3 lipca na Słońcu doszło do potężnego rozbłysku, zaliczanego do tzw. klasy X. Było to najsilniejsze tego typu zjawisko od 2017 r. W efekcie do Ziemi dotarło silne promieniowanie rentgenowskie, które zakłóciło komunikację radiową nad Oceanem Atlantyckim na godzinę.

Czy oznacza to, że Słońce wchodzi w fazę zwiększonej aktywności? Jakie ryzyko może to dla nas oznaczać? O komentarz poprosiliśmy mgr. inż. Łukasza Tomasika, kierownika Centrum Prognoz Heliogeofizycznych w Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk.

Słońce zaczyna kolejny 11-letni cykl swej aktywności

Słońce, najbliższa nam gwiazda, jest obiektem w pewnym sensie żywym. Ma swoje tętno: 11-letnie cykle słoneczne, które optyczne możemy zmierzyć, obserwując plamy słoneczne, czyli względnie nieco chłodniejsze i przez to ciemniejsze obszary na Słońcu.

Aktywność słoneczna jest skorelowana z ilością rozbłysków słonecznych, dziur koronalnych czy koronalnych wyrzutów plazmy. Każde z tych zjawisk, które całościowo nazywamy pogodą kosmiczną, ma swój wpływ również na Ziemię.

Zwiększają one poziom promieniowania kosmicznego, na które narażeni są astronauci i załogi samolotów. Gwałtowne zjawiska mogą też doprowadzić do zakłóceń magnetyzmu ziemskiego, wpływając m.in. na komunikację radiową i energetykę.

Ostatnie minimum cyklu słonecznego, czyli koniec cyklu 24, zarejestrowano w grudniu 2019 roku. Oznacza to, że właśnie zaczynamy 25. cykl.

Czy umiemy przewidzieć aktywność Słońca w najbliższej przyszłości?

Modelowanie cykli słonecznych przypomina nieco hazard. Tak naprawdę nie znamy wszystkich możliwych mechanizmów rządzących aktywnością słoneczną, zatem trudno jest nam wykonać prawidłową ekstrapolację zachowania Słońca.

Modele aktywności słonecznej wykorzystują różne dane. Dość precyzyjne wydają się pomiary plam słonecznych, przeprowadzone po raz pierwszy w końcu roku 1610 przez fryzyjskich astronomów Johannesa i Davida Fabriciusów. Dodatkowe dane obserwacyjne próbuje się uzyskać nawet z chińskich zapisków historycznych. Inne modele wykorzystują dane satelitarne, część algorytmów opiera się o uczenie maszynowe.

Dość ciekawym źródłem wiedzy o aktywności słonecznej są badania tzw. izotopów kosmogonicznych, wytworzonych przez promieniowanie kosmiczne w ziemskiej atmosferze. Badane są proporcje izotopów berylu i węgla w zachowanych pniach drzew i próbkach rdzeni lodowych.

Pozwala to oszacować poziom aktywności słonecznej nawet na 10 tys. lat wstecz. Dzięki tym wszystkim badaniom wydaje się iż aktywnością słoneczną rządzą dodatkowe, dłuższe cykle - sięgające 90, 200, a nawet tysiąca lat.

Najbliższy cykl słoneczny ma być spokojny, ale musimy być gotowi na niebezpieczne burze

Obecny 25. cykl słoneczny będzie relatywnie spokojny. Nie oznacza to jednak braku ryzyka. Najbardziej imponujące burze geomagnetyczne, czyli zaburzenia ziemskiej magnetosfery,  powstawały również w okresach, gdy całościowa aktywność Słoneczna była niewielka.

O sile takich burz świadczy przypadek z 1859 roku. Angielski astronom Richard Christopher Carrington zaobserwował wtedy koronalny wyrzut masy, który w niespotykanym tempie 18 godzin dodał do Ziemi (zwykle trwa to od 3 do 5 dni).

Burza ta spowodowała awarie sieci telegraficznych i porażenie prądem jej operatorów. Zorze polarne były widoczne na całym globie, a ich intensywność była tak duża, że mylono je z brzaskiem.

Skutki takiej burzy geomagnetycznej są podobne do impulsu elektromagnetycznego (EMP) z eksplozji nuklearnych, z tym że taka burza trwa przez kilka dni. Gdyby zdarzyła się teraz, czekałby nas globalny kataklizm: brak zasilania w miastach, uszkodzone elektrownie, nie działają szpitale, fabryki. Właściwie byłby to koniec naszej cywilizacji.

Na szczęście takie burze zdarzają się średnio raz na 500 lat. Stopniowo wdrażamy procedury ochrony infrastruktury energetycznej przed ich najgorszymi skutkami.

Polacy biorą udział w monitorowaniu i przewidywaniu aktywności Słońca

Na całym świecie działają Regionalne Centra Ostrzegania, wydające codziennie komunikaty o stanie pogody kosmicznej. Polska jest jednym z krajów z najstarszym takim centrum. Działa ono w Warszawie od 1975 r. w ramach sieci ISES - Międzynarodowej Służby Ochrony Środowiska Kosmicznego. Nasz kraj aktywnie pracuje też w ramach Europejskiej Agencji Kosmicznej przy programach SSA mających na celu ochronę naszej planety.

Obecnie Organizacja Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego wdraża procedury minimalizujące wpływ promieniowania kosmicznego na załogi i pasażerów lotów. Polskie Centrum Badań Kosmicznych PAN jest jednym z dostawców danych i ostrzeżeń w ruchu lotniczym.

Sondy kosmiczne, satelity, nawigacja satelitarna i łączność radiowa to pierwsze elementy infrastruktury technicznej, w których zastosowano rozwiązania minimalizujące wpływ wzmożonej aktywności słonecznej. Spektakularna awaria sieci energetycznej w 1989 r. w  Kanadzie, będąca skutkiem sztormu geomagnetycznego wywołanego przez dotarcie do Ziemi plazmy z koronalnego wyrzutu masy słonecznej spowodowała, iż państwa szczególnie narażone na tego typu ryzyka wprowadziły odpowiednie środki zaradcze. Jest więc szansa, że w przyszłości nawet silne burze geomagnetyczne nie zagrożą naszej cywilizacji.

Źródła: NOAA Space Weather Prediction Center, CBK PAN.