Vi kunne være i stand til et stort fyrværkeri i 2012. Nogle forudsigelser sætter solmaksimumet i solcyklus 24 endnu mere energisk end det sidste solmaksimum i 2002-2003 (kan du huske alle de rekorder, der har brudt X-klasse fakkel?). Solfysikere er allerede begejstrede for denne næste cyklus, og nye forudsigelsesmetoder bruges godt. Men skulle vi være bekymrede?
Relaterede artikler fra 2012:
- 2012: Ingen geomagnetisk tilbageføring (indsendt 3. oktober 2008)
- 2012: Ingen Killer Solar Flare (udgivet 21. juni 2008)
- 2012: Planet X er ikke Nibiru (indsendt 19. juni 2008)
- 2012: No Planet X (udgivet den 25. maj 2008)
- Ingen dommedag i 2012 (indsendt 19. maj 2008)
I henhold til et af de mange Doomsday-scenarier, vi er blevet præsenteret for i opkaldet til Maya Prophecy-drevet ”verdens ende” i år 2012, er dette scenarie faktisk baseret på noget videnskab. Hvad mere er, der kan være en vis sammenhæng mellem den 11-årige solcyklus og de tidscyklusser, der ses i mayakalenderen, måske denne antikke civilisation forstod, hvordan Solens magnetisme gennemgår polaritetsændringer hvert årti eller deromkring? Derudover siger religiøse tekster (som Bibelen), at vi skal på en dommedag, hvor vi involverer meget ild og svovl. Så det ser ud til, at vi kommer til at blive stegt i live af vores nærmeste stjerne den 21. december 2012!
Før vi springer til konklusioner, tage et skridt tilbage og tænke dette igennem. Ligesom de fleste af de forskellige måder verden kommer til at afslutte i 2012, er muligheden for, at Solen sprænger en enorm, jordskadende soludbrænding meget attraktiv for dommere derude. Men lad os se på, hvad der virkelig sker under en jordstyret solfladebegivenhed, Jorden er faktisk meget godt beskyttet. Selvom nogle satellitter muligvis ikke er ...
Jorden har udviklet sig i et meget radioaktivt miljø. Solen fyrer konstant højenergipartikler fra sin magnetisk dominerede overflade som solvinden. I løbet af solmaksimum (når solen er på sit mest aktive), kan Jorden være uheldig nok til at stirre ned ad tønden af en eksplosion med energien fra 100 milliarder atombomber i Hiroshima-størrelse. Denne eksplosion er kendt som en solflare, og virkningerne heraf kan forårsage problemer her på Jorden.
Før vi ser på jordbivirkningerne, lad os se på solen og kort forstå, hvorfor den bliver så vred hvert 11. år eller deromkring.
Solcyklen
Først og fremmest har solen en naturlig cyklus med en periode på cirka 11 år. I løbet af hver cyklus drages solens magnetfeltlinjer rundt om solkroppen ved differentiel rotation ved solekvator. Dette betyder, at ækvator roterer hurtigere end magnetpolerne. Når dette fortsætter, trækker solplasma magnetfeltlinjerne rundt om solen, hvilket forårsager stress og en opbygning af energi (en illustration af dette er afbildet). Efterhånden som magnetisk energi stiger, knækker formen i magnetisk flux, hvilket tvinger dem til overfladen. Disse knæ er kendt som koronale løkker, der bliver flere i perioder med høj solaktivitet.
Det er her, solcellerne kommer ind. Når koronale løkker fortsætter med at dukke op overfladen, vises der også solflekker, som ofte er placeret ved loopens fodspor. Koronale løkker har den virkning at skubbe de varmere overfladelag af solen (fotosfæren og kromosfæren) til side og udsætte den køligere konvektionszone (grundene til, at soloverfladen og atmosfæren er varmere end solens indre er ned til det koronale opvarmningsfænomen) . Når magnetisk energi bygger sig op, kan vi forvente, at mere og mere magnetisk flux tvinges sammen. Dette er, når der opstår et fænomen kendt som magnetisk genforbindelse.
Genforbindelse er udløseren til solbrændere i forskellige størrelser. Som tidligere rapporteret er solbrændere fra “nanoflares” til “X-class flares” meget energiske begivenheder. Indrømmet, de største fakler min genererer nok energi til 100 milliarder atomeksplosioner, men lad ikke dette enorme tal vedrøre dig. Til at begynde med forekommer denne flare i den lave korona, lige i nærheden af soloverfladen. Det er næsten 100 millioner miles væk (1AU). Jorden er intetsteds tæt på eksplosionen.
Idet solcellemagnetiske feltlinjer frigiver en enorm mængde energi, accelereres og solcelleplasma inden i det magnetiske miljø (solplasma er overophedede partikler som protoner, elektroner og nogle lyselementer, såsom heliumkerner). Når plasmapartiklerne interagerer, kan røntgenstråler genereres, hvis betingelserne er rigtige og bremsstrahlung er muligt. (Bremsstrahlung forekommer, når ladede partikler interagerer, hvilket resulterer i røntgenemission.) Dette kan skabe en røntgenstråling.
Problemet med røntgenstråler
Det største problem med en røntgenstråling er, at vi får lidt advarsel, når det kommer til at ske, når røntgenstråler bevæger sig med lysets hastighed (en af de rekorder, der bryder solceller fra 2003, er vist til venstre). Røntgenstråler fra en X-klasse blænding når jorden på omkring otte minutter. Når røntgenstråler rammer vores atmosfære, absorberes de i det yderste lag kaldet ionosfæren. Som du kan gætte fra navnet, er dette et meget ladet, reaktivt miljø, fuld af ioner (atomkerner og frie elektroner).
Under kraftige solbegivenheder, som fakkel, øges ioniseringshastigheden mellem røntgenstråler og atmosfæriske gasser i D- og E-regionens lag i ionosfæren. Der er en pludselig stigning i elektronproduktionen i disse lag. Disse elektroner kan forårsage interferens i passage af radiobølger gennem atmosfæren og absorbere kortbølges radiosignaler (i højfrekvensområdet) og muligvis blokere global kommunikation. Disse begivenheder er kendt som ”Pludselige ionosfæriske forstyrrelser” (eller SID'er), og de bliver almindelige i perioder med høj solaktivitet. Interessant nok øger stigningen i elektronstæthed under en SID udbredelsen af radioen Very Low Frequency (VLF), et fænomen forskere bruger til at måle intensiteten af røntgenstråler fra solen.
Koronale masseudsprøjtninger?
Emissioner fra røntgenstråling fra solenergi er kun en del af historien. Hvis forholdene er rigtige, kan der frembringes en koronal masseudsprøjtning (CME) på blitzens sted (selv om begge fænomener kan forekomme uafhængigt). CME'er er langsommere end udbredelsen af røntgenstråler, men deres globale effekter her på Jorden kan være mere problematiske. De kører måske ikke med lysets hastighed, men de rejser stadig hurtigt; de kan rejse med en hastighed på 2 millioner miles i timen (3,2 millioner km / t), hvilket betyder, at de kan nå os inden for få timer.
Det er her, der gøres en stor indsats i vejrforudsigelser i rummet. Vi har en håndfuld rumfartøjer, der sidder mellem Jorden og Solen ved Jord-Solens Lagrangian (L1) peg med sensorer om bord for at måle energien og intensiteten af solvinden. Hvis en CME passerer deres placering, kan energiske partikler og det interplanetære magnetiske felt (IMF) måles direkte. En mission kaldet Advanced Composition Explorer (ACE) sidder i L1 peger og giver forskere op til en times varsel om tilgangen til en CME. ACE går sammen med Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) og Solar TErrestrial RElations Observatory (STEREO), så CME'er kan spores fra den nederste korona ind i interplanetarisk rum gennem L1 peger mod Jorden. Disse solopgaver arbejder aktivt for at give rumfartsbureauer avanceret meddelelse om en jordstyret CME.
Så hvad nu hvis en CME når jorden? Først afhænger meget af den magnetiske konfiguration af IMF (fra Solen) og det geomagnetiske felt af Jorden (magnetosfæren). Generelt set, hvis begge magnetfelter er på linje med polariteter, der peger i den samme retning, er det meget sandsynligt, at CME vil blive frastødet af magnetosfæren. I dette tilfælde vil CME glide forbi Jorden, hvilket medfører noget pres og forvrængning på magnetosfæren, men ellers passerer uden et problem. Hvis magnetfeltlinjerne imidlertid er i en anti-parallel konfiguration (dvs. magnetiske polariteter i modsatte retninger), kan magnetisk genforbindelse forekomme ved forkanten af magnetosfæren.
I dette tilfælde vil IMF og magnetosfæren smelte sammen og forbinde Jordens magnetfelt med solens. Dette sætter scenen for en af de mest ærefrygtindgydende begivenheder i naturen: auroraen.
Satellitter i fare
Når det magnetiske felt CME forbinder med jordens, indsprøjtes partikler med høj energi i magnetosfæren. På grund af solvindtryk, vil Solens magnetfeltlinjer foldes rundt om Jorden, og feje bag vores planet. Partiklerne, der indsprøjtes i ”dage” vil blive tragtet ind i de polære områder på Jorden, hvor de interagerer med vores atmosfære og genererer lys som aurorae. I løbet af denne tid vil Van Allen-bæltet også blive ”superladet”, hvilket skaber en region omkring Jorden, der kan forårsage problemer for ubeskyttede astronauter og eventuelle uskærmede satellitter. For mere information om de skader, der kan være forårsaget af astronauter og rumfartøjer, se “Strålingssyge, celleskade og øget kræftrisiko for langvarige missioner til Mars”Og“Ny transistor kunne sidestegs rumstråling.”
Som om strålingen fra Van Allen-bæltet ikke var nok, kunne satellitter bukke under for truslen om en ekspanderende atmosfære. Som du kunne forvente, som om Solen rammer Jorden med røntgenstråler og CME'er, vil der være uundgåelig opvarmning og global udvidelse af atmosfæren, muligvis indgreb i satellitbanehøjder. Hvis det ikke er markeret, kan en aerobraking-effekt på satellitter få dem til at falde og falde i højden. Aerobraking er blevet brugt i vid udstrækning som rumfart værktøj at bremse rumfartøjet, når det indsættes i kredsløb omkring en anden planet, men dette vil have en negativ indvirkning på satellitter, der kredser rundt om Jorden, da enhver hastighedsfald kan få den til at komme ind i atmosfæren igen.
Vi føler også virkningerne på jorden
Selvom satellitter er i frontlinjen, hvis der er en kraftig bølge af energiske partikler, der kommer ind i atmosfæren, kan vi også mærke de negative virkninger her nede på Jorden. På grund af røntgenstråling af elektroner i ionosfæren kan nogle former for kommunikation blive ujævn (eller fjernes alle sammen), men det er ikke alt, hvad der kan ske. Især i regioner med høj breddegrad kan der dannes en enorm elektrisk strøm, kendt som en "elektrojet" gennem ionosfæren af disse indkommende partikler. Med en elektrisk strøm kommer et magnetfelt. Afhængig af solstormens intensitet kan strømme induceres her nede på jorden, muligvis overbelastning af nationale elnet. Den 13. marts 1989 mistede seks millioner mennesker strøm i Quebec-regionen i Canada efter en enorm stigning i solaktivitet forårsaget en stigning fra jordinducerede strømme. Quebec blev lammet i ni timer, mens ingeniører arbejdede med en løsning på problemet.
Kan vores sol producere en morder flare?
Det korte svar på dette er ”nej”.
Det længere svar er lidt mere involveret. Selv om en solopblussen fra solen, der er rettet direkte mod os, kan forårsage sekundære problemer, såsom satellitskader og skader på ubeskyttede astronauter og mørklægninger, er selve fakkelet ikke kraftigt nok til at ødelægge Jorden, bestemt ikke i 2012. Jeg tør sige, i den fjerne fremtid, når Solen begynder at løbe tør for brændstof og svulme ind i en rød gigant, kan det være en dårlig æra for livet på Jorden, men vi har et par milliarder år til at vente på, at det sker. Der kan endda være mulighed for, at flere røntgenstrålinger lanceres, og ved rent uheld kan vi blive ramt af en række CME'er og røntgenudbrud, men ingen vil være magtfulde til at overvinde vores magnetosfære, ionosfære og tykke atmosfære nedenfor.
"Killer" solbrændere har blevet observeret på andre stjerner. I 2006 så NASAs Swift-observatorium den største stjerneflam, der nogensinde er observeret 135 lysår væk. Skønnet at have løsrevet en energi på 50 millioner billioner atombomber, II Pegasi-fakkel vil have udslettet det meste liv på Jorden, hvis vores sol fyrede røntgenstråler fra en opblussen af den energi mod os. Vores sol er dog ikke II Pegasi. II Pegasi er en voldelig rød gigantestjerne med en binær partner i en meget tæt bane. Det antages, at gravitationsinteraktionen med sin binære partner, og det faktum, at II Pegasi er en rød kæmpe, er grundårsagen bag denne energiske flarehændelse.
Dommersagere peger på solen som en mulig kilde til jorddrabere, men det er stadig, at vores sol er en meget stabil stjerne. Den har ikke en binær partner (som II Pegasi), den har en forudsigelig cyklus (på ca. 11 år), og der er ingen bevis for, at vores sol har bidraget til nogen masseudryddelsesbegivenhed i fortiden via en enorm jordstyret blænding. Der er observeret meget store solbrændere (som f.eks. Carrington hvidt lys fra 1859) ... men vi er stadig her.
I en tilføjet vri er solfysikere overrasket over mangel af solaktivitet i starten af denne 24. solcyklus, hvilket førte til, at nogle forskere spekulerer i, at vi måske er på randen af et andet Maunder-minimum og "Lille istid". Dette er i skarp kontrast til NASA-solfysikerens forudsigelse fra 2006 om, at denne cyklus vil være en "doozy".
Dette fører til, at jeg konkluderer, at vi stadig har en lang vej at gå, når jeg forudsiger hændelser med solnedgang. Selvom forudsigelse af pladsvejr forbedrer sig, vil det være et par år endnu, indtil vi kan læse Solen nøjagtigt nok til med nogen sikkerhed at sige, hvor aktiv en solcyklus vil blive. Så uanset profeti, forudsigelse eller myte er der ingen fysisk måde at sige, at Jorden vil blive ramt af nogen flare, hvad så en stor en i 2012. Selv hvis en stor blusse ramte os, vil det ikke være en udryddelsesbegivenhed. Ja, satellitter kan være beskadiget, hvilket kan forårsage sekundære problemer, f.eks. Et GPS-tab (som magt forstyrr f.eks. lufttrafikstyring) eller nationale elnet kan blive overvældet af uroelektrojet, men intet mere ekstremt end det.
Men hold fast, for at undgå dette problem, fortæller dommere nu, at en stor solopblussen vilje ramte os, ligesom Jordens geomagnetiske felt svækkes og vendes, hvilket efterlader os ubeskyttet mod forstyrrelser fra en CME ... Årsagerne til, at dette ikke vil ske i 2012, er dens egen artikel værdig. Så se efter den næste artikel i 2012 “2012: Ingen geomagnetisk tilbageføring“.
Førende billedkreditter: MIT (supernovasimulering), NASA / JPL (solaktiv region i EUV). Effekter og redigering: mig selv.
