Czytaj także: Słońce może zagrażać naszej cywilizacji

Zbliżało się południe. Angielski astronom Richard Harrington szkicował właśnie grupę wyjątkowo licznych plam, które zaobserwował na tarczy słonecznej. O godz. 11.18 ujrzał w tym samym miejscu „dwa obszary intensywnie jasnego i białego światła”. Zawołał swych kolegów, by mogli być świadkami tego niecodziennego spektaklu, ale akurat nikogo nie było w obserwatorium. Był 1 września 1859 roku – dzień, który miał przejść do historii nauki.

Harrington podejrzewał, że zdarzenia na Słońcu wpłynęły jakoś na Ziemię, bo laboratoria fizyczne odnotowały bardzo silne zaburzenia pola magnetycznego naszej planety. W 17 godzin po rozbłyskach na półkuli północnej pojawiły się wyjątkowo silne zorze polarne, widoczne nawet na Karaibach i tak jasne, że budziły ze snu amerykańskich górników przekonanych, że to już świt. Ludzie wychodzili z domów, by podziwiać niecodzienny spektakl. Nie wszyscy jednak byli zachwyceni – szczególnie operatorzy telegrafów w Ameryce i Europie. Linie telegraficzne zaczęły iskrzyć. Pojawił się w nich „znikąd” niezwykle silny prąd, który niszczył sprzęt, powodował pożary, a nawet poraził kilku telegrafistów.

Tak wyglądała pierwsza odnotowana przez uczonych burza geomagnetyczna – skutek potężnej eksplozji na Słońcu, obserwowanej wcześniej przez angielskiego astronoma i nazwanej na jego cześć rozbłyskiem Harringtona. Przez dziesięciolecia była tylko ciekawostką naukową.

Gdyby jednak coś takiego wydarzyło się dziś, doszłoby do katastrofy na niewyobrażalną skalę. „Nasza cywilizacja staje się coraz bardziej uzależniona od technologii, które są bardzo wrażliwe na takie zakłócenia. A Słońce nie było i nie będzie spokojne – prędzej czy później dojdzie do kolejnej wielkiej eksplozji i musimy być na to przygotowani, także tu, w Polsce” – mówi prof. Iwona Stanisławska, kierownik Pracowni Prognoz Heliogeofizycznych Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie.

Termojądrowy kocioł

Słońce kojarzy nam się – całkiem słusznie – ze źródłem światła i ciepła, bez którego na Ziemi nie byłoby zapewne żadnego życia. Najczęściej nie pamiętamy jednak, że widoczna na niebie jasna tarcza to w rzeczywistości potwornie wielka kula rozżarzonego gazu – 1,3 mln razy większa niż cała nasza planeta. We wnętrzu Słońca lekkie pierwiastki – przede wszystkim wodór i hel – łączą się w cięższe podczas reakcji termojądrowych. Uwalniają się przy tym ogromne ilości energii – 386 miliardów miliardów megawatów na sekundę!

Owa energia jest emitowana w kosmos nie tylko pod postacią światła słonecznego, ale też innych rodzajów promieniowania – radiowego, ultrafioletowego, rentgenowskiego czy gamma. Co więcej, ze Słońca nieprzerwanie leci w naszym kierunku strumień naładowanych cząstek, czyli tzw. wiatr słoneczny. Przed tymi zabójczymi dla życia rzeczami chroni nas atmosfera Ziemi, a przede wszystkim – jej pole magnetyczne. Otula ono planetę w miarę szczelnym kokonem, który jest najbardziej „dziurawy” na biegunach. Jeśli wiatr słoneczny jest wyjątkowo intensywny, jego „przecieki” widać tam pod postacią zorzy polarnej.

Są jednak sytuacje, w których magnetosfera nie jest w stanie nas ochronić. Tak było m.in. w 1859 roku i to samo może powtórzyć się w najbliższej przyszłości.

Leci plazma, leci...

Czasem zdarza się bowiem, że ten termojądrowy kocioł zaczyna bulgotać i – podobnie jak wrzący sos w kuchni – zaczyna chlapać na otoczenie. W gwiezdnej skali oznacza to, że od Słońca odrywają się ważące miliardy ton obłoki plazmy, czyli wysokoenergetycznych cząstek powstałych z rozgrzanego do olbrzymich temperatur gazu. Takie ogniste kule zwane koronalnymi wyrzutami masy (CME) wytwarzają własne silne pole magnetyczne. Gdy dolecą do Ziemi, zderzają się z jej magnetosferą.

Efekty tego zderzenia zależą od konfiguracji obu pól. Gdy są one ustawione w tym samym kierunku, prześlizgną się obok siebie bez większych konsekwencji. Jednak gdy pola magnetyczne Ziemi i obłoku będą przeciwnie skierowane, dojdzie do tragedii. „Ziemia nie poradzi sobie z plazmą. Jej obłok otworzy magnetosferę jak otwieracz puszkę i kosmiczna materia wleje się do środka” – mówi James Green, dyrektor Planetary Science Division w NASA.

Aktywność Słońca zmienia się w cyklu liczącym mniej więcej 11 lat. Jego maksimum – a więc i zwiększone ryzyko powstania wielkich koronalnych wyrzutów masy – przypada właśnie na ten rok. Najgroźniejszymi okresami są wiosna i jesień, szczególnie w okolicy równonocy (20/21 marca i 22/23 września). Wówczas położenie pola magnetycznego Ziemi wobec Słońca sprawia, że jesteśmy szczególnie narażeni na uderzenie plazmy.

Jako w niebie, tak i na Ziemi

Pierwsze zagrożenie pojawia się już w przestrzeni kosmicznej – rośnie poziom promieniowania na orbicie. „Oznacza to zwiększone ryzyko dla astronautów np. na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, którzy w takiej sytuacji powinni schować się w specjalnych kapsułach ochronnych. Ale narażeni są także ludzie na pokładzie samolotów, lecących przez okolice podbiegunowe, słabiej chronione przez magnetosferę” – wyjaśnia prof. Stanisławska. Linie lotnicze są już przygotowane na taką ewentualność – jeśli pojawi się ostrzeżenie o uderzeniu plazmy, zmienią trasy przelotów, by ominąć najgroźniejsze miejsca.

Pole magnetyczne obłoku ma też destrukcyjny wpływ na setki krążących wokół Ziemi satelitów. Ich układy elektroniczne mogą zostać uszkodzone lub czasowo wyłączone. „A to oznacza zakłócenia łączności w praktycznie wszystkich zakresach – radia, telewizji, telefonii, internetu itd. Przestaną działać systemy nawigacji satelitarnej, takie jak GPS” – mówi prof. Stanisławska. Na szczęście także i tu odpowiednio wczesne ostrzeżenie może uratować sytuację. Operatorzy satelitów mogą je zdalnie wyłączyć, ograniczając ewentualne szkody.