Huragany, wyładowania, magnetyczne zwarcia: Czy Słońce może nas zabić?
Plazmowe słoneczne huragany mogą sięgać Ziemi i wywoływać tzw. burze geomagnetyczne, które oddziałują na urządzenia elektroniczne, powodując zwarcia oraz uszkodzenia sprzętu. Nie sposób przewidzieć, jak bardzo niebezpieczne może okazać się to dla satelitów, internetu oraz sterowanych komputerowo obiektów, takich jak np. elektrownie atomowe. Co więcej, burze geomagnetyczne nie są jedynym problemem, przed którym stawia nas nasze Słońce...
W każdej sekundzie Słońce emituje ok. 2 mln ton materii w postaci cząstek - tak jest zazwyczaj. Czasami jednak w jego atmosferze dochodzi do ogromnych erupcji materii z korony słonecznej (to tzw. coronal mass ejections, CME). Takie huragany zaliczane są do najbardziej spektakularnych zjawisk w naszej części wszechświata. W ich trakcie Słońce traci o wiele więcej masy niż zwykle, a prędkość wiatrów osiąga nawet 10 mln km/h. CME to obłoki gazu zbudowanego z cząstek obdarzonych ładunkiem elektrycznym, fizycy nazywają taki gaz plazmą.
Atmosfera Słońca jest najmniej gościnnym miejscem Układu Słonecznego. W grubej na ok. 10 tysięcy kilometrów chromosferze (jej nazwa pochodzi od czerwonej barwy) średnia temperatura wynosi 11 tysięcy stopni Celsjusza. Te wartości do dziś stanowią zagadkę dla astronomów, ponieważ przeczą zdrowemu rozsądkowi: pomimo niewielkiej gęstości i większej odległości od jądra temperatura w chromosferze jest dwa razy wyższa niż na powierzchni Słońca! Możliwe, że nie bez znaczenia jest tutaj pole magnetyczne gwiazdy - na razie to jednak tylko hipoteza. Niewątpliwie jednak magnetyczne właściwości Słońca wywołują pewne spektakularne zjawisko.
Gdy na Ziemi wybucha wulkan, gazy i cząstki wyrzucane są na wysokość do 30 kilometrów. Erupcje protuberancji obserwowane na Słońcu są zupełnie innego kalibru. Protuberancje to gigantyczne ogniste łuki o grubości 5000 kilometrów, długości setek tysięcy kilometrów i sięgające na wysokość 40 000 kilometrów.
Jak powstaje to zjawisko? "Dynamo" we wnętrzu Słońca wytwarza tak silne pole magnetyczne, że wyrzucana materia zatrzymuje się na jego liniach. Stąd też ogniste łuki. Jednak inaczej niż w przypadku wiatru słonecznego znakomita większość cząstek nie jest emitowana w kosmos - ich strumień schładza się, wytraca przez to energię i po części za sprawą siły grawitacji ponownie opada na powierzchnię Słońca.
W czasie wyjątkowo silnych erupcji materia z protuberancji może oddziaływać nawet na pole magnetyczne Ziemi. Widoczne jest to wtedy na nocnym niebie w postaci zorzy polarnej. Oprócz cząstek wiatru słonecznego Słońce wysyła w przestrzeń międzyplanetarną oczywiście także światło. Zanim jednak jego kwanty opuszczą powierzchnię naszej gwiazdy, muszą odbyć długą podróż...
W żadnym innym miejscu naszego Układu Słonecznego światło nie przemieszcza się wolniej niż tutaj. Pokonanie drogi z jądra na powierzchnię Słońca - odcinka liczącego tylko 700 tysięcy kilometrów - zajmuje cząstce świetlnej 100 tysięcy lat. Dla porównania: ten sam odcinek w próżni przebyłaby w 2 sekundy.
Dlaczego tak się dzieje? W jądrze Słońca panuje temperatura rzędu 15 milionów stopni Celsjusza oraz ciśnienie 200 milionów razy wyższe niż w najgłębszych rowach oceanicznych na Ziemi. Z powodu bardzo dużej gęstości wnętrza fotony są nieustannie blokowane, kierowane na inny tor oraz spowalniane w trakcie swojej podróży na powierzchnię. Czasami jednak we wnętrzu gwiazdy dochodzi do ogromnych zmian i wtedy uaktywniają się inne siły natury.
Ciemne plamy na powierzchni Słońca są zapowiedzią kosmicznych huraganów, które uwalniają więcej energii niż miliardy bomb atomowych i których odnogi mogą również sięgnąć Ziemi. Te plamy to w rzeczywistości obszary o szerokości przekraczającej czasem 50 tysięcy kilometrów i sięgające nawet 100 kilometrów w głąb Słońca. Podobnie jak protuberancje powstają na skutek działania pola magnetycznego i rozciągają się wzdłuż jego potężnych linii.
Aktywność Słońca, mierzona liczbą plam na jego powierzchni, ma bezpośredni wpływ na nasz klimat. Nowy model teoretyczny pokazuje, w jaki sposób gwiazda oddziałuje na temperaturę wody w największym oceanie świata, Pacyfiku, oraz na częstotliwość opadów w tym rejonie. Tym samym liczba plam na Słońcu stanowi ważny, być może nawet niebezpieczny czynnik w procesie zachodzących zmian klimatycznych.
W odróżnieniu od Ziemi Słońce posiada niezliczoną liczbę biegunów północnych i południowych, które wytwarzają potężne, ale niestabilne pole magnetyczne. Jeśli dojdzie do zwarcia na poszczególnych liniach pola magnetycznego, następuje potężna eksplozja. W ułamku sekundy wyrzucane są wówczas w przestrzeń miliardy ton materii słonecznej. Owe rozbłyski słoneczne (ang. solar flares) obserwowane w promieniowaniu rentgenowskim są wielokrotnie jaśniejsze od Słońca, a za pomocą odpowiedniego teleskopu można je zobaczyć nawet z Ziemi.
Ostatnia naprawdę silna burza słoneczna miała miejsce jeszcze w epoce telegrafów, czyli na długo przed pojawieniem się komputerów. Choć astronomowie cały czas uważnie obserwują zachowanie Słońca, mogą przewidzieć nadejście burzy geomagnetycznej z niewielkim tylko wyprzedzeniem. Oznacza to, że świat będzie miał jedynie 24 godziny, by wyłączyć wszystkie newralgiczne systemy np. w elektrowniach atomowych oraz zabezpieczyć komputery.
