. Ta vsebnost je med geomagnetnimi nevihtami lahko močno spremenjena. Na geomagnetne nevihte so najbolj občutljivi čezpolarni leti, t.j. leti čez severni pol. Ti leti skrajšajo čas potovanja, kar letalskim družbam prihrani gorivo, hkrati pa jim omogoči prevoz večjega števila potnikov. Nekatere letalske družbe uporabljajo komunikacijo preko satelitov, ki se nahajajo v geostacionarnih orbitah, kot so npr. SATCOM. Ta komunikacija pa ni mogoča na geografskih širinah, ki so večje od 82o. Tako so letala odvisna od visokofrekvenčnih povezav. Med geomagnetnimi nevihtami energetski delci s Sonca, ki pridejo v zemljino ionosfero, le-to dodatno ionizirajo, s čimer povzročijo močne motnje visokofrekvenčnih signalov. Tak je bil primer med 15. in 19. januarjem 2005, ko zavoljo geomagnetne nevihte niso bili mogoči čezpolarni leti na relaciji Chicago – Hong- Kong. Močno sevanje s Sonca lahko ogrozi tudi zdravje posadke ter potnikov na teh letih. Število čezpolarnih letov, ki jih člani posadke lahko opravijo na leto, je zanje tako omejeno.

Pred geomagnetnimi nevihtami niso varni niti sateliti. Danes nam komunikacijski sateliti omogočajo globalno komunikacijo z mobilnimi telefoni ter prenašajo TV in radijski signal. Preko njih dobivamo novice, zabavni ter izobraževalni program, naša podjetja pa se preko satelitov povezujejo s svojimi poslovnimi partnerji ter strankami. Sateliti nam omogočajo tudi zanesljivo spremljanje vremenskega dogajanja ter natančno vremensko napoved. V preteklosti so geomagnetne nevihte poškodovale že kar nekaj satelitov: leta 1994 sta nenadoma ugasnila dva Telsatova satelita Anik, tako da v Kanadi okoli 100 časopisov in 450 radijskih postaj ni doseglo svoje publike. Telefonske storitve so bile prekinjene v štiridesetih okrajih. Enega od satelitov so popravili po šestih mesecih, kar pa je stalo 50 milijonov ameriških dolarjev.

Naslovnice nekaterih časopisov v ZDA maja 1921. Vir: SpaceWeatherArchive.

Izvor

Izbruh koronalne snovi na svojem potovanju po Osončju lahko naleti na ovire, kot je na primer Zemljino magnetno polje oz. magnetosfera. Izbruh povzroči popačenje Zemljinega magnetnega polja. Potujoči izbruh koronalne snovi si lahko predstavljamo kot bat, zemljino magnetno polje pa kot ščit, ki se upira sili, s katero nanj bat deluje. Sila izbruha potisne ta ščit nekoliko “nazaj”, torej proti Zemlji, s tem pa se moč ščita (jakost magnetnega polja) poveča, dokler se ponovno ne vzpostavi neko ravnovesje. Magnetni observatoriji na Zemlji takrat zaznajo porast jakosti zemeljskega magnetnega polja pa tudi močna nihanja njegove smeri. Le zelo majhen delež delcev iz izbruha koronalne snovi (ionov, elektronov) dejansko prodre v zemljino magnetosfero. Nekateri od teh potujejo magnetnih silnicah ter vstopijo v ionosfero v bližini severnega ter južnega magnetnega pola. Ker gre pri tem za delce z dokaj visokimi energijami, lahko ti na svoji poti skozi ionosfero dodatno ionizirajo in vzbujajo nevtralne delce, s tem pa povzročijo da ti nevtrali zasvetijo. Tej svetlobi pravimo polarni sij. Hkrati ti nabiti delci delujejo kot električni tok v ionosferi ter dodatno ustvarjajo svoja magnetna polja. Tako spreminjajoče se magnetno polje inducira električne tokove v naših daljnovodih in s tem povzroči že opisane nevšečnosti.

Spremljanje vesoljskega vremena

Da bi v prihodnosti omejili škodo, ki nam jo lahko povzroči vesoljsko vreme, so po svetu že ustanovili agencije, ki se ukvarjajo s spremljanjem teh pojavov. Evropska vesoljska agencija (ESA) je tako pred kratkim zagnala program z imenom “Space Situational Awareness” (SSA), katerega namen je, da bo Evropa v prihodnje sama sposobna opazovati naravne pojave, ki bi lahko bili potencialno škodljivi za satelite v orbiti ter za infrastrukturo (npr. električno napeljavo) na Zemlji (glej spletno stran http://www.esa.int/Our_Activities/Operations/Space_Weather_- _SWE). Eno od področij, na katerem ESA zelo intenzivno deluje se imenuje SWE, kar je kratica za angleški izraz za vesoljsko vreme. V sklopu te dejavnosti ESA opazuje pogoje na Soncu, v sončevem vetru ter v zemljini magnetosferi. Potrebo po taki dejavnosti zahteva tudi vse hitreje rastoča vesoljska industrija. Tako imajo že danes podatki o vesoljskem vremenu komercialno vrednost. Podobne programe izvajajo že tudi druge države, predvsem ZDA ter Kanada.

Znanstvena literatura

  1. Hapgood, M. (2019). The great storm of May 1921: An exemplar of a dangerous space weather event. Space Weather, 17, 950– 975. https://doi.org/10.1029/2019SW002195
  2. Knipp, D. J., Fraser, B. J., Shea, M. A., & Smart, D. F. (2018). On the little-known consequences of the 4 August 1972 ultra-fast coronal mass ejecta: Facts, commentary, and call to action. Space Weather, 16, 1635– 1643. https://doi.org/10.1029/2018SW002024
  3. Tsurutani, B. T., Gonzalez, W. D., Lakhina, G. S., and Alex, S. (2003), The extreme magnetic storm of 1–2 September 1859, J. Geophys. Res., 108, 1268, doi:10.1029/2002JA009504, A7.
  4. Kappenman, John G. 2006. “Great Geomagnetic Storms and Extreme Impulsive Geomagnetic Field
    Disturbance Events – An Analysis of Observational Evidence Including the Great Storm of May 1921.” Advances in Space Research, The Great Historical Geomagnetic Storm of 1859: A Modern Look, 38 (2): 188–99. https://doi.org/10.1016/j.asr.2005.08.055.

Tas članek je bil prvič objavljen v biltenu Astronomskega Društva Kmica Astronomi v Kmici- petnajstič.

Blog at WordPress.com.

Navzgor ↑

%d bloggers like this: