Mengapa matahari berbahaya?

Matahari, halus, bulat dan damai.

Kecuali apabila ia tiba-tiba muntah radiasi dan

Plasma dalam arah rawak.

Suar suria dan lentingan jisim korona ini, atau CME, boleh melanda Bumi dan ada akibat yang serius untuk manusia. Bagaimana sebenarnya ia berfungsi? Seburuk manakah mereka? Dan bolehkah kita bersedia untuknya?  Walaupun Matahari kelihatan pepejal, ia sebenarnya seperti lautan yang sangat panas. Sangatlah panas sehingga merobek atom menjadi elektron dan inti sel, dan mengalir antara satu sama lain dalam plasma. Plasma ini ditolak dan dibentuk oleh medan magnet Matahari. Sama seperti bagaimana medan graviti Matahari mencapai keluar ke planet dan membentuk orbitnya. Tetapi daya tarikan sangat berbeza dengan graviti. Kemagnetan adalah salah satu bahagian dari kekuatan ganda: Elektromagnetisme. Elektrik menghasilkan medan magnet, dan medan magnet menghasilkan elektrik.

Di Matahari, plasma - diperbuat daripada proton dan elektron bercas elektrik, mencipta medan magnet semasa mereka bergerak, dan medan magnet ini kemudian membentuk aliran zarah. Mereka terjebak dalam gelung ulang-alik dinamik yang disebut dinamo, yang menjaga cahaya matahari medan magnet terus hidup. Medan magnet ini menyimpan sejumlah besar tenaga dan keluar dari Sistem Suria. Ia membawa titisan plasma suria yang berterusan, seperti hujan renyai, yang dikenali sebagai angin suria, mewujudkan sejenis cuaca angkasa. Tetapi ia tidak semestinya tenang dan lancar. Oleh kerana plasma matahari berputar dan mengalir di sekelilingnya, medan magnetnya menjadi keriting dan membelit. Ini mewujudkan simpulan magnet yang membina sejumlah besar tenaga. Apabila simpul magnet pecah, seperti spring melompat ke luar, Matahari boleh muntah plasma dan banyak benda lain yang berbahaya ke Sistem Suria. Ribut suria ini terdapat dalam pelbagai jenis, seperti suar suria; gelombang pasang surut sinaran tenaga tinggi. Mereka berlari melalui sistem suria dengan kelajuan cahaya, menyapu proton di angin suria, mempercepat mereka menjadi a ribut solar-proton berkelajuan tinggi.

Kemudian, terdapat lentingan jisim korona, yang merobek berjuta-juta atau berbilion tan plasma dari atmosfera Matahari, melonjakkannya melalui sistem suria di kelajuan hingga 9 juta km/j. Sekiranya ini terkena kita, tidak ada yang berlaku di Bumi. Walaupun ribut lebih kecil boleh merosakkan satelit, mengganggu komunikasi radio, atau berbahaya kepada angkasawan, bagi orang di permukaan, cuaca angkasa tidak berbahaya. Atmosfera bumi melindungi kita dari kesan terburuk dari sinaran matahari dengan menyerap letupan sinar-X tinggi di atmosfera, sebelum sampai ke permukaan. Plasma elektrik dari CME terpesong oleh medan magnet Bumi, mengalihkan ribut tenaga ke Kutub Utara dan Selatan, di mana zarah bertenaga jatuh ke atmosfera, menyebabkan atmosfera bercahaya dan menghasilkan aurora yang indah. Seperti cuaca apa pun, selalunya, semuanya baik-baik saja. Kadang-kadang, terdapat taufan. Atau dalam kes Matahari, ribut suria super. Dan kita tahu bahawa ia berlaku sekali atau dua kali setiap abad. Sekiranya berlaku hari ini, kita pertama kali akan mengesan suar suria yang kuat, semacam kilat sebelum banyak guruh yang lebih berbahaya.

Guruh itu adalah CME, yang terdiri daripada berbilion tan plasma magnetik panas yang melintasi 150 juta kilometer di antara Matahari dan Bumi dalam masa kurang dari sehari. Apabila tiba, ia menyebabkan gelombang kejutan dengan memampatkan medan magnet Bumi dengan kuat dan memindahkan tenaga ke magnetosfera. Tetapi ia boleh menjadi lebih teruk. Sekiranya medan magnet CME adalah sejajar dengan Bumi dengan cara yang betul, dua medan magnet bergabung. Semasa awan magnet melintasi Bumi, ia membentangkan medan Bumi menjadi ekor panjang.

Akhirnya, tenaga yang tersimpan di ekor menjadi

Terlalu banyak untuk dibendung.

Ia terputus dan melepaskan diri secara meletup tenaganya ke arah Bumi. Ribut geomagnetik telah bermula. Beberapa ratus tahun yang lalu, tiada siapa yang akan peduli. Ribut ini melanda Bumi tidak relevan untuk mesin yang diperbuat daripada daging dan tulang.

Tetapi sangat relevan untuk mesin diperbuat daripada logam dan wayar. Ingat dinamo tadi? Magnetisme menghasilkan arus elektrik. Bumi pada abad ke-21 diliputi berjuta-juta kilometer wayar, mengangkut elektrik, dan grid mesin yang kompleks, seperti transformer, yang membolehkan pemindahan ini dapat dilakukan. Tenaga CME dapat mendorong arus kekuatan kita grid yang boleh mematikannya sepenuhnya, atau lebih teruk, memusnahkan stesen transformer yang memastikan grid kita terus berjalan. Ini pernah berlaku, seperti ketika grid kuasa Quebec gagal selepas ribut suria yang kuat pada tahun 1989. Tetapi secara amnya, jurutera kami tahu bagaimana menangani ribut ini, dan biasanya kita tidak perasan. Kali terakhir ribut suria melanda Bumi pada tahun 1859: Peristiwa Carrington, ribut geomagnetik terbesar pernah diperhatikan di Bumi. Aurora besar berlaku sejauh selatan seperti Caribbean. Di beberapa tempat, ia sangat terang sehingga orang terjaga, menyangka Matahari terbit. Nasib baik, kami hanya mempunyai satu sejenis teknologi moden: sistem telegraf.

Mereka tidak berfungsi di seluruh dunia, mengejutkan pengendali mereka dan mengeluarkan percikan api. Hari ini, kita mempunyai lebih banyak teknologi, dan nasib kita akan habis tidak lama lagi. Satu lagi ribut suria yang buruk adalah pasti akan berlaku akhirnya. Ribut sekuat Carrington Event tersasar bumi hanya dengan margin kecil pada tahun 2012. Kajian menanggarkan bahawa ia akan menimbulkan kerosakan serius pada sistem elektronik secara global, menelan kos $ 2.6 trilion di Amerika Syarikat sahaja. Masa untuk mengganti semua sistem yang rosak dianggarkan antara 4 hingga 10 tahun. Sukar untuk mengatakan betapa buruknya ia mungkin. Pakar tidak bersetuju. Ada yang menganggap akan ada hanya menjadi pemadaman sementara, tetapi yang lain bimbang boleh menjadi lebih teruk. Kami tidak akan tahu dengan pasti taufan matahari besar melanda kita.

Kebarangkalian kejadian seperti itu adalah dianggarkan 12% setiap dekad. Itu kira-kira peluang 50/50 atau sekurang-kurangnya satu dalam 50 tahun akan datang. Dan, ada lebih banyak berita yang tidak menyenangkan. kajian pada tahun 2019 mendapati bahawa malah bintang yang tenang, seperti Matahari kita, boleh membuat suar super setiap beberapa ribu tahun. Letusan yang besar lebih kuat dari ribut paling kuat kita telah memerhatikan di Sistem Suria. Sekiranya ribut seperti itu melanda kita tidak bersedia, maka akibatnya boleh menjadi bencana. Sukar untuk melebih-lebihkan berapa banyak kita bergantung pada elektrik. Ia bukan hanya lampu di rumah. Ini bermaksud tidak ada komputer, tiada komunikasi, tiada navigasi. Pemadaman elektrik yang berterusan mungkin berlaku untuk kerosakan rantaian bekalan, sistem bekalan air gagal dan penjana elektrik hospital tidak berfungsi.

pasar raya tidak distok semula sementara makanan membusuk di ladang. Kekurangan kuasa mungkin menjadikannya sangat sukar untuk menghidupkan semula grid kuasa yang rosak, mengambil masa bertahun-tahun atau beberapa dekad hingga mulakan semula tamadun kita yang kelaparan. Okey, masa untuk panik? Sebanyak mungkin surat khabar harian ribut matahari untuk menghantar kita kembali ke Zaman Batu, ia mungkin tidak akan terjadi, Nasib baik, walaupun solar ribut tidak dapat dicegah, semua kesan sampingan buruknya masih ada. Para saintis yang memerhatikan Matahari mempunyai beberapa jam sehingga beberapa hari untuk melihat CME akan datang. Dan jurutera yang bekerja dalam sistem untuk menjalankan dunia, sedar akan risikonya ditimbulkan oleh ribut matahari. Transformer dan pencawang boleh dibawa ke luar talian secara sementara, pemadaman pencegahan pendek, atau dengan erti kata lain, cabut semua plag. Jurutera boleh membuka talian tambahan untuk menghilangkan kekuatan tambahan. Dan dengan pelaburan dan peningkatan yang murah berbanding dengan bencana alam yang lain, kita dapat melindungi grid elektrik di dunia walaupun ribut yang paling teruk. Tetapi kita perlu bersiap sedia. Walaupun risikonya dapat diatasi, ia tetap nyata.