Wydarzenie Carrington: Burza słoneczna z 1859 roku, która podpaliła linie telegraficzne

Piwowar, astronom i wyjątkowo jasna eksplozja

9 września 1859 roku, angielski amatorski astronom Richard Carrington szkicował plamki słoneczne w swoim prywatnym obserwatorium niedaleko Redhill, południowo-wschodniej Anglii, kiedy nagle fragment dużej grupy plam słonecznych rozjaśnił się na dwa intensywnie białe punkty. Wyładowanie trwało zaledwie kilka minut, ale Carrington stał się pierwszym człowiekiem, który zaobserwował wybuch promieniowania słonecznego i prawidłowo powiązał go z jego źródłem w słońcu. Nie mógł tego wtedy wiedzieć, ale obserwował początek najintensywniejszej burzy geomagnetycznej w historii.

Mniej niż dzień później Ziemia została uderzona przez towarzyszący jej wybuch plazmy słonecznej – co teraz nazywamy koronalną erupcją masową, lub CME. Typowe CME zajmują od trzech do pięciu dni na pokonanie 150 milionów kilometrów między Słońcem a Ziemią. Ta, pozbawiona oporu dzięki mniejszej erupcji poprzedzającej ją i poruszająca się z prędkości około 2000-3000 kilometrów na godzinę, dotarła do Ziemi w ciągu około 17 godzin.

Noc, kiedy niebo płonęło

Gdy pole magnetyczne CME połączyło się z Ziemią, powstała burza geomagnetyczna, która wygenerowała zorze o intensywności, której nie było widocznych od dawna. Relacje opisują niebo tak jasne, że można było czytać gazetę o północy, a zorze obserwowane poza ich zwykłym obszarem polarnym – obserwatorzy z Karaibów, Kolumbii i Hawajów raportowali czerwone blaski nisko na horyzoncie, a nawet ludzie na tropikalnych szerokościach geograficznych widzieli kolor na niebie. Zgodnie z relacjami, górnicy w Rocky Mountains wstawali i zaczęli przygotowywać śniadanie, przekonani, że nastąpiło świtanie.

Uszkodzenia technologiczne spadły na jedyną wtedy kontynentalną sieć elektryczną: telegraf. Indukowane prądy w długich przewodach telegraficznych były wystarczająco silne, aby porażać operatorów, zapalać papier w niektórych stacjach i, w kilku dobrze udokumentowanych przypadkach, umożliwiały operatorom wysyłanie i odbieranie wiadomości po całkowitym odłączeniu akumulatorów – prąd wywołany przez pole magnetyczne napędzał linię.

Jak duże, naprawdę, w jednostkach współczesnych

Ponieważ dedykowane instrumenty geomagnetyczne były w 1859 roku jeszcze prymitywne, siła burzy musi być rekonstruowana na podstawie zapisów magnetycznych, szerokości łuków polarnych i rekordów tlenianu nitratowego z lodowców. Najlepsze współczesne szacunki wskazują, że była to najwyżej na skali NOAA burz - G5, "Ekstremalna" - z indeksem planetarnym Kp, który wskaźnikowo osiągnąłby standardową skalę 0-9, oraz indeksem Dst (miara prądu pierścieniowego, który nasila się podczas burzy) prawdopodobnie przekraczający -1600 nT. W porównaniu, silna współczesna burza może osiągnąć -300 do -400 nT.

Dwa bardziej recentne burze dają dobre wyobrażenie o skali. Burza z marca 1989 roku, która doprowadziła do awarii sieci Hydro-Québec w ciągu około 90 sekund, odcięła prąd dla sześciu milionów osób przez około dziewięć godzin, szacuje się, że była ona może dziesiątym ułamkiem intensywności wydarzenia Carrington. Burze „Halloween” z 2003 roku spowodowały awarię w południowej Szwecji i uszkodziły kilka satelitów, a mimo to były znacznie słabsze niż poziomy z 1859 roku.”]}pobierno.png

Jak to wyglądałoby dzisiaj

Różnica między 1859 a dzisiaj nie leży na Słońcu – leży w nas. W 1859 roku jedyną infrastrukturą elektryczną o zasięgu kontynentalnym była sieć telegraficzna, a uszkodzenia, choć spektakularne, dało się naprawić w ciągu kilku dni. Burza Carrington uderzająca w dzisiejszą sieć spowodowałaby indukowane prądy w transformatorach w sieciach przesyłowych o wysokiej i średniej szerokości geograficznej, z ryzykiem uszkodzenia transformatorów, które nie da się szybko naprawić, ponieważ duże transformatory mocy są produkowane na zamówienie i zwykle zajmują miesiące na wykonanie i dostarczenie.

Według powszechnie cytowanych ocen – w tym raportu z 2013 roku Lloyd’s of London oraz raportu z 2008 roku Narodowej Akademii Nauk USA – potencjalna cena współczesnej burzy Carrington wynosiła od około biliona do kilku bilionów funtów, a czas naprawy mierzony jest latami, a nie tygodniami, głównie ze względu na rozległe i powodujące się wzajemnie awarie zasilania. GPS, komunikacja satelitarna i loty pasażerskie na trasach polarnych byłyby dotknięte w różnym stopniu, choć – co najważniejsze – żaden z tych zagrożeń nie stanowi bezpośredniego zagrożenia fizycznego dla ludzi; burze geomagnetyczne nie szkodzą ludzkiemu organizmowi bezpośrednio.

W Wielkiej Brytanii National Grid i Ofgem badały ryzyko prądów wywołanych działaniem pola geomagnetycznego, ponieważ Wielka Brytania znajduje się na szerokości geograficznej i posiada geometrię sieci, które czynią ją bardziej narażoną niż większość Europy kontynentalnej. Od połowy lat 2010-tych Wielka Brytania traktuje poważne warunki w przestrzeni kosmicznej jako formalny wpis do Krajowego Rejestru Ryzyka.”]} {}

paragraphs_pl

Czy może się to powtórzyć?

Zdecydowanie, tak – pytanie, które zadają badacze brzmi „kiedy”, a nie „czy”. Szacunki statystyczne oparte na zapisach historycznych i danych z rdzeni lodowych sugerują, że wydarzenia typu Carrington zdarzają się mniej więcej co jedno do dwóch wieków, co implikuje szansę około 1 do 10 w danym dziesięcioleciu – choć należy pamiętać, że są to koniecznie przybliżone liczby, biorąc pod uwagę, jak niewiele takich wydarzeń zostało bezpośrednio zmierzone.

W lipcu 2012 roku byliśmy blisko, kiedy uderzenie CME o porównywalnej prędkości i wielkości do zdarzenia Carrington wybuchło na Słońcu, ale ominęło Ziemię, ponieważ pochodziło z obszaru Słońca, który przesunął się w odległość około dziewciu dni wcześniej. Gdyby timing był inny, wynikowy sztorm prawdopodobnie dorównał lub przewyższył wydarzenie z roku 1859. Satelity na punkcie L1 między Słońcem a Ziemią, takie jak NASA’s ACE i NOAA’s DSCOVR, obecnie dają przewidującym około 15 do 60 minut precyzyjnych ostrzeżeń po wykryciu krawędzi CME, a także od jednego do trzech dni ogólnych ostrzeżeń po zaobserwowaniu erupcji na Słońcu – to przydatne, ale dalekie od tego, czego idealnie chcielibyśmy dla czegoś tak istotnego.”]} {}

Często zadawane pytania

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz the simulation i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.