Słońce się burzy
Burza magnetyczna nad Polską. Czym jest, jak powstaje i czy należy się jej bać?
Burza może utrudnić pracę sztucznym satelitom i jakoś wpłynąć na ziemskie przesyłowe linie energetyczne oraz sieci telefonii komórkowej. Póki co nie nadchodzą hiobowe wieści z żadnej części świata, że burza pozbawiła prądu miliony ludzi. Ale tak się już zdarzało. W latach 90. ubiegłego wieku silna burza słoneczna pozbawiła elektryczności sporą część pogranicza USA-Kanada.
Pozytywnym zjawiskiem towarzyszącym burzom są wyraźniejsze i większe zorze polarne, czyli świecenie górnych warstw atmosfery wywołane oddziaływaniem cząstek wiatru słonecznego z cząstkami ziemskiej atmosfery. Poza tym słoneczne burze magnetyczne nie mogą ludziom na Ziemi jakoś szczególnie zaszkodzić.
Jak powstaje burza magnetyczna?
To, co czyni Słońce aktywnym, to jego pola magnetyczne. Słońce nie ma jednego, jednorodnego pola magnetycznego. Są ich setki i pokrywają, jak wielkie plamy, całą gwiazdę. Gdy dwa pola magnetyczne o przeciwnych kierunkach zetkną się, powoduje to nagłą zmianę energii tych pól i podgrzanie plazmy.
W rezultacie pola magnetyczne anihilują i dochodzi do erupcji plazmy na zewnątrz. Nazywa się to rozbłyskiem słonecznym. Rozbłyski, powstające przede wszystkim w chromosferze i koronie słonecznej, są zwykle krótkotrwałe (od kilkunastu minut do półtorej godziny), ale w ich trakcie emitowane są ogromne ilości energii Słońca w postaci fal elektromagnetycznych oraz strumieni cząstek. W chromosferze dochodzi głównie do rozbłysków, których efektem są protuberancje oraz arkady pętli magnetycznych.
Protuberancje to wąskie łuki gęstej i stosunkowo zimnej plazmy (od kilku do kilkudziesięciu tysięcy stopni), uformowane polem magnetycznym, które wystrzeliwują ponad tarczę słoneczną. Są długie na dziesiątki tysięcy kilometrów. Z kolei arkady pętli magnetycznych też powstają w wyniku rozbłysków, potrafią jednak trwać godzinami lub nawet przez kilka dni. Pętle układają się jedna obok drugiej, tworząc swoisty tunel palzmowo-magnetyczny. Gdy jedne pętle zanikają, pojawiają się nowe.
Wyrzuty i zorze
Najwyższa i najgrubsza warstwa atmosfery słonecznej to korona. Temperatura w koronie wzrasta do 1,5–2 mln stopni, i to w niej powstaje wiatr słoneczny. Tę wysoką temperaturę i wiatr wywołują tzw. fale Alvféna. Są to fale magnetyczne, które poruszają strugami plazmy w koronie, podobnie jak ruchy wody w oceanie poruszają wodorostami.
Ten ruch niezwykle rozgrzewa koronę słoneczną, przez co cząstki osiągają ogromne prędkości i mogą uciec ze Słońca pod postacią wiatru słonecznego. Sinusoidalne fale Alvféna poruszają się z prędkością ponad 40 km na sekundę i pojawiają się w interwałach 150–550 sekundowych.
W koronie dochodzi też do najbardziej potężnych rozbłysków i w rezultacie tzw. koronalnych wyrzutów masy. Koronalny wyrzut masy to obłok miliardów ton wyrzuconej w przestrzeń plazmy, która może osiągać prędkość nawet dwóch tys. km/s. Plazma ta rozchodzi się w przestrzeni jako ukierunkowany wyrzut i może dotrzeć w okolice Ziemi. To tego typu wyrzuty wywołują właśnie zorze polarne i ziemskie zaburzenia, a nawet burze magnetyczne na Ziemi. Koronalne wyrzuty nazywa się także plazmoidami. Powstają w wyniku silnych rozbłysków, jednak te najsilniejsze, oznaczane literami X lub Y, zdarzają się bardzo rzadko.
Czy musimy bać się burzy?
Fakt, że korona słoneczna rozgrzewa się bardzo i emituje wiatr słoneczny, jest jednak dla życia na Ziemi zbawienny. Wiatr słoneczny stanowi bowiem naturalną barierę dla wysokoenergetycznych cząstek promieniowania kosmicznego, które zatrzymują się na nim, i to z dala od Ziemi. Z kolei sam wiatr słoneczny – też niebezpieczny dla organizmów żywych – nie dociera do Ziemi dzięki jej polu magnetycznemu. I w ten sposób, dzięki systemowi pułapek, życie ziemskie może trwać w izolacji od groźnego kosmicznego środowiska.
Aktywność słoneczna nie jest dla życia na ziemi groźna. Wynika to z faktu, że jest to aktywność raczej niska. Gdyby nasze Słońce nie było żółtym karłem, a pomarańczowym lub czerwonym (są to gwiazdy mniejsze i istotnie mniejsze od Słońca), ta aktywność byłaby wielokroć większa. Uważa się, że życie na planetach krążących wokół gwiazd mniejszych od Słońca mogłoby się w ogóle nie narodzić, a jeśli już, miałoby duże problemy z przetrwaniem.