Čím se projeví kolaps magnetického pole Země?

Sluneční bouři způsobuje silný proud nabitých částic a elektromagnetického záření ze Slunce. Bez magnetického pole Země by tyto sluneční bouře mohly být nebezpečné pro naši technologii a dokonce i pro nás lidi.

Sluneční bouře

Když nastane sluneční bouře, do vesmíru je vyvrženo velké množství nabitých částic.

Tento tzv. sluneční vítr je principiálně podobný kosmickému záření, které k nám proniká z naší vlastní nebo z cizích galaxií. Zatímco sluneční vítr způsobuje naše centrální hvězda, pochází kosmické záření nejen od blízkých hvězd, ale i od vzdálenějších a daleko aktivnějších zdrojů, jakými jsou například neutronové hvězdy, supernovy nebo jádra galaxií a černé díry.

Když podobné částice doletí k Zemi, mohou poškodit elektronické systémy, jako jsou satelity, elektrické sítě a komunikační systémy. Proto je tak důležité sledovat aktivitu Slunce a vytvářet systémy na ochranu pozemských technologií.

Naštěstí nás před velkou částí kosmického záření a slunečního větru chrání magnetické pole Země. Nabité částice se v něm pohybují podél siločar kolem Země a jsou navedeny k pólům. Tam částice interagují s plyny v atmosféře a vytvářejí zpravidla jen působivé polární záře, aniž by příliš poškodily atmosféru Země, lidské zdraví nebo technologii na povrchu naší planety.

Jak by se projevil kolaps magnetického pole? Poznali bychom to na první pohled?

V minulosti už nejednou magnetické pole Země na krátkou dobu zkolabovalo, aby se pak znovu objevilo. Stává se to během přepólování, kdy magnetické pole mění svůj směr toku. Během extrémní aktivity Slunce může k Zemi dorazit 1000x nebo třeba až 100 000x více nabitých částic (například kladně nabitých protonů) než v období relativního klidu. Ukazuje se, že k podobným extrémním slunečním aktivitám dochází zhruba jednou za několik tisíc roků. Poslední pozorovaný případ se odehrál v roce 993 našeho letopočtu.

Oba jevy jsou tedy poměrně časté (alespoň pokud celou věc sledujeme v kosmickém měřítku). Jak by nás ovlivnil kolaps magnetického pole, kdyby zároveň probíhala silná sluneční bouře?

Vědci simulovali příslušné podmínky v laboratořích. Využili také počítačové modely atmosféry. Zjistili, že pokud by došlo k extrémnímu výronu částic ze Slunce, ovlivnily by (v přítomnosti dnešního magnetického pole) horní část atmosféry zhruba na rok. Zvýšila by se tu koncentrace oxidů dusíku, což by poškodilo ozonovou vrstvu.

Pokud by však sluneční bouře přišla v období, kdy by bylo magnetické pole Země jen velmi slabé, poškození ozonové vrstvy by trvalo nejméně šest let, což by zvýšilo úroveň UV záření o 25 procent. Pro běžné obyvatele planety by slabší ozonová vrstva měla nepříjemný následek: byli bychom hůře chráněni proti ultrafialovému záření z vesmíru. Poškození naší DNA by vzrosto zhruba o polovinu.

Co by se stalo při extrémně silné sluneční aktivitě můžeme odhadnout mimo jiné také díky pomoci sond na Marsu. Ten má jen slabé a lokální magnetické pole. V květnu, nedlouho poté, co jsme na Zemi pozorovali silnou polární záři, zasáhl sluneční vítr i Mars. Byl narušen provoz roveru Mars Odyssey a na povrchu planety byla pozorována taková úroveň radiace, která odpovídá zhruba třiceti násobku rentgenu hrudníku.

Vliv na technologii

Sluneční vítr - a hlavně extrémně silný sluneční vítr - má samozřejmě vliv také na naše technologie.

Při současné síle magnetického pole by byly postiženy hlavně satelity. To zprvu nezní moc dramaticky. Znamenalo by to ovšem, že by byly narušeny telekomunikace, navigační systémy, finanční transakce, předpověď počasí a satelitní bezpečnostní a varovné systémy.

^{Ilustrace zdroj: D. Tenzler}

Pokud by mělo k silnému slunečnímu výronu dojít v době, kdy zkolabovalo magnetické pole Země, byly by následky samozřejmě ještě daleko horší, protože postihnou také technologie, které se nacházejí na zemském povrchu. Co všechno pak přestane fungovat, bude samozřejmě záležet na síle samotné sluneční bouře a na lokalitě, ve které bydlíte a stupni připravenosti vašich dodavatelů vody a energií.

^{Zdroje: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2321770121}