Czy burza magnetyczna pozbawi nas prądu?

Jest się czego bać. Słońce, które każdego dnia daje nam życie, kiedyś odbierze wszystko z nawiązką. O losach gwiazdy decyduje masa tworzącego ją gazu. To od niej zależy gęstość i temperatura materii w jej wnętrzu, a w efekcie także długość najspokojniejszego okresu w życiu gwiazdy. W każdej sekundzie aż 4 mln ton masy Słońca przeobrażają się w energię. Choć proces ten trwa już 4,6 mld lat, nie zakończy się wcześniej niż za 6,4 mld lat.

Nie oznacza to jednak, że przez najbliższe kilka miliardów lat Ziemianie mogą czuć się bezpieczni. Choć przekształcające wodór w hel w wyniku reakcji termojądrowych Słońce zachowuje się stosunkowo spokojnie, cały czas się zmienia. Jasność naszej gwiazdy stopniowo wzrasta - za miliard lat będzie świeciła o ok. 10 proc. intensywniej niż dzisiaj. Najprawdopodobniej spowoduje to parowanie ziemskich zbiorników wodnych, a temperatura na powierzchni naszej planety przekroczy tysiąc stopni. Ziemia zamieni się w olbrzymią szklarnię. Jeżeli do tego czasu nie skolonizujemy innych planet, ludzkość wyginie.

To dopiero za miliard lat. Ale nawet teraz, w 2013 r. nie możemy czuć się bezpiecznie. Wszystko z powodu maksimum aktywności słonecznej, który właśnie trwa. Anormalne burze magnetyczne były obserwowane już wcześniej i w historii Ziemi zdarzą się jeszcze nie raz. W tej perspektywie najbardziej przerażające jest to, że w ogóle nie jesteśmy na ich nadejście przygotowani.

Burze magnetyczne są związane ze słonecznymi koronalnymi wyrzutami masy (CME), które wywołują gwałtowne zmiany natężenia wiatru słonecznego. Ten z kolei, wycelowany w naszą planetę, dociera do magnetosfery Ziemi w ciągu 20-70 godzin od rozbłysku na Słońcu. Wiatr słoneczny generuje zmiany w ziemskim polu magnetycznym, te z kolei indukują prądy w jonosferze zmieniając jej właściwości. W efekcie dochodzi do zaburzenia pola magnetycznego Ziemi, które mogą mieć różnorakie skutki. Burze magnetyczne trwają zazwyczaj około 2 dni.

Między 28 sierpnia a 2 września 1859 r. angielski astronom Richard Carrington obserwował na Słońcu liczne plamy i rozbłyski, w tym największy 1 września. Olbrzymi CME dotarł do Ziemi w ciągu zaledwie 18 godzin, podczas gdy normalnie trwa to 3-4 dni. Na początku września nastąpiła najpotężniejsza odnotowana w historii burza magnetyczna.

Zaburzenia ziemskiego magnetyzmu spowodowały awarie sieci telegraficznych w całej Europie i Ameryce Północnej, a nawet okazjonalne zapalanie się od iskier papieru w telegrafach. Mimo odłączenia baterii, indukowany prąd był na tyle silny, iż pozwalał na przesyłanie wiadomości telegraficznych. Zorza polarna, normalnie widoczna tylko w pobliżu biegunów, była wtedy obserwowana na całym świecie. Podziwiano ją na Hawajach, Kubie, Meksyku czy Karaibach. W Górach Skalistych była tak jasna, że blask obudził kopaczy złota, którzy zaczęli przygotowywać śniadanie, myśląc, że to już ranek.

Promieniowanie docierające do atmosfery ziemskiej podczas burz słonecznych powoduje wiązanie azotu atmosferycznego w azotany. Burza z roku 1859 wytworzyła znaczne ilości azotanów. Jedną z metod badania stężenia tego związku w atmosferze w przeszłości jest analiza zawartości związków azotu w rdzeniach lodowców. Badania takie dostarczają dowodów, iż podobnie intensywne zdarzenia, jak odnotowane w 1859 roku, występują średnio raz na 500 lat. Gdyby to statystyka rządziła wszechświatem, mielibyśmy jeszcze trochę czasu na ratunek.

Raport National Research Council of the National Academies of Sciences (Amerykańskiej Akademii Nauk) wskazuje, że podobna burza magnetyczna, jak ta z 1859 r., może wydarzyć się dzisiaj. Wycelowana w Ziemię, doprowadziłaby najprawdopodobniej do globalnej katastrofy. Szybkie zmiany pola magnetycznego na dużym obszarze powodują indukowanie się siły elektromotorycznej w przewodnikach, która może doprowadzić do zniszczenia transformatora wysokiego napięcia, co miało miejsce w 1989 r. NASA zauważa, że burza magnetyczna nieznacznie silniejsza od tej z 1921 r. zniszczyłaby w samych Stanach Zjednoczonych ok. 350 transformatorów i lokalnych stacji elektroenergetycznych. Prądu zostałoby pozbawione 130 mln osób.

Burza o podobnej intensywności, co ta z 1859 r. mogłaby zniszczyć cały system energetyczny krajów uprzemysłowionych. Stopione transformatory nie mogą być naprawione, trzeba je wymienić na nowe. Czas produkcji jednego wynosi średnio 12 miesięcy, pod warunkiem, że ma się dostęp do surowca i energii, na co w takich warunkach trudno liczyć. Co więcej, sieci energetyczne w Europie są ze sobą powiązane, więc zniszczenie jednego z transformatorów zainicjowałoby efekt domina. Czy to oznacza, że jesteśmy zdani na łaskę kosmicznej pogody?

Obecnie pierwszą linią obrony przed burzami magnetycznymi jest Advanced Composition Explorer (ACE) - kosmiczna sonda NASA, która może przesłać ostrzeżenie na 15 min przed uderzeniem burzy w naszą planetę. Ale co tak naprawdę można uratować w kwadrans? ACE jest ponadto mocno przestarzały i coraz częściej się psuje. Wystrzelenie jego następcy jest planowane dopiero na 2014 r., a wtedy może być już za późno, by zapobiec katastrofalnej w skutki burzy magnetycznej.