Sončni izbruh: definicija, vzroki in vpliv na Zemljo

Sončni izbruh: definicija, vzroki in vpliv na Zemljo — kako nastanejo, kaj povzročijo (CME, motnje komunikacij) in kako se zaščititi pred njihovimi učinki.

Sončni izbruh ali sončni limb je nenadna in močna povečana svetlost, ki jo opazimo nad Sončevo površino. Gre za velik izpust energije do 6 × 10^25 joulov energije. Ta energija predstavlja približno šestino celotne energije, ki se vsako sekundo sprosti iz Sonca in je enaka približno 160 000 000 000 000 megaton TNT. Pogosto ga primerjamo z udarcem kometa Shoemaker-Levy 9 v Jupiter. Sproščanju energije pogosto sledi velikanski izmet koronalne mase, znan tudi kot CME. Pri izbruhu se skozi Sončevo korono v vesolje sprostijo oblaki elektronov, ionov in atomov, ki običajno dosežejo planet Zemljo dan ali dva po dogodku (odvisno od hitrosti izmeta). Izraz "sončni izbruh" se včasih uporablja tudi za podobne dogodke pri drugih zvezdah, na primer pri zvezdnih izbruhih.

Kako poteka izbruh in kateri deli Sončeve atmosfere so vključeni

Sončni izbruhi vplivajo na vse plasti sončne atmosfere, kot so fotosfera, kromosfera in korona. Nastanejo zaradi nagle sprostitve magnetne energije, shranjene v koroni, pogosto z mehanizmom magnetne rekonekcije. Med izbruhom se sproščajo elektromagnetni valovi in delci z zelo širokim spektrom energij.

Spekter sevanja in opazovanje

Sončni izbruhi oddajajo sevanje v celotnem elektromagnetnem spektru vseh valovnih dolžin, od radijskih valov do žarkov gama. Večina energije je na frekvencah zunaj vidnega spektra, zato večine izbruhov ne moremo videti s prostim očesom in jih zaznamo s specializiranimi instrumenti (rentgenski teleskopi, sateliti, radijske antene). Sončni izbruhi se pojavljajo predvsem v aktivnih območjih okoli sončnih peg.

Razvrstitev in moč izbruhov

Izbruhe znanstveniki razvrščajo glede na intenziteto rentgenskega (1–8 Å) sevanja, pogosto po GOES-ovi skali (razredi A, B, C, M, X; X je najmočnejši). Večji izbruhi so občutno redkejši od manjših. Poleg moči izbruha ocenjujemo tudi hitrost in maso CME, če je prisotna; CMÈ lahko doseže hitrosti do nekaj tisoč km/s in mase redno ~10^12 kg, kar določa, kako hiter in jak bo vpliv na Zemljo.

Učinki na Zemljo in tehnologijo

• Elektromagnetni impulz: Rentgenski žarki in ultravijolično sevanje, sproščeni ob sončnih izbruhih, takoj spreminjajo ionosfero. To lahko povzroči kratkotrajne motnje v radijskih komunikacijah, vpliva na radarje in moti HF povezave.
• Delci in geomagnetne nevihte: Če izbruh spremlja CME, lahko v nekaj urah do nekaj dni delci in magnetni oblak povzročijo geomagnetno viharjenje. To vpliva na električna omrežja (npr. izpad omrežja Quebec, 1989), transformatorje, povzročajo indukcijske tokove in motnje v daljnovodih.
• Sateliti in vesoljska oprema: Povečana radijacija lahko povzroči površinsko polimerizacijo, napake v elektroniki (single-event upsets), zmanjšanje učinkovitosti sončnih celic ter motnje v navigacijskih in komunikacijskih satelitih.
• Aviacija in astronavti: Večje doze sevanja na visokih zemljepisnih širinah in pri visokih nadmorskih višinah lahko povečajo izpostavljenost posadke in potnikov. Astronavti izven magnetnega ščita so še bolj ogroženi.
• GPS in navigacija: Ionosferske spremembe in scintilacije lahko povzročijo napake v pozicioniranju in izgubo natančnosti pri satelitski navigaciji.
• Učinki na življenje: Neposrednih učinkov na ljudi pri tleh običajno ni zaradi zaščite Zemljinega magnetnega polja in atmosfere; glavna tveganja so za satelite, tehnologijo in ljudi v vesolju ali na letalih.

Časovni potek učinkov

Elektromagnetno sevanje (rentgeni, UV, radio) pride do Zemlje v nekaj minutah, delci z visokimi energijami (protoni, elektroni) lahko vstopijo v nekaj minutah do urah, medtem ko večji CME oblaki običajno pridejo v 1–4 dneh, odvisno od hitrosti izmeta.

Zgodovina opazovanj

Richard Christopher Carrington je bil prvi, ki je leta 1859 opazoval sončni izbruh in ga povezal z motnjami na Zemlji — ta dogodek (Carringtonov dogodek) je sprožil jasne polarne luči po svetu in motnje v telegrafskem omrežju. Zvezdne izbruhe so opazili tudi pri več drugih zvezdah, kar kaže, da so izbruhi univerzalni pojav pri magnetno aktivnih zvezdah.

Opazovanje in napovedovanje

Sončne izbruhe spremljajo številni observatoriji in sateliti, kot so GOES, rentgenski in UV teleskopi, SDO, SOHO, ACE, DSCOVR in mnogi drugi ter mreže zemeljskih magnetometrov. Napovedovanje sončnih izbruhov temelji na spremljanju magnetnih polj v aktivnih območjih in modeliranju njihove stabilnosti, vendar so točni napovedi še vedno izziv zaradi zapletenega magnetnega okolja korone.

Kako se zaščitimo

• Operaterji satelitov zmanjšajo obremenitve, preusmerijo ali ugasnejo občutljivo opremo v času močnih dogodkov.
• Elektrodistributerji lahko sprejmejo ukrepe za zaščito transformatorjev in omrežja.
• Letalske družbe prilagodijo lete na visokih latitudah ali višinah za zmanjšanje izpostavljenosti potnikov in posadk.
• Raziskave in tehnične izboljšave (trdnejša elektronika, sistemi za opozarjanje) pomagajo ublažiti posledice prihodnjih dogodkov.

Sončevi izbruhi se pojavljajo v 11-letnem sončnem ciklu; v obdobjih sončnega maksimuma so izbruhi pogostejši in močnejši. Velikih izbruhov je manj kot manjših. Kljub dosežkom pri opazovanju in razumevanju magnetnih mehanizmov ostaja veliko odprtih vprašanj, zlasti natančna povezava med izbruhi in izstrelki koronalne mase (CME) ter bolj zanesljive kratkoročne napovedi velikih dogodkov.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je sončni izbruh?

V: Kako sončni izbruh vpliva na ozračje?

V: Kako pogosto se pojavljajo sončni izbruhi?

V: Kdo je bil prvi, ki je opazoval sončni izbruh?

V: Ali so zvezdni izbruhi podobni sončnim izbruhom?

V: Ali lahko ljudje te pojave vidimo na lastne oči?

Išči po črki