מה יקרה אם פליטה מסה עילאית מהשמש תפגע בנו ישירות היום? השאלה אינה מדע בדיוניכי משהו כזה כבר קרה והפך את כדור הארץ על פיו: אנחנו מדברים על מה שנקרא אירוע קרינגטון, הנחשבת לסופת השמש הגדולה ביותר אשר יש לנו תיעוד אינסטרומנטלי ועדויות שלה.
ההלם הקוסמי הזה לא היה אנקדוטה קטנה. מסוף אוגוסט ועד תחילת ספטמברבלב המאה ה-19, השמיים הוארו בצבעים, טלגרפים נשרפו בכמה מדינות, והמגנטוספרה של כדור הארץ התעוותה כמו פליי-דו. והיזהר: מחקרים אחרונים מצביעים על כך שהשינויים היו אפילו יותר עוצמתיים משחשבנו, עם שינויים בשדה המגנטי בקצב שיאיים על עולמנו כיום. התשתיות הקריטיות ביותר.
מה היה אירוע קרינגטון וכיצד הוא התפתח?
כדי לשים את הדברים בפרופורציה, עלינו לחזור ל-1 בספטמבר 1859. ריצ'רד סי. קרינגטוןאסטרונום בריטי צפה בקבוצה עצומה של כתמי שמש כשראה הבזק של אור לבן על דיסקת השמש: התפרצות יוצאת דופן, הנראית אפילו באור יום רציף. רק 17 שעות ו-40 דקות לאחר מכן, החומר שנפלט על ידי השמש (פליטת מסה קורונלית) הגיע לכדור הארץ בצורה מהירה באופן יוצא דופן.
לפרק קדמו ימים של מהומה על פני השמש. כתמים רבים נספרו החל מה-28 באוגוסט ואילך. והבזקי אור; למעשה, הם כבר תועדו באותו לילה זוהר הקוטב יוצא דופן ברחבי צפון אמריקה. השיא הגיע בין ה-1 ל-2 בספטמבר, כאשר האינטראקציה בין השמש לכדור הארץ הפכה עזה והסופה הגיאומגנטית שחררה את מלוא עוצמתה.
החקירות מצביעות על רצף של שתי פינויים. הראשון לקח בין 40 ל-60 שעות (רגיל), בעוד שהשני, אשר עבר דרך ה-"מסדרון פלזמה פתוח"בגלל הקודמת, היא נזקקה רק ל-17 שעות כדי לכסות את 150 מיליון הקילומטרים. הפגיעה השנייה הגיעה עם שדה מגנטי שכיוון דרומה, אידיאלי לחיבור וניעור שדה הקרקע, והיא הייתה זו שהעוררה את הסופה הגיאומגנטית האמיתית.
בתוך דקות, האטמוספירה העליונה התחממה על ידי קרני רנטגן וקרני UV מההתלקחות, הוא התרחב והגביר את ה"גרר" במסלול נמוך סביב כדור הארץהמגנטוספרה, המשתרעת בדרך כלל עד כ-60,000 ק"מ מכדור הארץ, נדחסה באופן דרמטי, כאשר ההערכות הן כי היא עומדת על כ-7000 ק"מ. דווח כי חגורת הקרינה של ואן אלן נחלשה זמנית. פריקת פרוטונים ואלקטרונים לעבר האטמוספירה ומזין את הקוטב הצפוני בקווי רוחב בלתי נתפסים.
ייתכן שההתלקחות של קרינגטון הגיעה לטמפרטורות של עשרות מגה-קלווין. לא רק אור נראה: גם קרני רנטגן ואפילו קרינת גמאפרוטונים בעלי אנרגיות בסדר גודל של עשרות MeV הגיעו וחדרו עמוק לאטמוספירה הקוטבית. מחקרים מודרניים קישרו את מטרי החלקיקים הללו לירידה של כ-5% באוזון בסטרטוספירה, אשר היה צריך לקחת מספר שנים להתאושש.
כך חווים את זה על פני כדור הארץ: זוהר הקוטב, טלגרף ולילות לוהטים
החלק "האנושי" של האירוע היה מרהיב כאחד, אך מטריד. היו שפע של זוהר קוטב בקווי רוחב בינוניים ואפילו באזורים טרופיים.ממדריד ורומא, דרך סנטיאגו דה צ'ילה וקונספסיון, להוואנה, הוואי וצפון קולומביה (עם דיווחים ממונטריה וגם מקוסטה ריקה). באוסטרליה תיאר ה-Moreton Bay Courier "גוונים אדומים יפים" במשך מספר לילות רצופים.
הסצנה חזרה על עצמה בכל רחבי העולם: אפשר היה לקרוא עיתון בחצות עם הזוהר האדמדם-ירוק של השמיים. בהרי הרוקי, הכורים קמו, הדליקו את מדורותיהם ואכלו ארוחת בוקר, וחשבו שהשחר עלה, כשלמעשה השעה הייתה אחת לפנות בוקר. היו שפרשו את השמיים הבוערים כסימן אפוקליפטי, מובן אם מעולם לא ראיתם זוהר הקוטב.
אבל מעבר למחזה, הנזק היה ממשי. מערכות הטלגרף, ואז רשת התקשורת העולמיתרשתות קרסו באירופה ובצפון אמריקה; היו קפיצות מתח שפגעו במפעילים, שריפות במשרדים וכשלים מדורגים. דיווחים מצביעים על הפסקות נרחבות שנמשכו כ-14 שעות. באופן פרדוקסלי, חלק מהקישורים היו טעונים מאוד בחשמל אטמוספרי... ההודעות נשלחו ללא סוללות., תוך ניצול האנרגיה הנגרמת על ידי הסערה עצמה. כיצד נערכת ההגנה הטכנולוגית?
התשתית החשמלית של התקופה הייתה בראשיתה, ולכן ההשפעה הטכנולוגית הייתה מוגבלת בהשוואה להיום. דמיינו אפיזודה דומה במאה ה-21.עם לוויינים, רשתות חשמל מחוברות, GPS, תעופה ובנקאות דיגיטלית: הנזק יהיה במיליארדים וההתאוששות ארוכה ומורכבת.
מה שהתיעוד אומר: יותר אינטנסיבי משחשבנו
חלק ניכר ממה שאנו יודעים מגיע ממצפי כוכבים של התקופה, כמו קיו וגריניץ' (לונדון). המגנטומטרים ה"צילומיים" שלהם הם השתמשו בקרני אור שהוחזרו ממראות כדי לעקוב אחר התפתחות השדה על נייר רגיש לאור. הבעיה: הסערה הייתה כה חזקה עד שהאור חרג מקנה המידה של הנייר, והרטיב את ההקלטה ברגעים קריטיים.
דיגיטציה מודרנית של להקות אלה אפשרה הפקת ערך רב יותר. מדידת מהירות משיכה לפני ואחרי רוויהההערכה היא שהשדה המגנטי השתנה בקצב מינימלי של כ-500 ננו-טון לדקה בקווי רוחב כמו זה של לונדון, נתון עצום. לשם השוואה, בקו רוחב זה, הגעה ל-350-400 ננו-טון לדקה פעם במאה נחשבת יוצאת דופן; כך שקרינגטון עשוי להתאים טוב יותר לטווח של אירועים עתיקים.
בנוסף למגנטומטרים, "טביעות אצבע כימיות" תומכות בעוצמת האירוע. בליבות קרח מגרינלנד ואנטארקטיקה זוהה עלייה חדה בכמות הניטרט, הקשורה להתפרצויות עזות של חלקיקי שמש, הגדולות ביותר מזה חמש מאות שנים. כל זה תואם סופה גיאומגנטית קיצונית באמת בסטנדרטים היסטוריים.
מעבר לשנת 1859: אירועי מיאקה ופרקים בולטים אחרים
אירוע קרינגטון הוא הסופה הגיאומגנטית הגדולה ביותר שנצפתה ישירות, אך זה לא הדבר הכי גרוע שעשה הסאן אם נסתכל אלפי שנים אחורה, מחקרי פחמן רדיואקטיבי (C-14) של טבעות עצים זיהו "אירועי מיאקה": קפיצות פתאומיות הנגרמות על ידי התפרצויות של חלקיקי שמש. תשעה נמצאו ב-15,000 השנים האחרונות, עם אירועים בולטים ב... 774 ו-993 לספירה
מחקר שנערך לאחרונה על תת-מאובנים של עצים שנמצאו בנהר דרוזט (הרי האלפים הצרפתיים) גילה פסגה ענקית המתוארכת לפני כ... 14 300 שניםבערך כפול ממספר האירועים במאות ה-8 וה-10. בהשוואה בין פחמן-14 לבריליום בליבות קרח, הראיות מצביעות על סופת שמש קיצונית כסיבה. אירועים כאלה, אם היו מתרחשים כיום, עלול לפגוע בשנאים בקנה מידה גדול ולגרום להפסקות חשמל במשך חודשים, בנוסף להשפעה על לוויינים ולסיכוני קרינה לאסטרונאוטים.
ככל שאנו מתקרבים לעידן הטכנולוגי שלנו, אין מחסור בפחדים. בשנת 1989, סופה "קטנה" גרמה להרס רשת החשמל של קוויבק במשך יותר מתשע שעות, עם הפסדים שהסתכמו במיליונים. בשנת 1994, בעיות בלווייני תקשורת (ANIK E1 ו-E2) שיבשו את השירותים בקנדה, ובשנת 1997 ניזוק טלסטאר 401. השפעות התפשטות האטמוספרה מקרני רנטגן על לוויין יפני צוטטו גם ביולי 2000.
מה שהוסיף לתככים, ב-23 ביולי 2012 התרחשה פליטה מסה קורונלית אשר, על פי ניתוחים שונים, חלף על מסלול כדור הארץ ימים לאחר שחלף על פני כדור הארץאם הן התאימו, מחקרים מסוימים תיארו אותה כגדולה בהרבה מזו של קרינגטון. בכל מקרה, זוהי תזכורת: סופות-על אינן מיתוס.
בלי ללכת כל כך רחוק, במאי 2024 ראינו זוהר הקוטב בקווי רוחב יוצאי דופן והפרעות בתקשורת רדיו HF. NOAA אף הגדילה לסווג את הרמות כחמורות והוציאה אזהרות למפעילי תשתיות כדי למתן את ההשפעות הפוטנציאליות. ניתוח ראשוני של MIT הציע כי עד מחצית מהלוויינים ב-LEO הם תיעדו אנומליות הקשורות לסערה, כולל ניתוק זמני של מערכות בטיחות נגד התנגשויות.
אם זה קרה היום: סיכונים אמיתיים וכיצד אנו נערכים
ה-ESA בדקה תרחישים "גרועים ביותר". התלקחות מסוג X45 (קרינה תוך 8 דקות), ואחריה מטח חלקיקים תוך 10-20 דקות, ולאחר כ-15 שעות, קרינת אנרגיה CME במהירות של 2000 קמ"ש. המתכון המושלם להפסקות GPS/גלילאו, שיבושים ברדאר, כשלים אלקטרוניים בלוויינים (היפוך סיביות, איפוסים) ובמסלול נמוך, עלייה בגרירה האטמוספרית של עד 400%.
ביבשה, זרמים המושרים גיאומגנטית יכולים להרוות ולגרום נזק לשנאים, עיוות גלי 50/60 הרץ וכפיית סגירות. צינורות, כבלים ארוכים ורשתות רכבות גם פגיעים. קבלת החלטות מורכבת מכיוון שעם נתונים פגומים, תמרון התחמקות נקיטת צעדים למניעת התנגשות עם לוויין עלולה להגביר את הסיכון להתנגשויות עם עצמים אחרים.
כדי לקנות זמן ולצמצם נזק, יש מעקב עולמי. DSCOVR מספק נתונים באתר של רוח השמש; החללית Parker Solar Probe של נאס"א וה-Solar Orbiter של סוכנות החלל האירופית חוקרים את מקור ההתפרצויות; וכלים חדשים מגיעים: Surya, בינה מלאכותית המופעלת על ידי IBM ונאס"א, מבטיחה לשפר את חיזוי הבזקי הברקים בפחות זמן. סוכנות החלל האירופית (ESA) גם פורסת את רשת D3S ומכינה את משימת Vigil ל-L5 כדי לצפות בשמש "מעל הקצה" ו להוציא אזהרות מוקדמות.
כאשר האזהרה מגיעה בזמן, יש מרחב תמרון. מפעילים יכולים להגדיר מחדש לווייניםניתוק עומסים רגישים, ניתוב מחדש של כלי טיס למסלולים בטוחים יותר מקרינה, הפחתת הספק השנאים או בידוד הרשת כדי להכיל נזקים. זה לא מונע את האירוע, אבל מקל על הצעת החוק ומאיץ את ההחלמה.
למה הסאן יכולה לעשות הצגה כזו?
מאחורי כל סערה יש מגנטיות. כתמי שמש הם אזורים בעלי שדה מגנטי עזשם מתרחשות התפרצויות (התפרצויות קרינה) ופליטות מסה קורונליות (ענני פלזמה עם שדה משלהם). אם שדה ה-CME מגיע "דרומה", הוא מתחבר טוב יותר למגנטוספרה ו... סופה גיאומגנטית פורצת.
האנרגיה האולטימטיבית מגיעה מהיתוך גרעיני בליבת השמש. בכל תגובה, כ-0,7% מהמסה היא מומרת לאנרגיה (E=mc²). אנרגיה זו עוברת תחילה דרך אזור הקרינה (בעובי של כ-500,000 ק"מ) ולאחר מכן דרך אזור ההסעה (כ-200,000 ק"מ), ויוצאת כגרגירים. שרתיח בפוטוספירה. כל "גרגיר" משתנה תוך 10-15 דקות, עדות להסעה קונבקטיבית בלתי ניתנת לעצירה.
לשמש מחזורים של כ-11 שנים, עם שיאי פעילות. אלפי תופעות תועדו במהלך מחזור 2008–2019.בסדר גודל של 13,000 ענני פלזמה וכ-21,000 התפרצויות, מה שנותן מושג על ההיפראקטיביות המזדמנת של הכוכב שלנו. רובם חולפים על פנינו מבלי שאנו משים לב אליהם; לפעמים, עם זאתהזריקה הולכת ישר והיא לשער.
השפעות טכנולוגיות מתועדות ולקחים שנלמדו
רשימת הנזקים המודרניים גדלה עם כל מחזור. רשתות חשמל, לוויינים, רדיו, GPS...כולם הראו נקודות תורפה. מקרים כמו ANIK E1/E2 (1994) ו-Telstar 401 (1997) ממחישים שסופות יכולות לשבש שירותים חיוניים. בשנת 1989, קוויבק למדה בדרך הקשה כיצד GIC מנוהל בצורה גרועה זה הופך להפסקת חשמל אדירה.
גם האטמוספירה העליונה משחקת את תפקידה: כאשר קרני רנטגן מחממות את התרמוספירה, הצפיפות עולה בגובה רב ולוויינים במסלול נמוך סביב כדור הארץ מאטים יותר, צורכים דלק בהתאמת מסלוליהם ומגדילים את הסיכון להתנגשויות. אם תסכם את הכל. מדידות פגומות ועם יותר ויותר עצמים ש"חוצים" זה את זה, ניהול תנועת החלל הופך לאודיסיאה.
מושגים מרכזיים להתמצאות
- מזג אוויר בחללקבוצת תנאים של השמש והתווך הבין-כוכבי המשפיעים על כדור הארץ והטכנולוגיה.
- פליטת מסה קורונלית (CME)ענן פלזמה ושדה מגנטי שיכולים לגרום לסופות גיאומגנטיות קשות.
- התפרצות סולאריתפרץ קרינה (קרני רנטגן/UV) שמגיע תוך דקות ומשנה את היונוספירה.
- כוכב לוהטהתנהגות השמש ככוכב המסוגל לפלוט התפרצויות בעוצמה רבה.
כדאי לדבר על הסתברויות. הערכות מתמטיות אחרונות הם מעריכים את האפשרות של סופה נוספת בסדר גודל של קרינגטון בעשורים הקרובים בין 0,46% ל-1,88%. זו לא סיבה לפאניקה, אבל זה משהו שצריך להיות מודעים אליו. יש תוכניות ופיטוריםאם רישומי קיו וגריניץ', קפיצות הניטרט בקרח, או טבעות העצים בהרי האלפים מלמדים אותנו משהו, זה שהשמש, מעת לעת, משחקת משחקים. בגדולוככל שאנו תלויים יותר באלקטרוניקה, כך חשוב לנו יותר להיות מוכנים לאתגר הבא.
