Kilka dni temu Słońce dało prawdziwego czadu. Nasza gwiazda zaczęła groźnie iskrzyć emitując rozbłyski najsilniejszej klasy, a wśród nich wyrzut X9.3 – największy od dwunastu lat. Gdy piszę te słowa, rozpędzone cząstki zapewne uderzają z impetem w ziemską atmosferę. To dobry moment aby napisać co nieco na temat tego typu kosmicznych zdarzeń.

1. Słońce miewa “te dni”

Cykle słoneczne

Przez całe tysiąc­le­cia Słońce darzono dosłow­nie boską czcią. Z kultem solarnym kore­spon­do­wała wizja ośle­pia­ją­cej i nie­ska­zi­tel­nej tarczy sło­necz­nej. Nic dziwnego, że aż do XVII wieku nie podej­rze­wano, iż dawca ciepła i światła może skrywać choćby deli­katne nie­do­sko­na­ło­ści lub ulegać jakim­kol­wiek wahaniom. Wtedy to szo­ku­ją­cego odkrycia dokonał słynny Gali­le­usz, który za pomocą swojej lunety, ośmielił się bliżej poznać powierzch­nię Gwiazdy Dziennej. Włoch odno­to­wał ist­nie­nie na świe­tli­stej powierzchni ciemnych, dyna­micz­nych obszarów zagad­ko­wego pocho­dze­nia, wska­zu­ją­cych ponad wszelką wąt­pli­wość, iż sło­neczna pogoda jest nie mniej zmienna niż ta na Ziemi.

Jak zapewne dosko­nale wiesz, czarne ślady opisane przez Gali­le­usza noszą obecnie nazwę plam sło­necz­nych i stanowią wyjąt­kowo zimne regiony naszej gwiazdy. “Zimno” w tym przy­padku, oznacza 4,5 do 5 tysięcy stopni – niby sporo, ale wciąż o około tysiąc stopni mniej od prze­cięt­nej tem­pe­ra­tury helios­fery.

A co mają plamy do roz­bły­sków? One jako pierwsze uświa­do­miły nam, że nawet tak pewny i stabilny obiekt jak Słońce, miewa swoje humorki i w momen­tach wyjąt­ko­wego roz­draż­nie­nia, może narobić nie­ma­łych szkód. I o ile same plamy więk­szego wrażenia na nikim nie robią, o tyle ich liczba i poło­że­nie, pozwa­lają na pomiar aktu­al­nego tem­pe­ra­mentu naszej gwiazdy. Już XIX-wieczni astro­no­mo­wie, jak Heinrich Schwabe i Rudolf Wolf, wpadli na pomysł, aby przez zli­cza­nie plam roz­ry­so­wać wia­ry­godny wykres aktyw­no­ści sło­necz­nej. Nie musiało minąć wiele czasu aby uczeni pojęli, że opa­la­jąca naszą planetę gwiazda, wykazuje nie­sły­chaną regu­lar­ność, z wyraź­nymi 11-letnimi cyklami. Oczy­wi­ście dzięki znacznej poprawie sprzętu i metod obser­wa­cji, jesteśmy dziś jeszcze mądrzejsi. Wiemy m.in., że plamy łączą się ze zmianami w polu magne­tycz­nym Słońca oraz udało nam się stworzyć dość dokładny model prze­biegu całego cyklu, roz­po­czy­na­ją­cego się od powsta­wa­nia plam w oko­li­cach sło­necz­nych “zwrot­ni­ków”, a koń­czą­cego na ich prze­su­nię­ciu i zin­ten­sy­fi­ko­wa­niu na sze­ro­ko­ści równika. Właśnie te 11-letnie okresy nazna­czone zwięk­sza­niem liczby plam, zwia­stują nadej­ście wyrzutów koro­nal­nych, wzmoc­nie­nie wiatru sło­necz­nego oraz nasi­le­nie roz­bły­sków. Nie trzeba wielkiej wyobraźni aby dostrzec, że obser­wo­wana sumien­ność Słońca wymier­nie zwiększa nasze szanse na prze­wi­dy­wa­nie kosmicz­nych nie­bez­pie­czeństw i zabez­pie­cze­nie się przed nimi.

2. Rozbłyski są znacznie wolniejsze od światła

Magnetosfera chroni nas przez wiatrem słonecznym
Tak magne­tos­fera chroni nas przed aktyw­no­ścią Słońca.

W sieci sporo osób wyraziło zdzi­wie­nie, że NASA jest w stanie nawet z kil­ku­dnio­wym wyprze­dze­niem wszcząć alarm związany z aktyw­no­ścią Słońca. Podej­rze­wam, że to kwestia mylnego utoż­sa­mia­nia roz­bły­sku sło­necz­nego wyłącz­nie z błyskiem światła. Gdyby chodziło o jakąś formę pro­mie­nio­wa­nia elek­tro­ma­gne­tycz­nego, rze­czy­wi­ście astro­no­mo­wie mieliby związane ręce. Samo światło potrze­buje dokład­nie ośmiu minut aby dotrzeć ze Słońca do Ziemi i żaden foton, ani żadna inna cząstka nie może trafić do ziem­skich odbior­ni­ków szybciej. Sęk w tym, że nasza dro­go­cenna gwiazda, nie­ustan­nie sypie całą gamą drobin o masie różnej od zera, a zatem wol­niej­szych od światła. Są wśród nich elek­trony, protony jak również jądra helu (czyli cząstki alfa), mknące przez prze­strzeń z pręd­ko­ścią od 400 do ponad 2 tys. km/s. To oczy­wi­ście pręd­ko­ści setki razy większe od naj­szyb­szych pocisków i pojazdów zbu­do­wa­nych przez czło­wieka (Voyager 1 opuszcza Układ Sło­neczny w tempie 17 km/s), ale sta­no­wiące mniej niż ułamek procenta pręd­ko­ści światła. 

Pamiętaj, że od centrum Układu dzieli nas słuszny dystans 150 milionów kilo­me­trów. O ile dla pro­mie­nia światła to zaledwie kilka minut drogi, o tyle oderwany od Słońca strumień plazmy, potrze­buje nawet kil­ku­dzie­się­ciu godzin aby nas dosię­gnąć. Oznacza to, że zazwy­czaj mamy dość czasu aby przed­się­wziąć jakie­kol­wiek kroki zaradcze.

3. Monitorujemy słoneczną pogodę

Rozbłysk słoneczny z 2003 roku
Rozbłysk z 2003 roku uchwy­cony przez LASCO.

Cały Układ Sło­neczny nie­ustan­nie prze­wiewa lekka bryza mknących przez prze­strzeń cząstek ele­men­tar­nych. Rozbłysk w tej meta­fo­rze równa się nadej­ściu kosmicz­nego sztormu, i podobnie jak w przy­padku morskiej nawał­nicy – wolimy się do niego przy­go­to­wać. W tym celu, niemal od początku ery kosmicz­nej, dosko­na­limy się w prze­wi­dy­wa­niu tzw. pogody kosmicz­nej. Prognozy stawiane przez “astro­me­te­oro­lo­gów” mają kapi­talne zna­cze­nie, które w następ­nych dekadach będzie jeszcze rosło.

Współ­cze­śnie funk­cjo­nuje cały szereg insty­tu­cji, placówek i urządzeń mających za zadanie moni­to­ro­wać stan Słońca i wyła­py­wać wszelkie odchy­le­nia od normy. Wspomnę cho­ciażby wspólną ame­ry­kań­sko-euro­pej­ską sondę SOHO, wystrze­loną w prze­strzeń w 1995 roku. Wśród jej dwunastu pod­ze­spo­łów znajduje się Sze­ro­ko­kątny Koro­no­graf Spek­tro­sko­powy LASCO. Koro­no­grafy, jak wskazuje nazwa, służą do badania korony sło­necz­nej, a tym samym umoż­li­wiają bez­po­śred­nie dostrze­że­nie koro­nal­nych wyrzutów masy, towa­rzy­szą­cych naj­po­tęż­niej­szym roz­bły­skom. Sonda SOHO ma tę przewagę nad podob­nymi urzą­dze­niami, że została umiej­sco­wiona w punkcie libra­cyj­nym, pomiędzy Ziemią a Słońcem. Dzięki temu roz­wią­za­niu, koro­no­graf moni­to­ruje naszą gwiazdę bez przerwy. Jeśli chcesz, możesz samo­dziel­nie zobaczyć efekty pracy LASCO na stronie NASA, gdzie znaj­dziesz aktu­ali­zo­waną co kil­ka­na­ście minut foto­gra­fię korony solarnej.

Innym ciekawym instru­men­tem jest sonda DSCOVR należąca do NOAA (tej samej agencji, która zajmuje się m.in. kwestią glo­bal­nego ocie­ple­nia), wystrze­lona na pokła­dzie Falcona w 2015 roku. DSCOVR leży w podobnym miejscu co dwa­dzie­ścia lat starsza SOHO, ale została dedy­ko­wana niemal wyłącz­nie moni­to­ro­wa­niu pogody kosmicz­nej oraz stanu ziem­skiej magne­tos­fery.

4. Utrudniają wyprawy kosmiczne

Roz­bły­ski, jak i cała wesoła twór­czość naszej gwiazdy, pozo­stają jednym z głównych czyn­ni­ków stu­dzą­cych ludzkie marzenia o kosmicz­nych wojażach. Mało kto zdaje sobie sprawę, ile szczę­ścia mieli uczest­nicy księ­ży­co­wego programu Apollo. Przed­ostat­nia edycja projektu miała miejsce w kwietniu 1972 roku, nato­miast ostatnia – Apollo 17 – w grudniu. Pomiędzy nimi, latem 1972 roku miał miejsce jeden z naj­więk­szych roz­bły­sków sło­necz­nych tamtej dekady. Każdy astro­nauta, który w tym momencie znaj­do­wałby się poza ochron­nym płasz­czem ziem­skiej magne­tos­fery, otrzy­małby dawkę ponad 4 siwertów. To dużo. O wiele, wiele więcej niż dawka śmier­telna. Równie dobrze mógłby włożyć głowę do tunelu aktyw­nego akce­le­ra­tora cząstek ele­men­tar­nych i liczyć na prze­ży­cie (choć podobno pewien fizyk prze­trwał taką przygodę…).

Kwestia, która była zaledwie nie­do­god­no­ścią w latach 70., w per­spek­ty­wie pla­no­wa­nej wyprawy na Marsa urasta do rangi pod­sta­wo­wego problemu. Żadna z misji księ­ży­co­wych nie trwała dłużej niż kil­ka­na­ście dni, więc mogliśmy liczyć, że Słońce akurat nie wystrzeli. W przy­padku wie­lo­mie­sięcz­nej podróży na Marsa sprawy mają się zupełnie inaczej: wręcz musimy brać w rachubę wysta­wie­nie załogi nawet na kilka roz­bły­sków w czasie drogi jak i samego pobytu na Marsie. Entu­zja­ści podróży na Czerwoną Planetę prze­ko­nują, że uda się prze­zwy­cię­żyć tę trudność przez odpo­wied­nie pomiesz­cze­nia ochronne, w których astro­nauci będą się kryć w chwili zagro­że­nia. Oznacza to jednak potrzebę nie­ustan­nego kon­tro­lo­wa­nia kondycji Słońca i stwo­rze­nie spraw­nego systemu alar­mo­wego. Jaka­kol­wiek omyłka lub prze­ocze­nie będzie rów­no­znaczne ze stratą załogi.

5. Mogą nas wykończyć

Rozbłyski słoneczne są śmiertelnie groźne

To nie jest przesada, ani wydumana apo­ka­lip­tyczna wizja. Możemy mieć farta i unikać ude­rze­nia jakiegoś dorod­nego mete­orytu przez całe tysiąc­le­cia, ale nie powin­ni­śmy liczyć na podobny uśmiech fortuny w kwestii Słońca. Teo­re­tycz­nie nie jest tak źle: roz­bły­ski raczej nie zagra­żają życiu na Ziemi i nie musimy trapić się zbie­ra­niem zapasów i szu­ka­niem pod­ziem­nych schronów. Wła­ści­wie ucierpi “tylko” nasza elek­tro­nika. Padną satelity, sieci komór­kowe, internet, niektóre linie ener­ge­tyczne i co bardziej deli­katne sprzęty. 

Nie­wy­klu­czone, że sły­sza­łeś o rekor­do­wej burzy sło­necz­nej z 1859 roku, zwanej burzą Car­ring­tona. Chciał­bym jej poświę­cić osobny wpis, ale już teraz przy­po­mnę, że wyda­rze­nie sprzed 150 lat było tak silne, że zorze polarne mogli podzi­wiać miesz­kańcy Ameryki Łaciń­skiej, zaś z linii tele­gra­ficz­nych dosłow­nie wyska­ki­wały iskry. Rzecz jasna, dla ówcze­snych wszyst­kie te anomalie nie były niczym więcej niż tylko przy­rod­ni­czą cie­ka­wostką. Dziś jednak, taki sam rozbłysk przy­niósłby kata­strofę. O wiele słabsza burza sło­neczna z roku 1989 dopro­wa­dziła do awarii trans­for­ma­to­rów w Quebecu, para­li­żu­jąc tam­tej­szą sieć ener­ge­tyczną, a także uszko­dziła systemy infor­ma­tyczne giełdy w Toronto. Naj­bar­dziej przy­gnę­bia­jący jest jednak fakt, że naszą gwiazdę stać na wiele więcej. Poza krótkimi 11-letnimi cyklami, daje się również wyróżnić bardziej dłu­go­fa­lowe okresy wzrostu aktyw­no­ści Słońca, którym mogą towa­rzy­szyć super-roz­bły­ski. Astro­no­mo­wie nie mają tu niestety zbyt wiele danych, jako, że w czasach przed­in­du­strial­nych takie wyda­rze­nia siłą rzeczy prze­cho­dziły niemal bez echa (opieramy się tu głównie na ana­lo­gicz­nych zacho­wa­niach innych gwiazd). Nie zmienia to faktu, że nawet prze­ciętne roz­bły­ski mogą narobić sporo zamie­sza­nia, zwłasz­cza w cyber­ne­tycz­nych spo­łe­czeń­stwach uza­leż­nio­nych od energii i komu­ni­ka­cji. Zwo­len­nicy naj­czar­niej­szych sce­na­riu­szy wróżą następ­nym poko­le­niom regu­larne okresy chaosu.

Literatura uzupełniająca:
F. Hsia-San Shu, Galaktyki, gwiazdy, życie. Fizyka Wszechświata, przeł. S. Bajtlik, Warszawa 2003;
A. Branicki, Na własne oczy, Warszawa 2016;
R. Zubrin, R. Wagner, Czas Marsa. Dlaczego i w jaki sposób musimy skolonizować Czerwoną Planetę, przeł. L. Kallas, Warszawa 1997; 
S. Lewin, Sun Unleashes Strongest Solar Flare of Past Decade, [online: https://www.scientificamerican.com/article/sun-unleashes-strongest-solar-flare-of-past-decade/];
L. Lovett, What If the Biggest Solar Storm on Record Happened Today?, [online: http://news.nationalgeographic.com/news/2011/03/110302-solar-flares-sun-storms-earth-danger-carrington-event-science/].