Słońce wchodzi w maksimum słoneczne. Spodziewaj się zorzy polarnej i więcej.

Piękne zasłony różowego i zielonego światła wirowały na nocnym niebie na całym świecie w maju, podczas jednego z najmocniejszych pokazów zorzy polarnej od pół tysiąclecia.

Źródłem tego świetlnego przedstawienia było słońce. W pierwszym tygodniu maja, powódź wybuchowych rozbłysków słonecznych i koronalnych wyrzutów masy wyrzuciła miliardy ton materii ze słońca w przestrzeń kosmiczną. To spowodowało najsilniejszą burzę słoneczną od ponad dwóch dekad, powodując zorze polarne aż na południe do Florydy i w częściach północnych Indii (SN: 26.02.21).

Tamte niebiańskie fajerwerki okazały się tylko początkiem tego co mogą być wieloletnie pokazy podobnych zjawisk. To dlatego, że słońce teraz zbliża się do szczytu aktywności w swoim 11-letnim cyklu - i już teraz jest znacznie burzliwsze niż pierwotnie przewidywano.

Zorze polarne występują, gdy naładowane cząstki ze słońca zderzają się z cząstkami tlenu i azotu w górnej atmosferze Ziemi. Gdy cząsteczki atmosferyczne tracą energię uzyskaną z tych zderzeń, emitują światło w różnych kolorach. Ponieważ pole magnetyczne naszej planety kieruje te naładowane cząstki w kierunku biegunów, zorze polarne są zazwyczaj widoczne tylko na najwyższych szerokościach geograficznych - chyba że burze są niezwykle mocne.

Aby dowiedzieć się, czego można spodziewać się w ciągu najbliższych kilku lat oraz zrozumieć, jak ten okres wysokiej aktywności słonecznej wpływa na nas, Science News rozmawiał z Teresa Nieves-Chinchilla, pełniącą obowiązki dyrektora Biura Analiz Pogodowych Moon to Mars NASA w Greenbelt, w stanie Maryland, oraz z Shawnem Dahlem, prognozującym pogodę kosmiczną w Centrum Prognoz Pogody Kosmicznej Narodowej Służby Oceanicznej i Atmosferycznej w Boulder, w Kolorado. Rozmowy zostały zredagowane pod kątem przejrzystości i zwięzłości.

SN: Co działo się ze słońcem na początku maja, że wywołało tyle ekscytacji?

Nieves-Chinchilla: Zbliżamy się do maksimum 25 cyklu słonecznego [obecnego cyklu słonecznego, który rozpoczął się w grudniu 2019]. A jak się do niego zbliżamy, mamy więcej aktywności ze strony Słońca, szczególnie w tych majowych dniach.

Dahl: W zasadzie mieliśmy aktywność pogodową kosmiczną we wszystkich trzech kategoriach: od rozbłysków słonecznych, poprzez burze radiacyjne, aż po burze geomagnetyczne, które świat widział 10 maja przez 11. Bez wątpienia była to historyczna burza, porównywalna do burzy z 2003 roku, która spowodowała pewne problemy z zasilaniem w Południowej Afryce i Szwecji.

SN: Czy duża część tych burz była spowodowana plamami na powierzchni słońca, znanymi jako aktywne regiony. Czym one są?

Dahl: Aktywne regiony to silne obszary zlokalizowanych pól magnetycznych, które pojawiają się na słońcu. Formują się głębiej w słonecznym jądrze, a następnie wychodzą na powierzchnię. Ponieważ są one tak silnie naładowane magnetycznie, blokują normalny transfer energii i światła z głębszych warstw słońca. Dlatego wyglądają na ciemniejsze, a są o wiele chłodniejsze niż otaczająca ich powierzchnia słońca. [Te regiony są gorące jak 3500 stopni Celsjusza, podczas gdy reszta powierzchni ma około 5500 stopni C.]

Nieves-Chinchilla: [W aktywnych regionach] możemy zobaczyć wiele plam słonecznych, te czarne obszary na słońcu. Te regiony gromadzą dużą ilość energii magnetycznej, która ostatecznie musi być uwolniona.

SN: Jak burza z 10-11 maja wpłynęła na nas na Ziemi?

Dahl: Komunikacje satelitarne były zdegradowane, ponieważ jonosfera - część atmosfery, przez którą muszą przechodzić komunikacje - była bardzo zakłócona. GPS błądził gigantycznie dla farmerów [którzy używają maszyn opierających się na tej technologii i byli] ludźmi próbującymi sadzić plony, jako jeden przykład. Musieli oni zachować precyzję na poziomie centymetrów, a byli błędni nawet do 3 metrów. Musieli z tego powodu przerwać swoje operacje 10 maja.

Centra startów rakiet dzwoniły do nas - [ludzie] wysyłający rakiety w górę - ponieważ mieli obawy co do dokładności GPS. Lotnictwo zmieniało swoje trasy lotów dalej w kierunku równika, aby uniknąć problemów z komunikacją. Rozmawialiśmy z [NASA] dla dobra astronautów na stacji kosmicznej. Zalecano im, o ile to możliwe, trzymać się z dala od mniej osłoniętych obszarów stacji kosmicznej [aby uniknąć promieniowania].

System sieci energetycznej odczuł ogromne skutki na całym systemie, widząc duże ilości indukowanych prądów, które tam nie powinny być z powodu tej burzy. [Operatorzy] mieli na miejscu sprzęt, który pomógł upewnić się, że nie będzie żadnej poważnej katastrofy gdziekolwiek. I, o ile możemy to stwierdzić, nie było żadnych dużych awarii systemów.

SN: Jak przygotowujemy się na takie burze słoneczne?

Nieves-Chinchilla: To było bardzo ciekawe, ponieważ [przypadkiem] mieliśmy ćwiczenia dwa dni przed burzą słoneczną. A podczas tego ćwiczenia biurkowego, agencje współpracowały ze sobą, aby ocenić, czy byliśmy przygotowani na przyjęcie burzy. NOAA, na przykład, i [Federalna Agencja Zarządzania Kryzysowego] muszą rozmawiać, aby powiadamiać konkretne osoby o konieczności przygotowania się na takie zjawiska.

Dahl: There’s been a lot of work done over the last decade to learn more about space weather. All the technological providers that we use in society today are well aware of space weather and they incorporate it into their planning and thinking. This was the most successfully mitigated extreme space weather storm in history for that reason. That’s why we’re not hearing about a lot of confirmed impacts to our technologies.

SN: Solar cycle 25 was predicted to be relatively weak, right?

Dahl: The international panel of scientific experts that make these long-range solar cycle predictions — this was pre-2019 — they predicted a lightweight solar cycle very similar to the previous one, which was not all that active. We are well outside that original margin of error with that forecast. We expect solar max at this point to be much more active than originally anticipated. So, all of this year, all of 2025, and even into 2026 we anticipate to be at the highest risk for another such event.

SN: Those regions on the sun that caused the May storm are about to face Earth again. Can we expect similar events soon?

Nieves-Chinchilla: We don’t know yet. But I can tell you that there are several X-ray flares coming from this region.

Dahl: Perhaps we’ll see some more activity, but it certainly will not be anywhere close to what happened on May 10th or 11th. People should always go to our webpage to find out the real story of what’s factually going on and what we’re predicting.