Een zonnevlek zes keer de diameter van de aarde gevormd op de zon op woensdag. Afbeelding via NASA / SDO / AIA / HMI / Goddard Space Flight Center
Woensdag heeft NASA een afbeelding vrijgegeven van een reeks enorme zonnevlekken die zijn voorbijgeschoten bij de Solar Dynamics Observatory, een telescoop die in een baan om de aarde draait. De zonnevlekken - de donkere vlekken in het midden van het beeld - zijn naar schatting groter in diameter dan zes aardes naast elkaar geplaatst.
Deze zonnevlekken vormen geen inherent gevaar - ze zijn slechts tijdelijke gebieden van intense magnetische activiteit die de normale convectiestromen van de zon remmen - maar soms kan het onstabiele gebied rond een zonnevlek een ongewoon grote zonnevlam (onder), flitsende stromen van straling naar buiten van de zon. En een voldoende grote zonnevlam kan leiden tot een verandering in zonnewind die groot genoeg is om een geomagnetische storm hier op aarde te veroorzaken, met het potentieel om het circuit op satellieten te kortsluiten en onze telecommunicatie-infrastructuur wereldwijd te verstoren.
Voor alle duidelijkheid, het lijkt onwaarschijnlijk dat een dergelijk scenario zich voordoet bij deze huidige set zonnevlekken—SpaceWeather.com geeft aan dat er op dit moment slechts 15% kans is op vlammen van de X-klasse, het minimumniveau dat nodig is om satellieten te elimineren communicatie technologieën. Maar we besloten van deze gelegenheid gebruik te maken om ons voor te stellen hoe ingrijpend de effecten van een enorme zonnevlam zouden zijn in de ultra-verbonden wereld van vandaag.
Het gebeurde zo dat er minstens één keer tijdens de geregistreerde geschiedenis een zonne-gebeurtenis van deze omvang plaatsvond: de zonnestorm van 1859. Op 1 en 2 september van dat jaar vond de grootste geomagnetische storm in de geregistreerde geschiedenis plaats, die aurorae veroorzaakte ( het noordelijke en zuidelijke licht) om overal ter wereld zichtbaar te zijn. De Amerikaanse en commerciële adverteerder van Baltimore schreef:
Degenen die donderdagavond laat uit waren, waren in de gelegenheid getuige te zijn van een andere schitterende weergave van de oorschijnwerpers ... Het licht leek het hele firmament te bedekken, blijkbaar als een lichtgevende wolk, waardoor de sterren van de grotere omvang onduidelijk schenen. Het licht was groter dan dat van de volle maan, maar had een onbeschrijflijke zachtheid en delicatesse die alles leek te omhullen waarop het rustte.
Natuurlijk veroorzaakte de enorme zonnestorm ook schade, waardoor telegraafstoringen (zelfs elektrische schokken door operators) werden veroorzaakt en sommige telegraafmasten plotseling vonkten en vlam vatten.
Een veel kleinere zonnestorm vond plaats in 1989, waardoor de stroom in heel Quebec gedurende meer dan 9 uur werd uitgeschakeld, de communicatie met verschillende satellieten in een baan werd verstoord en de uitzending van kortegolfradio in Rusland werd verstoord. Aurorae waren naar verluidt zichtbaar tot in het zuiden van Florida en Georgia; gezien de aanhoudende Koude Oorlog en het feit dat velen dit fenomeen nog nooit eerder hadden gezien, vreesden sommigen dat er een nucleaire aanval aan de gang was.
Hoe leidde zonneactiviteit op 93 miljoen mijl afstand tot zo'n vernietiging? Dit soort stormen is het resultaat van een plotselinge coronale massa-uitstoot (CME) - een massale uitbarsting van zonneplasma (elektronen, protonen en ionen) die de ruimte in wordt geslingerd - die vaak voorkomt naast bijzonder grote zonnevlammen.
De zonnewind is een continue stroom van geladen deeltjes die van de zon naar de aarde worden gegooid, maar een bijzonder grote CME kan leiden tot een voldoende grote toename van de snelheid en energie van de deeltjes om het magnetische veld rondom de aarde te verstoren. Dit op zijn beurt veroorzaakt aurorae en de verstoringen van onze telecommunicatieapparatuur, die afhankelijk zijn van elektromagnetische krachten.
De weergave van een kunstenaar van de zonnewind die in wisselwerking staat met het magnetische veld van de aarde. Afbeelding via NASA
Als vandaag een CME zo groot zou zijn als die welke de storm van 1859 veroorzaakte, zouden de gevolgen verwoestend kunnen zijn. Gezien de toename van onze afhankelijkheid van elektriciteit en telecommunicatie (zelfs sinds 1989), zouden de effecten zeker veel groter zijn dan slecht functionerende telegraafmasten.
Het is moeilijk te begrijpen hoeveel aspecten van het moderne leven afhankelijk zijn van technologieën die kunnen worden beïnvloed. Zoals Daniel Baker van het Laboratorium voor Atmosferische en Ruimtefysica van de Universiteit van Colorado in 2011 aan National Geographic vertelde: "Elke keer dat u een gallon gas koopt met uw creditcard, is dat een satelliettransactie." Een gigantische storm kan onze GPS-systemen verstoren, communicatie met vliegtuigen in vlucht en andere cruciale satellietgebaseerde technologieën.
Maar de grootste zorg is volgens experts verstoringen van ons elektriciteitsnet - zoals een OESO-rapport uit 2011 (PDF) over de gevolgen van zonnestormen aangeeft: “Elektrische stroom is de hoeksteentechnologie van de moderne samenleving, waarvan vrijwel alle andere infrastructuren en diensten afhankelijk zijn . ”Een sterke toename van zonnewind kan vermogenstransformatoren uitblazen door hun koperen wikkelingen te smelten, en vooral in sterk onderling verbonden regio's (zoals de oostkust) kunnen transformatorstoringen trapsgewijze effecten veroorzaken en stroomuitval over grote gebieden verspreiden.
Eén analyse keek naar een storm uit 1921 - die tien keer krachtiger was dan de gebeurtenis in 1989 - en schatte dat als deze zich vandaag zou voordoen, ongeveer 130 miljoen mensen zonder stroom zouden zitten, wat mogelijk de water- en voedselverdeling, verwarming en airconditioning, riolering zou beïnvloeden verwijdering en tal van andere aspecten van de infrastructuur die we dagelijks als vanzelfsprekend beschouwen. De totale kosten van een nog grotere storm, zoals het evenement in 1859, kunnen enorm zijn: alleen al in het eerste jaar naar schatting $ 1 tot $ 2 biljoen en een totaal herstel dat in totaal 4 tot 10 jaar kan duren.
Het goede nieuws is dat CME's die groot genoeg zijn om een verstoring te veroorzaken, zoals de storm van 1859, zeldzaam zijn - voor de ernstigste schade moet een CME zo worden gericht dat de aarde de dupe wordt van de ontploffing. Gelukkig vindt zonneactiviteit plaats in een cyclus met een duur van ongeveer 11 jaar, waarin alle soorten zonneactiviteit (inclusief het aantal zonnevlekken, de frequentie van fakkels en het niveau van massa-uitstoot) schommelen van hoog naar laag en terug naar hoog nog een keer. We zijn echter in de buurt van het hoogtepunt van de cyclus, waarvan NASA voorspelt dat dit dit najaar zal gebeuren.
Zowel NASA als het Space Weather Prediction Center van de National Weather Service monitoren de activiteit van de zon en geven waarschuwingen wanneer CME's en andere veranderingen in de zonnewind optreden. De huidige 3-daagse voorspelling van de SWPC voorspelt geen stormen tijdens het weekend, ondanks deze nieuwe enorme zonnevlek.
Als een gigantische CME zou worden opgemerkt, geven dergelijke 3-daagse voorspellingen ons enige doorlooptijd: er zijn enkele maatregelen die elektriciteitsbedrijven kunnen nemen om hun apparatuur te beschermen, zoals het snel loskoppelen van transformatoren. Polar vluchten, die op de hoogste hoogten reizen, kunnen worden omgeleid om contact met schadelijke zonnedeeltjes te voorkomen, en sommige satellieten kunnen in een veilige modus worden geschakeld om schade te minimaliseren. Hier op aarde zouden we op zijn minst enige tijd hebben om ons voor te bereiden op mogelijke stroomuitval en andere problemen.
