Davnog 1. septembra 1859. britanski astronom Richard Carrington promatrao je sunce kroz posebno dizajniran teleskop opremljen zaštitnim filterima. U jednom je trenutku vidio bljesak bijele svjetlosti iz tamnog područja sunca poznatog kao sunčeva pjega.
U roku od jednog dana, ljudi su počeli primjećivati da se događaju čudne stvari. Noćno je nebo bilo obasjano blistavo šarenim polarnim svjetlom, toliko svijetlim da su ljudi navodno mogli čitati novine noću samo uz njegovu svjetlost.
Drugdje su telegrafski operateri primijetili da su njihove komunikacijske linije odjednom postale beskorisne, a neki su operateri u Francuskoj čak izvijestili da su frcale iskre kad su prekinuli strujni krug vodljive žice.
Ono što su ti ljudi doživjeli bila je geomagnetska oluja sada poznata kao Carringtonov događaj, a vjeruje se da je bila najintenzivnija te vrste u zabilježenoj historije.
Geomagnetske oluje su poremećaji u Zemljinom magnetskom polju uzrokovani snažnim erupcijama materijala sa Sunca koje se nazivaju izbacivanje koronalne mase (CME). Povezani su sa solarnim bakljama, snažnim bljeskovima svjetlosti i drugim zračenjem, koji često prethode CME-u.
Te se erupcije događaju kao dio solarnog ciklusa, otprilike 11-godišnjeg razdoblja u kojem sunčeva aktivnost raste i opada. Sunce se trenutno približava vrhuncu svog trenutnog ciklusa, što znači da sljedećih nekoliko godina možemo očekivati porast broja baklji i CME-ova.
Sada znamo da se baklje i CME pojavljuju redovito i mogu utjecati na radiokomunikacije, navigacijske sisteme i električne mreže. To nije bio toliki problem 1859., ali u današnjem društvu opterećenom tehnologijom, kako bi izgledala oluja na razini Carringtonovog događaja i kako bismo se nosili?
Naučnici misle da smo jedva izbjegli da nas pogodi jedna tako velika oluja koja je eruptirala iz sunca u julu 2012. koja je bila barem jednako jaka kao Carringtonov događaj i mogla je nanijeti više od 2 biliona dolara štete. "Jedina je razlika što je promašila", rekao je nekoliko godina kasnije Daniel Baker, istraživač svemirskog vremena na Univerzitetu Colorado, piše Newsweek.
Teško je napraviti tačne procjene o tome koliko često bi takve oluje mogle pogoditi Zemlju. Jedna procjena američke Nacionalne uprave za oceane i atmosferu (NOAA) navodi stopu otprilike jednom u 500 godina, ali bi mogla biti i manja. Jedno je sigurno: nije pitanje hoće li se to ponoviti, već kada.
Počinje s bljeskom
Početna baklja "kupa" naš planet u zračenju uključujući X-zrake. One su u interakciji s ionosferom, slojem Zemljine atmosfere koji sadrži ione i elektrone koji može reflektirati radio valove.
"Veliki dio naših komunikacija sa avionima ili iznad udaljenih područja još uvijek koristi visokofrekventne komunikacije koristeći ono što mi zovemo nebeski val—odbijanje signala od ionosfere", Bill Murtagh, programski koordinator pri američkoj Nacionalnoj upravi za okeansku i atmosfersku vremensku prognozu Centar za predviđanje (SWPC), rekao je za Newsweek. "Tokom faze solarne baklje erupcije, karakteristike ionosfere se mijenjaju do te mjere da taj signal neće odskočiti. Dakle, unutar nekoliko sekundi nakon što baklja izbije, gubimo sposobnost komunikacije putem tog načina.
"Ponekad također dobijemo radio valove koji će ometati neke od naših satelitskih prijemnika, uključujući GPS. Kada se to dogodi, to na neki način zasiti prijemnik ako je sve ispravno postavljeno, i uzrokuje neke probleme za našu sposobnost satelitske komunikacije."
Tu su i CMEs, koji obično slijede nakon baklji. CME su u biti oblaci nabijenih solarnih čestica i magnetskih polja koji izbijaju iz sunčeve atmosfere. "Sunce je zapravo izbacilo magnet u svemir", rekao je Murtagh. "Taj magnet ponekad ide tačno prema Zemlji, a Zemlja također ima magnetska polja."
"Sada imamo Faradayeve zakone; imamo magnete koji se međusobno spajaju, inducirajući struje, a te će se struje očitovati na tlu. Zato je u našem radu ovdje u Sjedinjenim Državama tako važno odrediti geologiju tla ispod nas kako bismo utvrdili ranjivost naše električne mreže na ovu struju koja je uvedena… sada smo uveli istosmjernu struju u izmjeničnu mrežu, a to nije dobro."
Moderna rješenja
Iako današnji svijet ima mnogo imovine koja je vrlo osjetljiva na hirove sunca, također smo razvili pametne načine njihove zaštite.
Baklje su teške jer putuju brzinom svjetlosti. Dok smo ih promatrali, njihov učinak na atmosferu je već počeo. Ovdje se radi o kontaktiranju relevantnih industrija kako bi ih obavijestili šta se događa ako dođe do solarne baklje.
"Tu informaciju bismo odmah poslali, na primjer, centru za komunikaciju zračnog prometa na Long Islandu, u koordinaciji sa avionima iznad Atlantika", rekao je Murtagh. "Moraju odmah znati šta uzrokuje taj problem u komunikaciji."
Ovo je posebno važno za zemlje koje redovito upravljaju letovima iznad polarnih područja, budući da su te regije obično posebno teško pogođene. Ti bi letovi možda morali biti preusmjereni, a visine se također mogu mijenjati tokom solarnih oluja.
Što se tiče električne mreže, stručnjaci za svemirsko vrijeme nazvali bi Sjevernoameričku korporaciju za električnu pouzdanost, prosljeđujući im informacije o oluji, koje bi se zatim distribuirale elektroenergetskim subjektima diljem zemlje. Zatim je na njima da odluče kako će se nositi s potencijalnim udarima struje u svojim vodovima.
"Odmah počinju djelovati", rekao je Murtagh. "Neke mreže mogu biti vani zbog održavanja, a to je zapravo kontraintuitivno. Ne želite ih vani, želite biti u robusnom stanju sa svime u funkciji kako biste mogli upravljati neželjenim strujama—tako da će odgoditi aktivnosti održavanja . To može biti velika razlika."
Scenarij sudnjeg dana?
Dok je svijet danas sigurno osjetljiviji na štete od solarne baklje nego što je bio 1859., većina običnih ljudi nikada niti ne zna da se solarna oluja događa. Djelomično je to zato što imamo tehnologiju za upravljanje njima, ali također i zato što su ozbiljne baklje tako rijetke.
Postavlja pitanje: Šta bi se dogodilo da se danas dogodi oluja Carringtonove razine?
Osiguravajuća kompanija Lloyds iz Londona istražila je upravo ovo pitanje i o tome izdala izvještaj 2013. godine.
"Na ekstremnijem kraju spektra, veliki svemirski vremenski događaj na razini Carringtonovog događaja mogao bi dovesti do gubitka struje na nekoliko sedmica ili više", stoji u jednom odjeljku.
"To bi, između ostalog, uzrokovalo velike poremećaje u transportu, opskrbi hranom, hitnim i bolničkim službama. Na primjer, ako bi se crpne operacije trebale obustaviti, to bi brzo utjecalo na opskrbu vodom i gorivom, kanalizacijske sisteme i odbranu od poplava. Nedostatak takve temeljne zaštite usluge mogu dovesti do velikih i raširenih društvenih nemira, nereda i krađa s posljedicama za industriju osiguranja i društvo općenito."
Jedna dobra referentna tačka za korištenje je razdoblje Noći vještica 2003., kada je tokom nekoliko sedmica sunce iznenada pustilo niz erupcija uključujući jednu baklju koja je bila jedna od najvećih ikada zabilježenih satelitom.
Izvještaj američke vlade pokazuje da su utjecaji bili široki. U sjevernoj Evropi baklja je uzrokovala probleme s transformatorima i nestanak struje; NASA je rekla astronautima ISS-a da se sklone zbog radijacije; avioni su preusmjereni uz cijenu do 100.000 dolara po letu; gotovo 60 posto NASA-inih naučnih misija doživjelo je anomalije; a sumnjalo se da je oluja mogući uzrok kvara svemirske letjelice ADEOS-2 vrijedne 640 miliona dolara.
Odvojena analiza pokazala je da je desetak mrežnih transformatora u Južnoafričkoj Republici toliko oštećeno da su morali biti isključeni iz upotrebe.
Utjecaj na potrošačku elektroniku
Drugo je pitanje može li solarna oluja izazvati tako jake naboje da utječe na svakodnevnu potrošačku elektroniku?
"Ne, ne mislimo tako", rekao je Murtagh. "Zahtijeva veću mrežu da ta struja uđe u zemlju i protječe, tako da neće utjecati na vaše računare."
"Scenarij sudnjeg dana kojeg se bojimo je da utječe na mrežu do te mjere da gubimo velike dijelove mreže na dugo vremensko razdoblje", zaključio je. "Svaki put kada dođe do prekida koji traje satima, učinak se brzo mjeri u milijardama dolara troškova."
