Întru conturarea unei firești culturi solare, azi am mai adaptat un articol din engleză ce își propune să ne zugrăvească o minimală imagine despre emisiile de masă coronală/coronal mass ejections . Sursa articolului este aici, iar autorul este Daisy Dobrijevici. El a fost publicat pe 26 mai 2022 pe situl space.com

Norii colosali de plasmă (vezi imaginea de sus) pot avaria considerabil rețelele electrice și sateliții, dar pot declanșa și apariția unor uimitoare aurore.

Emisiile de masă coronală (CME) reprezintă eliminări mari de plasmă și câmp magnetic din atmosfera soarelui – corona.

În comparație cu erupțiile solare – explozii de radiații electromagnetice ce călătoresc cu viteza luminii, ajungând pe Pământ în puțin peste 8 minute – CME-urile călătoresc într-un ritm mai lejer. La cele mai mari viteze de aproape 1.900 mile pe secundă (3.000 de kilometri pe secundă), CME-urile pot ajunge pe Pământ în aproximativ 15 până la 18 ore, în timp ce CME-urile mai lente ce călătoresc cu aproximativ 155 mile/s (250 km/s) pot dura câteva zile pentru a atinge Pământul, conform Centrului de predicție a vremii spațiale al Administrației Naționale pentru Oceane și Atmosfere  (NOAA).

Timpul mai lent de călătorie a CME-urilor ne este de folos, deoarece ne oferă mai mult timp pentru a ne pregăti pentru impactul lor. CME-urile pot avaria puternic rețelele electrice, rețelele de telecomunicații și sateliții în orbită și pot expune astronauții la doze periculoase de radiații. În schimb, CME-urile sunt un vizitator binevenit pentru observatorii cerului din întreaga lume, deoarece pot declanșa apariția unori impresionante aurore ce sunt vizibile la latitudini dincolo de intervalul lor polar „normal”.

Cum se formează CME-urile?

CME-urile se formează în mod similar cu erupțiile solare – un rezultat al împletirii și realinierii câmpului magnetic al soarelui, cunoscută sub numele de reconexiune magnetică, conform NOAA. Când liniile de câmp magnetic „se împletesc”, ele produc câmpuri magnetice locale puternice ce pot străpunge suprafața soarelui în regiunile active, generând ulterior CME.

CME-urile se creează de obicei în jurul grupurilor de pete solare și sunt adesea însoțite de o erupție solară, deși cele două nu apar întotdeauna în tandem. De fapt, oamenii de știință încă nu sunt pe deplin siguri de modul în care cele două evenimente sunt legate și, potrivit Centrului pentru Educație științifică al Corporației Universității pentru Cercetare Atmosferică (UCAR), CME-urile – cum ar fi erupțiile solare – sunt cele mai frecvente în timpul maximului solar, un ciclu de 11 ani al soarelui când el este cel mai activ. După ce CME-urile sunt eliberate, acestea se măresc în dimensiune pe măsură ce se îndepărtează de soare.

“CME-urile mai mari pot atinge o dimensiune ce cuprinde aproape un sfert din spațiul dintre Pământ și Soare până când ajung pe planeta noastră”, a spus NOAA într-un comunicat.

Dacă un CME este suficient de mare și călătorește mai repede decât vântul solar, acesta generează o undă de șoc prin care particulele încărcate accelerate călătoresc înaintea CME, perturbând și mai mult condițiile meteorologice spațiale și intensificând furtunile geomagnetice conform NOAA.

Efectele CME-urilor pe Pământ

Aurorele se formează atunci când perturbări din câmpul magnetic al Pământului conduc ionii în jos spre polii Pământului, unde se ciocnesc cu atomii de oxigen și azot din atmosfera Pământului, creând spectacole de aurore strălucitoare în jurul regiunilor polare. În emisfera nordică, fenomenul se numește luminile nordului (aurora boreală), în timp ce în emisfera sudică, se numește luminile sudului (aurora australă).

De obicei, aceste fenomene spectaculoase sunt limitate la regiunile polare, dar în timpul perturbărilor magnetice mari – declanșate de un CME – aurorele pot fi văzute la latitudini mult mai mici decât sunt observate în mod normal conform ESA.

În 1859, Evenimentul Carrington – o furtună solară colosală declanșată de un CME – a dus la apariția de aurore observate în apropierea latitudinilor tropicale peste Cuba, Bahamas, Jamaica, El Salvador și Hawaii, potrivit NASA Science.

Acestea fiind spuse, CME-urile nu declanșează întotdeauna apariția de aurore extraordinare, gradul de perturbare magnetică de la un CME depinde de câmpul magnetic al CME și de cel al Pământului. Dacă câmpul magnetic al CME este aliniat cu cel al Pământului, îndreptat de la sud la nord, CME va trece lăsând puține urme. Cu toate acestea, dacă CME este aliniat în direcția opusă, poate provoca reorganizarea câmpului magnetic al Pământului, declanșând impresionante străluciri cerești sub forma aurorelor.

Defecțiuni tehnologice

CME-urile mari pot cauza defecțiuni tehnologice ce pot fi deosebit de problematice pentru societatea noastră modernă.

Evenimentul Carrington din 1859 a cauzat defecțiuni ale sistemului telegrafic la nivel mondial. Potrivit History.com  au existat chiar rapoarte despre operatori ce au fost atinși de șocuri electrice și scântei provenite din aparatele telegrafice, în unele cazuri hârtia din birouri luând foc. În 1989, un CME a însoțit o erupție solară ce a lovit Pământul, cufundând întreaga provincie Quebec, Canada, într-o pană de curent ce a durat 12 ore, potrivit unei declarații NASA. Evenimentul a cauzat companiei de utilități Hydro-Quebec daune de cel puțin 10 milioane de dolari.

Dar cum provoacă CME-urile toată această întrerupere?

CME-urile pot provoca, de asemenea, supratensiuni ale curenților electrici care supraîncărcă rețelele electrice provocând întreruperi de curent pe scară largă. De asemenea, conform NASA, CME-urile pot impacta câmpul magnetic al Pământului, ceea ce e posibil să afecteze transmisiile radio și să crească undele radio în ionosfera Pământului.

Sistemele GPS sunt deosebit de vulnerabile la perturbările din ionosferă și se știe că coordonatele GPS oscilează zeci de metri în timpul unui eveniment CME. Perturbarea are loc deoarece GPS-ul folosește semnale radio pentru a transmite informații între un satelit și un receptor de la sol. Semnalul radio trece prin stratul de ionosferă ce conține plasmă încărcată ce curbează calea semnalului GPS într-un mod similar în care o lentilă curbează lumina, conform Centrului de predicție a vremii spațiale de la NOAA. În mod normal, sistemele GPS pot compensa această îndoire a semnalului radio, lăsând neafectată acuratețea GPS-ului. Cu toate acestea, în timpul unui eveniment CME, ionosfera poate fi atât de grav perturbată încât modelele GPS nu pot urmări astfel de modificări, iar receptorii nu mai pot calcula o poziție precisă.

Efectele CME in spațiu

Cum afectează CME-urile sateliții?

Sateliții ce orbitează Pământul sunt vulnerabili la CME, în special cei pe orbite geosincrone înalte – unde se găsesc majoritatea sateliților de comunicații, potrivit NASA Goddard Space Flight Center. Când un CME declanșează o furtună geomagnetică, sateliții pot fi loviți de un curent mare descărcat într-un satelit sau deteriorați atunci când particulele de mare energie pătrund într-un satelit. Ca atare, anumiți sateliți vulnerabili pot fi plasați strategic pentru a preveni deteriorarea electronicelor.

O lovitură directă a unei furtuni geomagnetice colosale precum cea observată în 1859 – Evenimentul Carrington – ar putea avea un impact puternic asupra flotei noastre de sateliti, conform unei cercetării descrise  într-o declarație NASA.

„O furtună solar,ă în cel mai rău caz, ar putea avea un impact economic similar cu un uragan de categoria 5 sau un tsunami”, a spus dr. Sten Odenwald de la Centrul de zbor spațial Goddard al NASA, Greenbelt, Maryland.

„Există peste 900 de sateliți funcționali cu o valoare de înlocuire estimată de la 170 de miliarde de dolari până la 230 de miliarde de dolari, susținând o industrie de 90 de miliarde de dolari pe an. Un scenariu a simulat o „superfurtună” ce costă până la 70 de miliarde de dolari, sumă ce cumulează sateliți distruși, pierderi de joburi și de venituri obținute din profit.”

SpaceX a suferit pe propia-i piele daunele pe care vremea spațială le poate face atunci când o furtună geomagnetică a distrus până la 40 de sateliți Starlink în valoare de peste 50 de milioane de dolari, în februarie 2022.

Pot CME-urile să afecteze astronauții?

Pe orbita joasă a Pământului, astronauții primesc doze mai mari de radiații decât noi pe Pământ, dar sunt încă protejați în mare parte de magnetosferă, conform unei declarații  NASA.

Adevăratul pericol pentru astronauți vine dacă se îndepărtează de siguranța magnetosferei, de exemplu, pentru a explora suprafața Lunii sau Marte. La o astfel de expediție – în afara „scuturilor de protecție” ale Pământului – ei sunt vulnerabili la evenimente meteorologice spațiale periculoase, cum ar fi CME. Potrivit NASA, dacă o undă de șoc condusă de CME ar lovi un astronaut nepregătit care explorează suprafața lunară sau marțiană, acesta ar fi lovit de radiații echivalente a 300.000 de radiografii cu raze X simultane. Acest lucru ar avea consecințe letale, deoarece ar fi nevoie de doar 45.000 de radiografii simultane pentru a te ucide.

Cum putem prezice CME

Vremea solară poate avea consecințe costisitoare drastice, prin urmare, este important să investim în monitorizarea și predicțiile asupra unor astfel de evenimente întru înțelegerea lor.

Din fericire pentru noi, CME-urilor durează câteva ore, uneori zile, pentru a ajunge pe Pământ. Acest lucru ne dă timp să ne pregătim pentru sosirea lor.

Diverse organizații supraveghează cu atenție soarele și raportează orice modificări ale caracteristicilor suprafeței ce ar putea cauza o eliberare de CME, cum ar fi o creștere a activității și erupțiilor solare.   Dacă este detectată o erupție solară puternică de clasă M sau X, este probabil ca aceasta să fie însoțită de un CME, dar nu întotdeauna, potrivit SpaceWeatherLive.com.

Meteorologii SWPC folosesc diverși parametri – dimensiune, viteză și direcție – deduși din imaginile coronografe ale sateliților orbitali pentru a determina probabilitatea ca un CME să lovească Pământul.

Un coronagraf este un instrument specializat folosit pentru a bloca lumina soarelui, astfel încât oamenii de știință să poată observa stratul cel mai exterior – coroana. Imită fenomenul natural al unei eclipse de soare când umbra lunii acoperă centrul luminos, permițând observarea coroanei.

Potrivit NOAA, meteorologii spațiali folosesc în principal coronagraful NASA și al Observatorului Solar și Heliosferic (SOHO) al Observatorului Solar și Heliosferic (LASCO) pentru a analiza CME și a determina probabilitatea unui impact pe Pământ.

În fruntea detectării CME se află satelitul Observatorul climatic al spațiului profund (DSCOVR), ce este staționat în primul punct Lagrange – L1 – între Pământ și Soare, la aproximativ 1 milion de mile (1,6 milioane de km) de Pământ.

DSCOVR monitorizează orice modificare a intensității câmpului magnetic interplanetar (IMF) și a vitezei vântului solar, ce sunt vitale pentru acuratețea și receptivitatea alertelor și prognozelor meteorologice spațiale ale NOAA.

Din locul său de parcare de la L1, satelitul DSCOVR poate furniza între 15 și 60 de minute de avertizare avansată înainte ca un CME să ajungă pe Pământ. Când este detectat un CME legat de Pământ, SWPC alertează grupurile vulnerabile, cum ar fi companiile de energie, companiile de sateliți și companiile aeriene să ia măsurile corespunzătoare. Cu o avertizare avansată, companiile de utilități pot redirecționa sarcinile de energie pentru a proteja rețelele de supraîncărcare atunci când CME lovește, sateliții pot fi plasați în modul „sigur” și avioanele pot fi redirecționate.

Misiunea Vigil a ESA  speră să adauge un alt aliat în protejarea Pământului până la mijlocul deceniului în curs, potrivit ESA. Vigil va monitoriza soarele de pe Lagrange 5, la aproximativ 93 de milioane de mile (150 de milioane de kilometri) de Pământ. Nava spațială va fi poziționată astfel încât să poată avea un ochi către soare. EL va monitoriza condițiile solare înainte ca acestea să întâlnească Pământul, în încercarea de a ne avertiza în avans cu privire la o posibilă activitate solară periculoasă.

Resurse suplimentare.

Dacă sunteți interesați să citiți mai multe despre ce impact ar putea avea erupțiile solare mari și CME-urile asupra astronauților de pe Lună, consultați acest articol de la NASA. Explorați efectele vremii spațiale energizate și pericolele călătoriilor în spațiu cu Universitatea Tufts.

Dacă Vreți să fiți cu ochii pe nivelurile actuale de activitate geomagnetică, British Geological Survey  vă sprijină în acest sens și vă puteți înscrie aici și pentru a primi  e-mailurile de alertă ale perturbațiilor geomagnetice.