Épp csak megúsztunk egy pusztító napvihart

A 2012 júliusában történt koronakidobódás a SOHO napfigyelő műhold felvételén

Szerdán volt kereken két éve, hogy a Föld kis híján beleszaladt egy szuper-napkitörés anyagába. Ha eltalált volna bennünket, még most is a sebeinket nyalogatnánk. Az adatok elemzése alapján 12 százalék az esélye annak, hogy a következő tíz évben nem lesz ilyen szerencsénk.

A Napból 2012. július 23-án kidobott óriás plazmafelhő szerencsére elkerülte a Földet, a STEREO-A műholdat azonban telibe találta, így ennek mérései alapján tudták a kutatók rekonstruálni az eseményeket. A két évvel ezelőtti napvihar legalább százötven éve nem tapasztalt erősségű volt. Daniel Baker (Coloradói Egyetem) és kollégái még tavaly decemberben közölték a Space Weather (Űridőjárás) című folyóiratban az esemény részletes elemzését, amelynek megállapításait a kétéves kerek évfordulón elevenítette fel a NASA.

A 2012 júliusában történt anyagkidobódás a SOHO napkutató űrszonda felvételén Forrás: ESA&NASA/SOHO

Az első két támadás a Föld ellen

Baker szerint hihetetlen szerencsénk volt, hogy a plazmafelhő kilökődése, az úgynevezett koronakidobódás (Coronal Mass Ejection, CME) nem egy héttel korábban történt, akkor ugyanis telibe kapta volna bolygónkat. A különlegesen erős napviharok technikai eszközök sokaságát veszélyeztetik. A kitörés a napfoltok, napfoltfoltcsoportok mágneses boltozatában kifejlődő robbanással, az úgynevezett napflerrel kezdődnek. A flerből nagy energiájú röntgen- és ibolyántúli sugárzás indul minden irányba, így a Föld felé is. A fénysebességgel érkező sugárzás ionizálja a légkör felső rétegeit, ami a rádióhullámok terjedésében okoz zavarokat, valamint megzavarja a navigációs műholdak jeleinek vételét.

Néhány perccel vagy órával később megérkeznek a kitörés során kidobódott nagy energiájú részecskék, elsősorban elektronok és protonok – az időkésés a részecskék energiájától, vagyis haladási sebességétől függ. Ezek a műholdak elektronikai rendszereit tehetik tönkre.

A Földet mágneses tere védi a világűrből, főként a Napból érkező részecskesugárzás káros hatásai ellen, mert a mágneses mező eltéríti az elektromosan töltött elemi részecskéket. Egy szuper-napviharnál ez a pajzs sem elég Forrás: Wikipedia

Minden tönkrement volna, ami be van dugva a konnektorba

Ezután érkeznek meg a koronakidobódásból eredő, több milliárd tonna tömegű, mágneses plazmafelhők. Ezek a Nap–Föld távolságot több nap alatt teszik meg, ráadásul nem egyenes vonalban, hanem mágnesezettségük következtében a bolygóközi mágneses tér ívét követő pályákon.

A kutatók elemzése szerint, ha a 2012. júliusi koronakidobódások plazmafelhői eltalálták volna a Földet, akkor az nagy területre kiterjedő áramkimaradásokat okozott volna, azonnal tönkretéve minden hálózati elektromos árammal működő eszközt.

Kubában is sarki fényt láttak

Két évvel ezelőttig az extrém napviharokat ahhoz az eseményhez viszonyították, amelyet 1859 szeptemberében figyelt meg Richard Carrington brit napkutató. A Carrington-eseményt követő napokban megélénkült a sarkifény-tevékenység, a jelenséget szokatlanul alacsony földrajzi szélességekről, például Kubából, Közép-Amerikából, sőt Dél-Amerika csaknem egyenlítői vidékeiről is megfigyelték. A távíróhálózat vezetékei szikrázni kezdtek, egyes távíróhivatalok kigyulladtak, használhatatlanná téve ezzel a „Viktória-kori internetet”.

Sarki fényt általában csak magas földrajzi szélességeken látnak Forrás: Janis Satrovskis

Évekig tartana a transzformátorok javítása

Napjainkban egy hasonló erejű napvihar hatása katasztrofális lenne. Az USA Nemzeti Tudományos Akadémiájának szakértői által készített tanulmány becslése szerint a károk összege meghaladná a 2 billió dollárt, ami hússzorosa a Katrina hurrikán által okozott pusztításnak. Kárt szenvednébek az elektromos hálózatban kulcsfontosságú szerepet játszó, soktonnás transzformátorok, amelyek helyreállítása-cseréje évekbe telne. Márpedig a 2012-es esemény legalább olyan erős volt, mint az 1859-es Carrington-kitörés, legalábbis Baker számításai szerint. Az egyetlen különbség ahhoz képest, hogy a 2012-ben érkező plazmafelhők szerencsénkre elszáguldottak a Föld mellett.

Nagy az esélye egy újabb szuperviharnak

Idén februárban Pete Riley amerikai fizikus (Predictive Science Inc.) kiszámította, milyen valószínűséggel következhetnek be a Földön szélsőséges űridőjárási események. Több mint ötven évre visszamenőleg elemezte a napviharokra vonatkozó megfigyeléseket. Az átlagos erejű viharok gyakoriságából próbált a szélsőségesen erősek előfordulási valószínűségére következtetni. Mellbevágó eredményt kapott: 12 százalék annak a valószínűsége, hogy az elkövetkező tíz év alatt a Földet eltalálja egy Carrington-méretű napvihar.

Vizsgálatai során Riley a napviharok erősségének jellemzésére használt, úgynevezett Dst indexet vizsgálta (a rövidítés a disturbance – storm time kifejezésből, azaz a vihar időtartama alatt okozott zavar mértékéből ered). A Dst indexet mágneses mérésekből vezetik le, és azt fejezi ki, milyen mértékben rázkódik meg, torzul a Föld mágneses tere a koronakidobódás anyagfelhőivel történő találkozás hatására. Mértékegysége a nanotesla (nT). A zavarmentes érték természetesen 0. Minél kisebb (minél nagyobb negatív szám) a Dst értéke, annál erősebb a napvihar földi hatása.

A közönséges, jelentéktelen napviharok (amelyek sarki fényt okoznak, de egyébként ártalmatlanok) esetén átlagosan Dst = –50 nT. Az űrkorszak legerősebb, a Földet elérő napvihara 1989 márciusában volt, ennek hatására Kanada Québec tartományában jelentős áramkimaradások következtek be. Ez esetben Dst = –600 nT volt. A Carrington-eseményt reprodukáló geofizikusok számításai szerint akkor a Dst értéke –800 nT és –1750 nT között lehetett. Baker számításai szerint a 2012. júliusi koronakidobódás hatására, ha eltalálja a Földet, Dst = –1200 nT lett volna, ami a Carrington esemény nagyságrendjébe esik.

Két kitörés egymás után

Szerencsére a Napból kidobott anyagfelhők nem a Földet, hanem az éppen az ilyen jelenségek mérésére készített STEREO–A űrszondát találták el két éve, ennek köszönhető a pontos elemzés. A rendkívül nagy sebességgel száguldó plazmafelhők a 0,96 csillagászati egység távolságot mintegy 19 óra alatt tették meg, vagyis óránként csaknem 10 millió kilométert haladtak (ez a fénysebesség közel 1%-a).

Az adatok kiértékelése szerint 2012. július 23-án 10-15 perc időkülönbséggel két koronakidobódás is elhagyta a Napot. Ráadásul a két CME egy olyan plazmacsatornában haladt a bolygóközi térben, amelyet négy nappal korábban egy másik CME tisztára söpört, így a későbbi CME-k felhői kevésbé lassultak kozmikus utazásuk közben. A kutatók valószínűnek tartják, hogy a különösen erős napviharok az események ilyen, számunkra kedvezőtlen kombinációi nyomán lépnek fel. Ezért különösen fontos, hogy további vizsgálatokkal tisztázzák, milyen feltételek mellett lépnek fel az ilyen többes CME-k.

Annyi mindenesetre bizonyos, hogy minél bonyolultabb és kifinomultabb elektromos, elektronikus rendszereket használunk, annál jobban ki vagyunk téve az óriás napviharok kedvezőtlen hatásainak. Ezért is vált az utóbbi évtizedben az űridőjárás kutatása világszerte egyre fontosabb területté.