Prawdopodobieństwo super-burz słonecznych oszacowane na podstawie wieloletnich obserwacji pola magnetycznego

Według badań, przeprowadzonych przez naukowców z Uniwersytetu w Warwick i British Antarctic Survey, potężne super-burze słoneczne, wystarczająco silne, by spowodować znaczne zakłócenia w naszych systemach elektronicznych i sieciach energetycznych, zdarzały się dotychczas średnio raz na 25 lat.

Analizując zapisy wartości pola magnetycznego na przeciwległych krańcach Ziemi, naukowcy byli w stanie wykryć dawne wielkie burze słoneczne, cofając się przy tym w czasie aż na ostatnie 150 lat. Było to możliwe dzięki nowemu sposobowi analizy danych historycznych, pochodzących z ostatnich 14 cykli słonecznych. Dla porównania, w badaniach aktywności Słońca bardzo często ocenia się jedynie dane obserwacyjne pochodzące z ostatnich pięciu cykli słonecznych.

Badania wykazały, że silne burze magnetyczne występowały w 42 z ostatnich analizowanych 150 lat, a największe super-burze miały przy tym miejsce jedynie w sześciu wybranych latach w tym okresie. Zazwyczaj burza taka może trwać zaledwie kilka dni, ale bywa ona w tym czasie bardzo uciążliwa dla osób korzystających z nowoczesnych technologii. Silne burze słoneczne mogą na przykład powodować wielkoskalowe przerwy w dostawie prądu, awarie sztucznych satelitów, zakłócenia w ruchu lotniczym czy tymczasową utratę sygnałów GPS i komunikacji radiowej.

Będąca głównym autorem pracy, profesor Sandra Chapman z Center for Fusion, Space and Astrophysics z Uniwersytetu w Warwick uważa, że takie silne burze są dosyć rzadkimi zdarzeniami, ale oszacowanie prawdopodobieństwa pojawienia się ich, jeszcze przed ich faktycznym wystąpieniem, jest ważną częścią planowania niezbędnych środków łagodzenia skutków burz, celem ochrony krytycznej infrastruktury technologicznej na Ziemi i w kosmosie. W badaniach zaproponowano nową metodę podejścia do danych historycznych, która zapewni lepsze szacowanie prawdopodobieństwa wystąpienia super-burz i ich aktywności w przyszłości – podsumowuje.

Warto dodać, że słynna burza Carringtona z roku 1859 jest dziś powszechnie uznawana za największą zarejestrowaną super-burzę, ale wyprzedza ona czasowo nawet dane historyczne wykorzystane w opisywanych badaniach. Analiza przeprowadzona przez profesor Chapman pokazuje za to, jaką amplitudę musiałaby ona wówczas mieć, by znaleźć się w tej samej klasie co inne wykryte super-burze, a zatem, czy dałoby się wcześniej właściwie oszacować prawdopodobieństwo jej wystąpienia.

Profesor Richard Horne, kierownik działu Pogody Kosmicznej w British Antarctic Survey, uważa z kolei, że według najnowszych badań super-burze mogą pojawiać się częściej niż się dotąd spodziewano. Przestrzega, by nie opierać się tu wyłącznie na statystyce – zakłócenia i problemy mogą bowiem nadejść w dowolnym momencie, nie wiadomo kiedy.

Cała pogoda kosmiczna jest napędzana przez aktywność słoneczną. Burze geomagnetyczne na mniejszą skalę są powszechne, ale czasami zdarzają się większe burze, które mogą mieć znaczący wpływ na naszą cywilizację. Jednym ze sposobów monitorowania pogody kosmicznej jest obserwowanie zmian pola magnetycznego na powierzchni Ziemi. Wysokiej jakości obserwacje z wielu różnych stacji badawczych są dostępne od początku tzw. ery kosmicznej (1957). Słońce ma przy tym około 11-letni cykl aktywności, podczas którego burze i rozbłyski pojawiają się z różną częstotliwością i intensywnością, ale te dane, które zostały jak dotąd dokładnie zbadane, obejmują tylko pięć niedawnych cykli aktywności słonecznej.

Jeśli chcemy więc lepiej oszacować prawdopodobieństwo przyszłego wystąpienia największych burz w kolejnych cyklach słonecznych, musimy bardziej cofnąć się w czasie. Badany teraz indeks geomagnetyczny pochodzi z dwóch stacji, zlokalizowanych na przeciwległych krańcach naszej planety – w Wielkiej Brytanii i Australii. Pozwala to na wyeliminowanie efektu tzw. własnego pola tła Ziemi. To podejście pozwala na spojrzenie wstecz na aż 14 poprzednich cykli słonecznych (150 lat), ale przy dosyć słabej rozdzielczości.

Korzystając ze średnich rocznych dla kilku najwyższych procentów wartości tego wskaźnika, naukowcy odkryli jednak, że silna super-burza wystąpiła w 42 latach na 150 (czyli w 28% tych lat), podczas gdy naprawdę wielka super-burza pojawiała się w 6 latach na 150 (4%, raz na 25 lat). Na przykład burza z roku 1989, która spowodowała poważne braki w dostawach energii elektrycznej w Quebecu, była taką wielką burzą. W 2012 roku potężny koronalny wyrzut masy ze Słońca „o włos” minął Ziemię i poleciał dalej w innym kierunku. Dane satelitarne pokazały jednak, że gdyby faktycznie uderzył w Ziemię, spowodowałby podobnie silną i groźną w skutkach burzę.

Pogoda kosmiczna została uwzględniona w krajowym rejestrze ryzyka w Wielkiej Brytanii w 2012 roku, po czym dane te zaktualizowano w roku 2017. Zalecono wówczas większe nakłady na monitorowanie zagrożenia. Obecnie celem władz tego kraju jest prognozowanie burz magnetycznych i opracowanie lepszych strategii łagodzenia ich następstw.

Czytaj więcej: