To odkrycie ma kluczowe znaczenie dla ochrony technologii satelitarnych, systemów GPS i infrastruktury komunikacyjnej, które są szczególnie wrażliwe na zaburzenia pogody kosmicznej.
Czym jest superburza geomagnetyczna?
Superburze to skrajne zjawiska związane z aktywnością Słońca. Powstają, gdy nasza gwiazda wyrzuca miliardy ton naładowanych cząstek w kierunku Ziemi. Występują rzadko — raz na 20–25 lat — ale ich wpływ na technologię i życie na Ziemi może być znaczący.
W dniach 10–11 maja 2024 r. do Ziemi dotarła najsilniejsza superburza od dwóch dekad. Wywołała ona widowiskowe zorze polarne na całym świecie, jednak w górnych warstwach atmosfery doszło do zmian znacznie mniej widowiskowych, ale znacznie bardziej niepokojących.
Arase uchwycił moment, którego nikt wcześniej nie widział
Satelita Arase, należący do japońskiej agencji JAXA, krąży w obrębie ziemskiej plazmosfery i mierzy fale plazmowe oraz pola magnetyczne. Podczas superburzy znalazł się w idealnym miejscu, aby udokumentować zjawisko, które wcześniej nie było obserwowane tak dokładnie.
To właśnie Arase dostarczył pierwszych w historii ciągłych i bezpośrednich danych pokazujących, że:
- granica plazmosfery przesunęła się z 44 000 km
- do zaledwie 9 600 km nad Ziemią,
- proces kompresji trwał około 9 godzin,
- regeneracja warstwy zajęła ponad 4 dni — najdłużej od początku pomiarów w 2017 r.
Dr Atsuki Shinbori, główny autor badania, wyjaśnia: „Plazmosfera skurczyła się dramatycznie, a jej odbudowa była najwolniejsza, jaką kiedykolwiek zaobserwowaliśmy. To zjawisko ma bezpośredni wpływ na działanie systemów GPS i satelitów”.
Superburza geomagnetyczna. Co dokładnie się stało?
1. Gwałtowne ściśnięcie plazmosfery
Burza geomagnetyczna dostarczyła ogromną ilość energii do magnetosfery Ziemi, powodując jej spłaszczenie i ściskanie. Plazmosfera — złożona z naładowanych cząstek pochodzących głównie z jonosfery — została „ściśnięta” jak balon uderzony silnym podmuchem.
2. Zorze przesunięte ku równikowi
Kompresja pola magnetycznego pozwoliła cząstkom słonecznym dotrzeć do obszarów, które zwykle są wolne od tego typu aktywności. Dlatego zorze polarne pojawiły się w Japonii, w Meksyku, w południowej Europie. Był to jednoznaczny dowód na ekstremalną skalę burzy.
3. Negatywna burza opóźniła odbudowę plazmosfery
Po ustąpieniu burzy plazmosfera powinna napełnić się cząstkami z jonosfery w ciągu 1–2 dni. Tym razem odbudowa trwała ponad 4 dni. Przyczyną była tzw. burza negatywna — zjawisko, w którym intensywne nagrzanie górnych warstw atmosfery zmienia ich chemiczny skład, drastycznie zmniejszając liczbę jonów tlenu i wodoru. To właśnie te cząstki są niezbędne do odbudowy plazmosfery.
Dr Shinbori dodaje: „Burza negatywna odcięła dopływ cząstek. Po raz pierwszy udało się jasno wykazać, jak silnie wpływa to na regenerację plazmosfery”.
Dlaczego to odkrycie jest ważne?
Podczas majowej burzy niektóre satelity doznały usterek elektrycznych, sygnały GPS uległy zakłóceniom, a komunikacja radiowa została osłabiona.
Dla operatorów satelitów i służb odpowiedzialnych za infrastrukturę kosmiczną najważniejsza jest informacja, jak długo trwa powrót Ziemi do bezpiecznego stanu po takim zdarzeniu. Badania pokazują, że skutki superburzy mogą utrzymywać się przez wiele dni, nawet gdy zjawisko optycznie — jak zorze — już minęło.
Nowe spojrzenie na prognozy pogody kosmicznej
Zrozumienie, jak plazmosfera reaguje na ekstremalne burze słoneczne, pomoże poprawić prognozy pogody kosmicznej, oraz lepiej chronić satelity i sieci komunikacyjne. Superburza Gannon stała się więc jednym z najważniejszych eksperymentów naturalnych ostatnich dekad — a dane z Arase pozwolą lepiej chronić Ziemię przed kosmicznymi zagrożeniami.
Źródło: Nagoya University
