Jak działają rozbłyski słoneczne i jakie stwarzają ryzyko

Nagły błysk jasności na powierzchni Słońca nazywa się rozbłyskiem słonecznym. Jeśli efekt widoczny jest na gwieździe oprócz Słońce, zjawisko to nazywa się gwiazdowym rozbłyskiem. Rozbłysk gwiezdny lub słoneczny uwalnia ogromną ilość energia, zwykle rzędu 1 × 10²⁵ dżule, w szerokim spektrum długości fal i cząstki. Ta ilość energii jest porównywalna z eksplozją 1 miliarda megatonów TNT lub dziesięcioma milionami erupcji wulkanicznych. Oprócz światła rozbłysk słoneczny może wyrzucać atomy, elektrony i jony w przestrzeń kosmiczną w tak zwanym wyładowaniu masy koronalnej. Kiedy cząstki są uwalniane przez Słońce, są w stanie dotrzeć do Ziemi w ciągu jednego lub dwóch dni. Na szczęście masa może być wyrzucana na zewnątrz w dowolnym kierunku, więc nie zawsze ma to wpływ na Ziemię. Niestety naukowcy nie są w stanie prognozować rozbłysków, ostrzegają tylko, gdy takie wystąpią.

Najpotężniejszy rozbłysk słoneczny był pierwszym zaobserwowanym. Wydarzenie miało miejsce 1 września 1859 roku i nazywa się

Podobnie jak planety, gwiazdy składają się z wielu warstw. W przypadku rozbłysku słonecznego wpływa to na wszystkie warstwy atmosfery Słońca. Innymi słowy, energia jest uwalniana z fotosfery, chromosfery i korony. Flary zdarzają się zwykle w pobliżu plam słonecznych, które są regionami intensywnych pól magnetycznych. Pola te łączą atmosferę Słońca z jego wnętrzem. Uważa się, że rozbłyski powstają w wyniku procesu zwanego ponownym połączeniem magnetycznym, kiedy pętle siły magnetycznej pękają, łączą się i uwalniają energię. Kiedy energia magnetyczna zostaje nagle uwolniona przez koronę (nagle oznacza to w ciągu kilku minut), światło i cząstki są przyspieszane w przestrzeń kosmiczną. Jednak źródłem uwolnionej materii wydaje się być materiał z niezwiązanego spiralnego pola magnetycznego nie do końca zrozumiałam, jak działają rozbłyski i dlaczego czasami uwalnianych jest więcej cząstek niż ich ilość pętla wieńcowa. Plazma w dotkniętym obszarze osiąga temperaturę rzędu dziesiątki milionów kelwinów, który jest prawie tak gorący jak jądro Słońca. Elektrony, protony i jony są przyspieszane przez intensywną energię do prawie prędkości światła. Promieniowanie elektromagnetyczne obejmuje całe spektrum, od promieni gamma po fale radiowe. Energia uwolniona w widzialnej części widma sprawia, że ​​niektóre rozbłyski słoneczne są widoczne gołym okiem, ale większość energii jest poza zakresem widzialnym, więc flary są obserwowane za pomocą oprzyrządowania naukowego. To, czy rozbłyskowi słonecznemu towarzyszy wyrzucenie masy koronalnej, nie jest łatwo przewidywalne. Rozbłyski słoneczne mogą również uwalniać rozbłysk pochodni, który obejmuje wyrzut materiału szybszy niż promień słoneczny. Cząsteczki uwalniane z rozprysku płomienia mogą osiągać prędkość od 20 do 200 kilometrów na sekundę (kps). Aby umieścić to w perspektywie, prędkość światła wynosi 299,7 kps!

Mniejsze rozbłyski słoneczne występują częściej niż duże. Częstotliwość każdego rozbłysku zależy od aktywności Słońca. Po 11-letnim cyklu solarnym może być kilka rozbłysków dziennie podczas aktywnej części cyklu, w porównaniu z mniejszą liczbą rozbłysków na tydzień w fazie cichej. Podczas szczytowej aktywności może być 20 rozbłysków dziennie i ponad 100 na tydzień.

Wcześniejsza metoda klasyfikacji rozbłysków słonecznych była oparta na intensywności linii Hα widma słonecznego. Nowoczesny system klasyfikacji kategoryzuje rozbłyski zgodnie z ich szczytowym strumieniem promieni rentgenowskich od 100 do 800 pikometrów, obserwowanym przez statek kosmiczny GOES, krążący wokół Ziemi.

Każda kategoria jest dalej uszeregowana w skali liniowej, dzięki czemu rozbłysk X2 jest dwa razy silniejszy niż rozbłysk X1.

Rozbłyski słoneczne wytwarzają tak zwaną pogodę słoneczną na Ziemi. Wiatr słoneczny uderza w magnetosferę Ziemi, wytwarzając zorzę polarną i australię oraz stwarzając ryzyko promieniowania dla satelitów, statków kosmicznych i astronautów. Większość ryzyka wiąże się z obiektami na niskiej orbicie Ziemi, ale wyrzuty masy koronalnej z rozbłysków słonecznych mogą wybić systemy energetyczne na Ziemi i całkowicie wyłączyć satelity. Gdyby satelity spadły, telefony komórkowe i systemy GPS byłyby bezobsługowe. The światło ultrafioletowe i promieniowanie rentgenowskie uwalniane przez rozbłysk zakłócają radio dalekiego zasięgu i prawdopodobnie zwiększają ryzyko poparzeń słonecznych i raka.

Jednym słowem: tak. Podczas gdy sama planeta przetrwałaby spotkanie z „superszybkim błyskiem”, atmosferę można bombardować promieniowaniem, a całe życie może zostać zatarte. Naukowcy zaobserwowali uwalnianie się supergasów z innych gwiazd do 10 000 razy silniejszych niż typowy rozbłysk słoneczny. Podczas gdy większość tych rozbłysków występuje w gwiazdach o silniejszych polach magnetycznych niż nasze Słońce, około 10% czasu gwiazdy jest porównywalna lub słabsza od Słońca. Badając pierścienie drzew, naukowcy sądzą, że Ziemia doświadczyła dwóch małych rozbłysków - jednego w 773 roku n.e. i drugiego w 993 roku n.e. Możliwe jest, że raz na tysiąc lat możemy spodziewać się takiego rozbłysku. Szansa superfary na poziomie wyginięcia nie jest znana.

Nawet normalne wybuchy mogą mieć druzgocące konsekwencje. NASA ujawniła, że ​​Ziemia prawie nie trafiła katastrofalny rozbłysk słoneczny 23 lipca 2012 r. Gdyby płomień pojawił się zaledwie tydzień wcześniej, gdy byłby skierowany bezpośrednio na nas, społeczeństwo zostałoby odrzucone z powrotem do średniowiecza. Intensywne promieniowanie wyłączyłoby sieci elektryczne, komunikację i GPS w skali globalnej.

Jak prawdopodobne jest takie wydarzenie w przyszłości? Fizyk Pete Rile oblicza, że ​​prawdopodobieństwo destrukcyjnego rozbłysku słonecznego wynosi 12% na 10 lat.

Obecnie naukowcy nie są w stanie przewidzieć rozbłysku słonecznego z jakimkolwiek stopniem dokładności. Jednak wysoka aktywność plam słonecznych wiąże się ze zwiększoną szansą na wytworzenie rozbłysku. Obserwacja plam słonecznych, szczególnie typu zwanych plamami delta, służy do obliczenia prawdopodobieństwa wystąpienia rozbłysku i jego siły. Jeśli przewiduje się silny rozbłysk (klasa M lub X), amerykańska Narodowa Administracja Oceaniczna i Atmosferyczna (NOAA) wydaje prognozę / ostrzeżenie. Zazwyczaj ostrzeżenie pozwala na 1-2 dni przygotowania. Jeśli nastąpi rozbłysk słoneczny i wyrzucenie masy koronalnej, nasilenie uderzenia rozbłysku na Ziemię zależy od rodzaju uwolnionych cząstek i tego, jak bezpośrednio płomień jest skierowany na Ziemię.

• "Big Sunspot 1520 wypuszcza flarę klasy X1.4 z CME kierowanym przez Ziemię". NASA. 12 lipca 2012 r.
• „Opis pojedynczego wyglądu widzianego na Słońcu 1 września 1859 r.”, Monthly Notices of Royal Astronomical Society, v20, str. 13 +, 1859.
• Karoff, Christoffer. „Obserwacyjne dowody na zwiększoną aktywność magnetyczną gwiazd superflare”. Nature Communications tom 7, Mads Faurschou Knudsen, Peter De Cat i in., Numer artykułu: 11058, 24 marca 2016 r.