Proč se vyplatí hlídat Slunce a jak by nám mohlo ublížit

Odpovědi na proč a jak funguje vesmír. Psáno pro Tima, mého syna, ale určitě si to rádi přečtou i jiní.

Drahý Time,

jak sám ze své zkušenosti dobře víš, Slunce dokáže ublížit, když si na něj jenom chvíli nedáme pozor. A teď nemyslím Tvůj postoj, že opalovací krém je jenom pro holky a následně záda rudá jako Čínská vlajka. Teď myslím, že Slunce nás může ohrozit na úrovni celé naší civilizace.

Hrozba jménem CME

Slunce je velká koule žhavé plazmy, to by mělo už mluvit samo za sebe. Naše nejbližší hvězda se skládá z celé řady vrstev, ale nás zajímají tři nejsvrchnější, protože ty nás nejvíce ovlivňují. První z nich je fotosféra, která má teplotu okolo 5500°C a je to ten sluneční disk, který vidíme na obloze. Nad ní je chromosféra, kde teplota prudce roste a potom přechází do korony. Sluneční koronu na Zemi můžeme pozorovat buďto při úplném zatmění Slunce, nebo pomocí speciálních dalekohledů. zvaných koronografy, které zakryjí sluneční kotouč maskou, aby byla vidět jenom korona okolo.

To, že je Slunce plné žhavé plazmy znamená, že se tu pohybují gigantické masy nabitých částic. A to různým směrem, různě rychle, což v důsledku vytváří ohromně silné a velmi komplikované magnetické pole. Takové pole se na povrchu Slunce může projevit ve formě slunečních skvrn, což jsou podstatně chladnější místa. Skvrny velmi pečlivě hlídáme, protože v nich a v jejich okolí může docházet k prudkému kolapsu magnetického pole, k prudkým turbulencím a to má za následek vyvrhnutí obrovského množství částic do okolního prostředí, provázené sprškou tvrdého záření. Těmto výtryskům se říká Coronal Mass Ejection, zkráceně CME. CME nepocházejí jenom z oblasti slunečních skvrn, ale často v nich začínají a sluneční skvrny jsou pro nás viditelným znamením, jak moc je magnetické pole na povrchu Slunce aktivní.

Carringtonova událost

Naštěstí Slunce vyvrhuje hmotu všemi směry a je jenom malá pravděpodobnost, že to trefí právě nás. Asi nejsilnější zaznamenaný zásah Země z CME byl 1. a 2. září 1859 a dostal jméno Carringtonova událost, po britském astronomovi Richardu Carringtonovi, který pozoroval erupci a dal si ji do souvislosti s geomagnetickou bouří, která zasáhla Zemi. Výron žhavého plazmatu způsobil, že polární záře byla viditelná i v Karibiku a dalo se při ní v noci číst. Tenkrát byl posledním výkřikem techniky telegraf,  na jeho vedení přeskakovaly výboje a řada telegrafistů dostala od telegrafu pořádnou pecku. Jistě si dokážeš představit, co by něco podobného udělalo dnes.

Naštěstí máme alespoň nějaký čas, za který se můžeme připravit na úder plazmatu. Obvykle jsou to desítky hodin od doby, kdy na Slunci pozorujeme CME než to přiletí až k nám. A proto Slunce neustále pozorujeme, protože být připraven znamená nebýt překvapen.

Jak hlídáme Slunce

Těch způsobů je mnoho. Na Zemi je celá řada observatoří, které rutinně sledují Slunce, třeba i u nás ve městě se můžeš zajít podívat na hvězdárnu, jaké jsou aktuálně sluneční skvrny a jak vypadá korona. Ale zajímavější je dohled z vesmíru. Tady bych rád zmínil hlavně projekt STEREO, neboli Solar Terrestrial Relations Observatory. Jedná se o dvě družice, které NASA vypustila už v roce 2006 a dodnes slouží. Obě obíhají Slunce po podobné dráze jako Země, ale jedna je o 45° napřed a druhá o stejný úhel pozadu. Díky tomu můžeme pozorovat Slunce ve 3D.
Další za zmínku určitě stojí družice SOHO - Solar and Heliospheric Observatory, to je opravdový veterán, jedná se o společný projekt NASA a ESA už z roku 96. Dvakrát už měla na mále kvůli technickým potížím, ale pokaždé se to podařilo vyřešit a tak sonda v libračním bodě L1 sleduje Slunce dodnes. Dokonce jako vedlejší efekt tato družice objevila pár nových komet.

Potom je tu SDO - Solar Dynamic Observer z roku 2010, který je na geostacionární dráze Země a snímá Slunce ve vysokém rozlišení v ultrafialové části spektra a dále zkoumá magnetické pole naší hvězdy.

Potom je tu celá řada sond, které byly vyslány k Slunci, aby si ho prohlédly zblízka, případně aby se na něj podívaly ze směrů, které ze Země nikdy neuvidíme.  Jsou to Solar Orbiter, který studuje sluneční póly a Solar Parker Probe, která se brouzdá okrajem korony.

Jak se chráníme proti Slunci

Ochrana proti nežádoucím účinkům CME je složitá. Nejvíce by to pochopitelně odnesly družice na oběžné dráze. Tam můžeme použít buďto pořádný kryt, což ovšem přidává na váze. Nebo můžeme vsadit na zdvojování systémů, když jeden odejde, převezme jeho funkci záloha. Potom je potřeba natočit solární panely tak, aby nastavovali CME co nejmenší plochu, nebo je rovnou sbalit, pokud to jde. a samozřejmě mít na Zemi připravenou zálohu, abychom na orbit mohli poslat tak rychle, jak to jenom půjde, náhradní stroj.

Ochrana na Zemi hodně záleží na tom, jak silná ta geomagnetická bouře bude. Zemi totiž a i část družic, dost silně chrání magnetické  pole naší planety. Ale kdyby to bylo něco tak silného, jako Carringtonova událost, tak to už nebude žádná legrace. Dneska jsme propojeni dráty i bez dráty a o to můžeme přijít. Celou řadu průmyslových procesů, dodávek vody, plynu, řídí systémy SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), které to nemusí přežít. Nebo mohou přijít o spojení, ztratit uložená data. Proto bude velmi důležité, až nějaký podobně silný sluneční útok na nás přijde, být včas varován a povypínat, co povypínat jdea připravit se po všech směrech. Schválně píšu až, ne jestli, protože je tu pravděpodobnost okolo 12%, že nás v probíhajícím slunečním cyklu něco podobného trefí. Doufejme, že to nebude tak silné, že nám to jenom přinese do našich zeměpisných šířek pěknou polární záři a že se z toho naše civilizace rychle oklepe.