Mnogo više ljudi širom sveta nego što je uobičajeno nedavno je moglo da golim okom vidi severno i južno svetlo iznad glave. Ovaj neobičan događaj pokrenula je veoma jaka solarna oluja, koja je uticala na kretanje Zemljinog magnetnog polja.
Sunce dostiže maksimalnu tačku aktivnosti u ciklusu od 11 godina. To znači da možemo očekivati eksplozivnije izlivanje čestica. U pravim okolnostima, to je ono što na kraju stvara lepe aurore na nebu, kao i geomagnetne oluje koje mogu oštetiti infrastrukturu kao što su električne mreže i sateliti u orbiti.
Dakle, šta se zapravo dešava da izazove ove pojave? Severno i južno svetlo su obično ograničene na veoma visoke i veoma niske geografske širine. Visokoenergetske čestice iz Sunca teku ka Zemlji, vođene solarnim magnetnim poljem. Oni se prenose na Zemljino magnetno polje u procesu poznatom kao ponovno povezivanje.
Ove zaista brze i vruće čestice zatim jure niz Zemljine linije magnetnog polja – u pravcu sile od magneta – sve dok ne udare u neutralnu, hladnu atmosfersku česticu poput kiseonika, vodonika ili azota. U ovom trenutku, deo te energije se gubi – i to zagreva lokalno okruženje.
Međutim, atmosferske čestice ne vole da budu energične, pa oslobađaju deo ove energije u opsegu vidljive svetlosti. Sada, u zavisnosti od toga koji element je previše vruć, videćete drugačiji skup talasnih dužina – a samim tim i boja – koje se emituju u opsegu vidljive svetlosti elektromagnetnog spektra. Ovo je izvor aurore koje možemo videti na visokim geografskim širinama i, tokom jakih solarnih događaja, i na nižim geografskim širinama.
Plava i ljubičasta u aurori potiču od azota, dok su zelena i crvena od kiseonika. Ovaj poseban proces se dešava stalno, ali pošto je Zemljino magnetno polje sličnog oblika kao šipkasti magnet, oblast koja je napajana dolazećim česticama je na veoma visokim i niskim geografskim širinama (Arktički krug ili Antarktik uopšte).
Dakle, šta se desilo da nam je omogućilo da vidimo auroru mnogo južnije na severnoj hemisferi?
Možda se sećate da ste u školi posipali gvozdene strugotine po papiru na vrhu magneta da biste videli kako su u skladu sa magnetnim poljem. Eksperiment možete ponoviti više puta i svaki put videti isti oblik.
Zemljino magnetno polje je takođe konstantno, ali se može komprimovati i oslobađati u zavisnosti od toga koliko je sunce jako. Jednostavan način da razmislite o ovome je da zamislite dva polunaduvana balona pritisnuta zajedno.
Ako naduvate jedan balon, dodajući mu još gasa, pritisak će se povećati i gurnuti manji balon nazad. Dok otpuštate taj dodatni gas, manji balon se opušta i gura nazad.
Za nas, što je ovaj pritisak jači, bliže su ekvatoru relevantne linije magnetnog polja gurnute, što znači da se aurore mogu videti.
Tu se takođe pojavljuju potencijalni problemi: pokretno magnetno polje može da generiše struju u bilo čemu što sprovodi električnu energiju.
Za savremenu infrastrukturu, najveće struje se stvaraju u dalekovodima, železničkim kolosecima i podzemnim cevovodima. Brzina ovog kretanja je takođe važna i prati se merenjem koliko je poremećeno magnetno polje od „normalnog”. Jedna takva mera koju koriste istraživači naziva se indeks vremena poremećene oluje.
Po ovoj meri geomagnetne oluje 10. i 11. maja bile su izuzetno jake. Kod ovako jakog nevremena postoji potencijalna opasnost od indukovanja električnih struja. Električni vodovi su najviše izloženi riziku, ali su imali koristi od zaštite ugrađene u elektrane. Oni su bili u fokusu od geomagnetne oluje 1989. godine koja je istopila energetski transformator u Kvebeku, Kanada, što je izazvalo sate nestanka struje.
Više su ugroženi metalni cevovodi koji korodiraju kada se kroz njih prođe električna struja. Ovo nije trenutni efekat, ali postoji sporo nakupljanje erodirajućeg materijala. Ovo može imati veoma snažan uticaj na infrastrukturu, ali je veoma teško otkriti.
Dok su struje na zemlji problem, one su još veći izazov u svemiru. Sateliti imaju ograničenu količinu uzemljenja u sebi i električni udar može uništiti instrumente i komunikacije. Kada satelit izgubi komunikaciju na ovaj način, naziva se zombi satelitom i često se potpuno izgubi – uzrokujući veoma visok gubitak ulaganja.
Promene u Zemljinom magnetnom polju takođe mogu uticati na svetlost koja prolazi. Ne možemo da vidimo ovu promenu, ali na preciznost lokacijskog sistema u stilu GPS-a to može snažno uticati, jer očitavanje lokacije zavisi od vremena koje je prošlo između vašeg uređaja i satelita. Povećanje elektronske gustine (broj čestica na putu signala) uzrokuje savijanje talasa, što znači da je potrebno duže vreme da stigne do vašeg uređaja.
Iste promene mogu uticati i na brzinu propusnog opsega satelitskog interneta i radijacione pojaseve planete. Ovo su torusi visokoenergetskih naelektrisanih čestica, uglavnom elektrona, udaljenih oko 13.000 km od površine. Geomagnetna oluja može gurnuti ove čestice u donju atmosferu. Ovde čestice mogu da ometaju radio visoke frekvencije (HF) koji koriste avioni i utiču na koncentraciju ozona.
Aurore nisu ograničene na Zemlju – ima ih mnogo planeta i mogu nam reći mnogo o magnetnim poljima koja postoje na tim nebeskim objektima. Poseban komad aparata koji se koristi za simulaciju aurore je „planeterella“, koju je prvi razvio ranih 1900-ih norveški naučnik Kristian Birkeland.
Magnetna sfera (koja predstavlja Zemlju) postavljena je u vakuumsku komoru i solarni vetar se simulira ispaljivanjem elektrona na sferu. Imamo dva ova instrumenta u UK u okviru univerziteta, a ovde na Univerzitetu Notingem Trent nedavno sam pomogao jednom studentu da napravi budžetsku verziju kao master projekat.
Promenom jačine magnetnog polja i rastojanja između objekata, možete posmatrati kako se aurore menjaju. Emisija je uglavnom ljubičasta, kao što biste očekivali u atmosferi sa 72% azota. Snažan emisioni prsten se pojavljuje oko vrha, gde bi se aurora videla na Zemlji, a ovaj prsten se kreće gore-dole u geografskoj širini u zavisnosti od jačine magnetnog polja.
Kao prirodni događaj, aurore su čudo. Ali još bolje je da sa svakom snažnom geomagnetnom olujom, mi pravimo poboljšanja koja pomažu u zaštiti od potencijalne štete od budućih događaja.
