Niedawno odnalezione dane naukowe pozwoliły naukowcom odtworzyć historię największej burzy słonecznej oraz ocenić prawdopodobieństwo, że takie zjawisko się powtórzy. Mowa o wydarzeniach z 1-2 września 1859, kiedy zorze polarne zaobserwowano nawet w Rzymie i na Hawajach, a telegrafy przestał działać. W środowisku naukowców zajmujących się tą tematyką, wydarzenia sprzed 144 lat przeszły do legendy.
Nawet w tamtych czasach, wielu mieszkańców Ziemi zdawało sobie sprawę, że dzieje się coś niezwykłego. W ciągu kilku godzin telegrafy, zarówno w Stanach jak i Europie przestały nagle funkcjonować i stały się przyczyną licznych pożarów. Zorze polarne, zjawisko kojarzone raczej z regionami polarnymi, zaobserwowano i udokumentowano w Rzymie, Hawanie czy na Hawajach.
„Oczywiście nauka zna setki razy bardziej energetyczne zjawiska słoneczne” – mówi dr Bruce Tsurutani, fizyk z JPL. „Jednak żadne z nich nie miało tak wielkiego wpływu na Ziemię. Wydarzenia z 1859 roku wynikały z połączenia kilku zjawisk do jakich równocześnie doszło na Słońcu. Gdyby wystąpiły pojedynczo, zostałby również w pewien sposób zauważone, jednak razem złożyły się na największe zaburzenie ziemskiej jonosfery w udokumentowanych czasach. Był to doskonały sztorm kosmiczny” – kontynuuje.
Aby zrozumieć doskonałą burzę, musimy zdać sobie sprawę z wielkich liczb, wśród których obracają się codziennie fizycy tacy jak Tsurutani. Słońce, którego średnica wynosi około 1,4 miliona kilometrów skupia 99,86 procent masy całego Układu Słonecznego – pomieściłoby w swym wnętrzu przeszło milion Ziemi. Całkowita energia emitowana przez Słońce wynosi 3,8*1026 dżuli na sekundę, jest równa sile wybuchu 100 miliardów ton trotylu.
Jednak energia emitowana przez Słońce nie jest zawsze stała. Bliższe przyjrzenie się powierzchni Gwiazdy pozwoli dostrzec wzburzone regiony splątanego pola magnetycznego, chmury gorące plazmy w kształcie łuków oraz ciemne wędrujące plamy słoneczne.
Co chwilę – kiedy dokładnie, tego naukowcy nie potrafią przewidzieć – na Słońcu dochodzi do zjawiska, w wyniku którego wyzwalana jest ogromna ilość energii w postaci rozbłysku słonecznego lub koronalnego wyrzutu masy – wybuchowego wyrzucenia bardzo gorącego, naładowanego gazu.
Latem 1859 roku na przestrzeni 150 milionów kilometrów między Ziemią a Słońcem wydarzyło się co następuje. 28 sierpnia obserwatorzy Słońca zanotowali rozwój licznych plam na powierzchni Słońca. Plamy słoneczne oznaczają regiony, gdzie pole magnetycznego jest bardzo intensywne. Przeplatanie się linii pola magnetycznego prowadzi do wyzwolenia się energii magnetycznej i w końcu do gwałtownego jej uwolnienia w postaci rozbłysku. Między 28 sierpnia a 2 września zaobserwowano kilka rozbłysków. 1 września 1859 doszło do szczególnie wielkiego rozbłysku. Na okres prawie minuty ilość energii emitowanej z rejonu rozbłysku podwoiła się.
„Wraz z tym rozbłyskiem doszło do uwolnienia masywnego koronalnego wyrzutu masy” – mówi dr Tsurutani. „Takie wyrzuty wystrzeliwują ze Słońca we wszystkich kierunkach i nie wszystkie z nich są skierowane w stronę Ziemi. Te które są skierowane w stronę Ziemi zazwyczaj potrzebują około 3-4 dni aby tu dotrzeć. Wyrzut z 1859 roku przebył tą drogę w 17 godzin 40 minut„.
Ten koronalny wyrzut masy był nie tylko ekstremalnie szybki ale również pole magnetyczne z nim związane było bardzo intensywne i skierowane dokładnie przeciwnie do ziemskiego pola magnetycznego. Złożyło się to na to, że wyrzut z 1 września 1859 roku pokonał pole magnetyczne Ziemi, pozwalając, aby naładowane cząstki spenetrowały górne warstwy atmosfery ziemskiej. W wyniku tego dochodzi do spektaklu świetlnego (zórz), ale też zakłóceń w sieci elektrycznej i komunikacyjnej.
W 1859 roku wynalazek telegrafu liczył sobie zaledwie 15 lat a sieć elektryczna była w okresie niemowlęcym. W 1994 roku słabszy sztorm kosmiczny spowodował poważne zaburzenia w funkcjonowaniu satelitów komunikacyjnych, wpływając na sieć telewizyjną i radiową oraz przepływ informacji w całej Kanadzie. Również inne burze spowodowały zakłócenia w systemie telefonii komórkowej, telewizji, systemie GPS oraz elektrowniach. W marcu 1989 znacznie słabszy od dziewiętnastowiecznego sztorm kosmiczny spowodował wyłączenie elektryczności w Quebecku na ponad 9 godzin. Koszty awarii oceniono na setki milionów dolarów.
„Coraz częściej pada pytanie, czy doskonały sztorm kosmiczny może się zdarzyć ponownie i kiedy’ – mówi dr Tsurutani. „Odpowiadam, że może i może równie dobrze być znacznie bardziej intensywny niż sztorm z 1859 roku. A kiedy się może pojawić, po prostu nie wiemy” – kontynuuje.
Nad dokładniejszym poznaniem natury doskonałego sztormu kosmicznego pracowali dr Tsurutani oraz doktorzy Walter Gonzalez z Brazilian National Space Institute i Gurbax Lakhina i Sobhana Alex, z India Institute of Geomagnetism. Wykorzystali wcześniej znane wyniki obserwacji ziemi, Słońca i aktywności zórz oraz niedawno odnalezione dane o polu magnetycznym Ziemi zebrane przez Colaba Observatory w Indiach.
