Osiągający w porywach 900 km/s gęsty wiatr słoneczny, około 3 protonów na centymetr sześcienny, oraz intensywne promieniowanie X. Osobom przebywającym na wolnym powietrzu zalecamy odpowiednią ochronę” – taki komunikat po wieczornych wiadomościach może zaskoczyć telewidzów oczekujących na prognozę temperatury czy opadów na Ziemi. Jednak wpływ kosmicznej aury staje się istotniejszy z każdym dniem przebywania ludzi w przestrzeni kosmicznej.

Przestrzeń kosmiczna nie jest próżnią, nie jest to też wcale przyjemne miejsce do przebywania. Dzieje się tak przede wszystkim za sprawą Słońca, dzięki któremu na naszej planecie istnieje życie, ale też wściekle eksplodującego potężnymi dawkami energii.

Błyski słoneczne stanowią najpotężniejsze wybuchy w Układzie Słonecznym, porównywane mocą z detonacją milionów 100-megatonowych bomb wodorowych. Emitowane jest przy tym promieniowanie oraz są wyrzucane cząstki o małych i dużych energiach. Rozchodzą się one wzdłuż linii pola magnetycznego, część z nich dociera do Ziemi.

Wiatr słoneczny i ziemska magnetosfera

Artystyczna wizja wiatru słonecznego (strumienia naładowanych cząstek emitowanego przez Słońce) oddziałującego na ziemską magnetosferę.

Ziemianie nie są świadomi warunków, jakie panują 150 km powyżej ich głów. Gdyby nie magnetosfera i jonosfera, absorbujące większość szkodliwego promieniowania, usmażylibyśmy się szybciej niż kurczaki na ruszcie. Mimo to możemy odczuwamy skutki aktywności naszej gwiazdy. Wszystko, co opuści ochronny kokon wokół Ziemi, znajduje się pod wpływem siejącego spustoszenie wiatru słonecznego. Czasem jego podmuchy są tak silne, że docierają i do samej Ziemi: w 1989 roku 6 milionów ludzi w Quebec zostało odciętych od elektryczności, gdy naładowane cząstki uszkodziły linie energetyczne i wysadziły transformatory.

Choć można się obejść przez pewien czas bez tostera czy telewizora, to nie można powiedzieć tego o żołnierzu korzystającym z GPS, poruszając się po oznaczonym za pomocą tego systemu polu minowym. Są sytuacje, w których niewielkie zakłócenia mogą pociągnąć poważne uszkodzenia i straty.

Seria zdjęć Słońca pokazujących przebieg koronalnego wyrzucenia masy (CME) związanych z potężnym rozbłyskiem słonecznym 10 kwietnia 2001. Zdjęcia zostały wykonane instrumentem LASCO na pokładzie kosmicznego Obserwatorium Słońca i Heliosfery (SOHO). Aby można było zarejestrować erupcje, blask tarczy Słońca musiał zostać zasłoniony (kółko pośrodku klatek).

Cząstki niskiej i średniej energii dostawszy się w ziemską atmosferę wywołują zakłócenia radarów, systemów naprowadzających. Wysoko naładowane partykuły mogą z kolei uszkodzić satelity, mimo ich osłon ochronnych. We wczesnych latach ’90 w konsekwencji błysku słonecznego dwa satelity (kanadyjski i europejski) zamieniły się w kawałki złomu. Wszystko zaledwie w kwadrans, gdyż tyle czasu potrzebuje cząstka wyrzucona w błysku słonecznym aby dotrzeć w pobliże Ziemi.

Komercyjne satelity nie są zabezpieczone przed silnymi uderzeniami. Są za to wciąż miniaturyzowane, ich obwody elektroniczne stają się mniejsze. Im mniejszy jest taki układ, tym bardziej zaszkodzić może nawet pojedynczy proton o bardzo dużej energii.

Pomijając cząstki wiatru słonecznego, problem stanowi szkodliwe promieniowanie: rentgenowskie, ultrafioletowe, radiowe. Naukowcy badają ich wpływ na astronautów i pilotów samolotów poruszających się na bardzo dużych wysokościach (np. amerykański U2). Ponadto promieniowanie interferuje z falami radiowymi w łączności naziemnej i satelitarnej.

ER-2 (zmodyfikowane U-2) należące do Dryden Flight Reseach Center NASA wykorzystywane są do badań na dużych wysokościach. Poruszając się na granicy atmosfery i przestrzeni kosmicznej, obserwują linię brzegową, poziom wód, pomagają w walce z pożarami lasów, oceniać szkody wywołane przez powodzie, wreszcie badają atmosferę między innymi pobierając próbki ze stratosfery.

Pod wpływem promieniowania obniża się jonosfera, jej dolna granica przesuwa się bliżej powierzchni Ziemi; z kolei nocą, gdy warstwa ta się ochładza, przesuwa się wyżej. Od jonosfery odbijają się fale radiowe, dlatego nocą można odbierać stacje nadające wiele tysięcy kilometrów dalej, podczas gdy w dzień pozostają tylko stacje lokalne.

Wiemy już, że aktywność Słońca ma poważny wpływ na łączność satelitarną, komunikację czy energetykę, zarówno w zastosowaniach wojskowych jak i cywilnych. Jak się temu przeciwdziała? System GPS działa w dwóch pasmach częstotliwości, aby zredukować ryzyko wystąpienia zakłóceń. Aktywność Słońca jest wciąż obserwowana, aby z wyprzedzeniem ostrzegać o jego wzmożonej aktywności. W tej dziedzinie czynione są ciągle postępy, jednak dokładność prognoz odpowiada komunikatom meteorologicznym z lat czterdziestych. Wciąż za mało jest danych.

Autor

Wojtek Rutkowski