Kako delujejo sončni izbruhi

Kakšna tveganja predstavljajo sončni izbruhi?

VIZIJE VICTORJA HABBICK/Getty Images

Nenaden blisk svetlobe na površini Sonca imenujemo sončni izbruh. Če je učinek viden na zvezdi poleg sonce , pojav imenujemo zvezdni izbruh. Zvezdni ali sončni izbruh sprosti ogromno količino energija , običajno v velikosti 1 × 10²⁵ džulov , v širokem spektru valovne dolžine in delci. Ta količina energije je primerljiva z eksplozijo 1 milijarde megaton TNT ali desetimi milijoni vulkanskih izbruhov. Poleg svetlobe lahko sončni izbruh v vesolje izvrže atome, elektrone in ione v tako imenovanem koronalnem izbruhu mase. Ko delce sprosti Sonce, lahko Zemljo dosežejo v dnevu ali dveh. Na srečo se lahko masa izvrže navzven v katero koli smer, tako da Zemlja ni vedno prizadeta. Na žalost znanstveniki ne morejo napovedati izbruhov, le opozorijo, ko se zgodi.

Najmočnejši sončni izbruh je bil prvi, ki so ga opazili. Dogodek se je zgodil 1. septembra 1859 in se imenuje Sončna nevihta iz leta 1859 ali 'Carringtonov dogodek'. O tem sta neodvisno poročala astronoma Richard Carrington in Richard Hodgson. Ta izbruh je bil viden s prostim očesom, zažgal je telegrafske sisteme in povzročil polarni sij vse do Havajev in Kube. Medtem ko takratni znanstveniki niso mogli izmeriti moči sončnega izbruha, so sodobni znanstveniki lahko dogodek rekonstruirali na podlagi nitrata in izotopa berilij-10 proizvedeno iz sevanja. V bistvu so se dokazi o izbruhu ohranili v ledu na Grenlandiji.

Kako deluje sončni izbruh

Tako kot planeti so tudi zvezde sestavljene iz več plasti. V primeru sončnega izbruha so prizadete vse plasti Sončeve atmosfere. Z drugimi besedami, energija se sprošča iz fotosfere, kromosfere in korone. Pogosto se pojavijo izbruhi blizu sončnih peg , ki so območja intenzivnih magnetnih polj. Ta polja povezujejo atmosfero Sonca z njegovo notranjostjo. Izbruhi naj bi bili posledica procesa, imenovanega magnetna ponovna povezava, ko zanke magnetne sile razpadejo, se ponovno združijo in sprostijo energijo. Ko korona nenadoma sprosti magnetno energijo (kar nenadoma pomeni v nekaj minutah), se svetloba in delci pospešijo v vesolje. Zdi se, da je vir sproščene snovi material iz nepovezanega vijačnega magnetnega polja, vendar pa znanstveniki niso popolnoma razjasnili, kako delujejo bakle in zakaj je včasih več sproščenih delcev, kot jih je v koronarni zanki. Plazma na prizadetem območju doseže temperature v vrstnem redu desetine milijonov Kelvinov , ki je skoraj tako vroč kot Sončevo jedro.Elektrone, protone in ione pospeši intenzivna energija skoraj do svetlobne hitrosti. Elektromagnetno sevanje pokriva celoten spekter, od žarkov gama do radijskih valov. Energija, ki se sprosti v vidnem delu spektra, naredi nekatere sončne izbruhe opazne s prostim očesom, vendar je večina energije zunaj vidnega območja, zato izbruhe opazujemo z znanstvenimi instrumenti. Ne glede na to, ali sončni izbruh spremlja izbruh koronalne mase ali ne, ni zlahka predvidljivo. Sončni izbruhi lahko sproščajo tudi izbruh, ki vključuje izmet materiala, ki je hitrejši od sončne prominence. Delci, ki se sprostijo iz bakle, lahko dosežejo hitrost od 20 do 200 kilometrov na sekundo (kps). Če pogledamo to v perspektivo, hitrost svetlobe je 299,7 kps!

Kako pogosto se pojavljajo sončni izbruhi?

Manjši sončni izbruhi se pojavljajo pogosteje kot veliki. Pogostost izbruha je odvisna od aktivnosti Sonca. Po 11-letnem sončnem ciklu lahko med aktivnim delom cikla pride do več izbruhov na dan v primerjavi z manj kot enim na teden v mirni fazi. Med največjo aktivnostjo lahko pride do 20 izbruhov na dan in več kot 100 na teden.

Kako so razvrščeni sončni izbruhi

Prejšnja metoda klasifikacije sončnih izbruhov je temeljila na intenziteti črte Hα sončnega spektra. Sodobni klasifikacijski sistem kategorizira izbruhe glede na njihov največji pretok rentgenskih žarkov od 100 do 800 pikometrov, kot jih opazuje vesoljsko plovilo GOES, ki kroži okoli Zemlje.

Razvrstitev	Največji pretok (vati na kvadratni meter)
A	<10−7
B	10−7– 10−6
C	10−6– 10−5
M	10−5– 10−4
X	> 10−4

Vsaka kategorija je dodatno razvrščena na linearni lestvici, tako da je izbruh X2 dvakrat močnejši od izbruha X1.

Običajna tveganja zaradi sončnih izbruhov

Sončni izbruhi povzročajo tako imenovano sončno vreme na Zemlji. Sončni veter vpliva na zemeljsko magnetosfero, povzroča polarni sij in avstralis ter predstavlja nevarnost sevanja za satelite, vesoljska plovila in astronavte. Večina tveganja je za objekte v nizki zemeljski orbiti, vendar lahko koronalni izbruhi sončnih izbruhov izklopijo električne sisteme na Zemlji in popolnoma onesposobijo satelite. Če bi sateliti padli, mobilni telefoni in sistemi GPS ne bi delovali. The ultravijolično svetlobo inrentgenski žarkiki jih sprošča izbruh, motijo ​​radio dolgega dosega in verjetno povečajo tveganje za sončne opekline in raka.

Bi lahko sončni izbruh uničil Zemljo?

Z eno besedo: da. Medtem ko bi sam planet preživel srečanje s 'superizbruhom', bi lahko ozračje bombardirali s sevanjem in vse življenje bi bilo lahko izbrisano. Znanstveniki so opazili sproščanje superizbruhov iz drugih zvezd, ki so do 10.000-krat močnejši od običajnega sončnega izbruha. Medtem ko se večina teh izbruhov pojavi pri zvezdah, ki imajo močnejša magnetna polja kot naše Sonce, je približno 10 % časa zvezda primerljiva s Soncem ali šibkejša od njega. Na podlagi preučevanja drevesnih obročev raziskovalci verjamejo, da je Zemlja doživela dva majhna superizbruha – enega leta 773 n. š. in drugega leta 993 n. š. Možno je, da lahko pričakujemo super izbruh približno enkrat na tisočletje. Možnost superflara stopnje izumrtja ni znana.

Tudi običajni izbruhi imajo lahko uničujoče posledice. NASA je razkrila, da je Zemlja za las zgrešila katastrofalni sončni izbruh 23. julija 2012. Če bi se izbruh zgodil le teden dni prej, ko bi bil usmerjen naravnost v nas, bi bila družba vrnjena v temni srednji vek. Intenzivno sevanje bi onemogočilo električna omrežja, komunikacijo in GPS na svetovni ravni.

Kako verjeten je tak dogodek v prihodnosti? Fizik Pete Rile je izračunal, da je verjetnost motečega sončnega izbruha 12 % na 10 let.

Kako napovedati sončne izbruhe

Trenutno znanstveniki ne morejo napovedati sončnega izbruha z nobeno stopnjo natančnosti. Vendar je visoka aktivnost sončnih peg povezana s povečano možnostjo nastanka izbruha. Opazovanje sončnih peg, zlasti vrste, imenovane delta pege, se uporablja za izračun verjetnosti izbruha in njegove moči. Če je napovedan močan izbruh (razred M ali X), ameriška nacionalna uprava za oceane in atmosfero (NOAA) izda napoved/opozorilo. Običajno opozorilo omogoča 1-2 dni priprave. Če pride do sončnega izbruha in izbruha koronalne mase, je resnost vpliva izbruha na Zemljo odvisna od vrste sproščenih delcev in od tega, kako neposredno je izbruh obrnjen proti Zemlji.

Viri

• ' Big Sončeva pega 1520 sprosti izbruh razreda X1.4 s CME, usmerjenim proti Zemlji '. NASA. 12. julij 2012.
• 'Opis edinstvenega videza, videnega na Soncu 1. septembra 1859', Mesečna obvestila Kraljeve astronomske družbe, v20, str. 13+, 1859.
• Karoff, Christopher. 'Opazovalni dokazi za povečano magnetno aktivnost superflarnih zvezd.' Nature Communications, zvezek 7, Mads Faurschou Knudsen, Peter De Cat, et al., številka članka: 11058, 24. marec 2016.