Wbrew temu, co się powszechnie uważa, Słońce nie zawsze świeci tak samo. Co 11 lat robi się wyjątkowo aktywne: wysyła w przestrzeń kosmiczną olbrzymie ilości promieniowania ultrafioletowego i rentgenowskiego oraz wyrzuca miliardy ton materii. Zjawiska te mają wpływ na nasze codzienne życie: powodują problemy z łącznością radiową, zaburzenia ruchu części satelitów. Wywołane przez Słońce burze magnetyczne mogą być przyczyną przerw w dostawie prądu i uszkodzeń linii energetycznych. Choć niektórym konsekwencjom słonecznych kaprysów nie umiemy na razie zaradzić, wiadomość o nadchodzących zaburzeniach pozwala uniknąć strat. Jak jednak przewidzieć zachowanie naszej najbliższej gwiazdy?

Można wysłać w kosmos sondę taką jak Hinode ("Świt"), która będzie prowadzić nieustannie obserwacje Słońca. I na ich podstawie stworzyć "słoneczną prognozę". Dzisiejszy numer "Science" zamieszcza serię dziesięciu artykułów autorstwa badaczy z Japonii, Europy i Stanów Zjednoczonych, które opisują wyniki pomiarów dostarczonych przez tego satelitę.

Hinode zarejestrowała na przykład fale Alfvena w słonecznej koronie (ostatniej zewnętrznej warstwie Słońca). To skomplikowane drgania jonów i pola magnetycznego, których istnienie przewidział szwedzki badacz Hannes Alfven, za co w 1970 roku został nagrodzony Nagrodą Nobla. Choć już wcześniej pojawiły się doniesienia o ich obserwacji za pomocą urządzeń naziemnego National Solar Observatory, teraz istnienie tych fal zostało definitywnie potwierdzone - czytamy w DZIENNIKU.

Jak się okazuje, to właśnie fale Alfvena mogą ogrzewać koronę słoneczną do ekstremalnej temperatury ponad miliona stopni Celsjusza. Związana z tymi falami energia jest bowiem wystarczająca do podgrzania korony i przyśpieszenia wiatru słonecznego. Hinode obserwowała też wiele rozbłysków rentgenowskich, które tworzyły się, gdy zapętlone linie pola magnetycznego o przeciwnych kierunkach zderzały się i ginęły, uwalniając energię. Uczeni są przekonani, że zrozumienie natury tych małych wybuchów pozwoli przewidywać powstawanie dużych, tzw. koronalnych wyrzutów masy, których spodziewamy się w maksimum słonecznej aktywności. Uwalniają one energię tysiąckrotnie większą i wyrzucają gaz z prędkością niemal 10 mln km/h tak, że do Ziemi dociera on w ciągu zaledwie 15 godzin.

To właśnie na skutek tych wybuchów dochodzi do awarii sieci energetycznych i telekomunikacyjnych. Jak oceniają ekonomiści, trafna prognoza kosmicznej pogody, która umożliwia zastosowanie dodatkowych środków bezpieczeństwa, oszczędzi tylko amerykańskim producentom energii o kilkaset milionów dolarów rocznie.

Najbliższe maksimum aktywności Słońca przewiduje się na rok 2011 - 2012, a niektórzy badacze uważają, że będzie miało ono wyjątkowo dramatyczny przebieg. Jednak dzięki badaniom Hinode oraz innych tego typu sond erupcje słoneczne da się zapewne zrozumieć i przewidzieć.

Słońce powoduje przerwy w dostawie prądu

Agnieszka Szymczak: W jaki sposób Słońce może wpływać na zwykłego Kowalskiego ?

Prof. dr hab. Paweł Rudawy: Aktywność tej gwiazdy jest jednym z kluczowych czynników kształtujących zarówno długo- jak i krótkookresowe zmiany różnych czynników na Ziemi: klimatycznych, geofizycznych. Ma też wpływ na nasze zdrowie, wegetację roślin, a nawet na całe cywilizacje. W okresie ostatnich 11 tys. lat miało miejsce 27 wielkich minimów oraz 19 wielkich aktiwów słonecznych. Z minimami są skorelowane okresy ochłodzenia klimatu na Ziemi. Na przykład podczas słynnego minimum Maudera (ok. 1640 - 1720 r.) zamarzał Bałtyk. Natomiast w XI - XII wieku, w okresie wielkiego maksimum aktywności słonecznej, było wyjątkowo ciepło. To właśnie wtedy Wikingowie zasiedlili Grenlandię i nazwali ją "zieloną krainą", a w okolicach Wrocławia rosła winorośl. Potem klimat się zmienił – ok. 1300 roku znów nastąpiło minimum, a następne przypadło ok. 1470 roku, kiedy to grenlandzcy Wikingowie nie wytrzymali ochłodzenia klimatu - ich osady opustoszały.

Czy możemy sami zobaczyć, w jaki sposób aktywność Słońca wpływa na przyrodę

Wystarczy pójść do lasu i przykucnąć przy ściętym drzewie. Na słojach widać, że zmieniają one swoją grubość - i to w jedenastoletnich cyklach: kilka jest grubych, potem kilka wąskich itd. To dokładne odbicie najkrótszego, jedenastoletniego cyklu magnetycznej aktywności Słońca wykrytego jeszcze w XIX wieku przez Niemca Samuela Schwabego. W tym rytmie rosną także rafy koralowe. Aktywność Słońca ma też wpływ na pogodę - na wielu lokalnych stacjach meteorologicznych jest ona okresowo skorelowana ze zmianami aktywności słonecznej. To, co dzieje się na Słońcu, bezpośrednio wpływa też na ludzi: badania statystyczne pokazują, że liczba zgonów spowodowanych atakami serca w okresach maksimum aktywności słonecznej jest większa niż w okresach minimum. Wynika to stąd, że dochodzi wtedy do silnych zakłóceń, na przykład ziemskiego pola magnetycznego, co powoduje jakąś destabilizację słabszych organizmów. Nikt oczywiście nie powie, że dana osoba zmarła z powodu wybuchów na Słońcu, ale statystycznie jest to zauważalne.

Nadmierna aktywność Słońca zakłóca też pracę wielu urządzeń?

Wpływa na łączność, transport, przesył energii, przesył paliw, nawigację. W latach 70. XX wieku spowodowała słynne awarie sieci energetycznej na Wschodnim Wybrzeżu Stanów Zjednoczonych. Po silnych rozbłyskach na Słońcu zakłócenia ziemskiego pola magnetycznego generowały tak silne prądy indukowane w długich liniach przesyłowych, że transformatory ulegały rozerwaniu. Były też przypadki rozerwania naftociągów. Znane są przypadki, że satelity ulegały uszkodzeniom przez nadmierne promieniowanie.

Następne maksimum aktywności słonecznej czeka nas w latach 2011 - 12. Czy dane przesłane przez Hinode ułatwią nam przewidywanie tego, co będzie się w tym czasie działo na Ziemi?

Na pewno. Między naukowcami nie ma zgody co do tego, jak będzie silny najbliższy cykl aktywności Słońca. Obecnie trwa długotrwałe maksimum słoneczne, które rozpoczęło się w latach 20. XX wieku. Wiele wskazuje jednak, że niedługo dobiegnie końca. Dlatego jeżeli kolejne cykle będą słabe, prawdopodobnie nie doświadczymy poważnych zakłóceń. Chroni nas przed nimi również nasza nabyta niedawno wiedza. Wiele niekorzystnych zjawisk technologicznych już zostało wyeliminowanych, na przykład inaczej projektujemy sieci przesyłowe czy satelity.

Prof. dr hab. Paweł Rudawy jest heliofizykiem z Instytutu Astronomicznego Uniwersytetu Wrocławskiego