Raju purkaus Auringossa 99 vuotta sitten

Garrington-tapahtuma vuonna 1859 on ollut tähän asti voimakkain tunnettu aurinkomyrsky, joka osui maapalloon. Nyt tutkijat ovat onnistuneet kaivamaan historian hämäristä toisen, kuta kuinkin saman voimakkuuden purkauksen, joka sekin aiheutti vakavia tuhoja etenkin lennätin ja puhelinverkoille.

Auringossa tapahtui 9.8.2011 voimakas flare-purkaus, joka ylivalotti Aurinkoa havaitsevien satelliittien kamerat. Kuva Wikimedia Commons.

Tapahtumat käynnistyivät 12.5.1921, kun Auringon aktiivisella alueella AR1842 auringonpilkkujakson 15 aikana tapahtui voimakkaita flare-purkauksia. Purkaukset vuorostaan aiheuttivat koronamassapurkauksia (CME), joiden suunta oli suoraan kohti maapalloa. Magneettisen myrskyn maksimi saavutettiin 15.5. kello 02.00 GMT, jolloin Ruotsissa puhelinkeskus vaurioitui ja syttyi palamaan. Tuntia myöhemmin sama toistui New Yorkin Brewster-nimisessä kylässä rautatieaseman kytkentätaulussa, jossa tulipalo tuhosi lopulta koko rakennuksen. Muitakin tulipaloja syttyi, esimerkiksi New Yorkin Grand Central -aseman rautatiehallin tornissa. Tämä viimeksi mainittu tuho antoi nimensä koko tapahtumasarjalla ja se tunnettiin sen jälkeen New York Railroud Superstorm’ina.

Tulipalot syttyivät sen vuoksi, että magneettinen myrsky indusoi pitkiin sähkö ja puhelinlinjoihin (avojohtoja) voimakkaita ylijännitteitä. Ylijännitteet olivat maksimissaan jopa 10 V/km, joten linjoihin kytketyt laitteet saattoivat kokea jopa useiden satojen volttien ylijännitteitä ja siitä aiheutuvia sähkövirtoja. Nämä sähkövirrat kuumentavat linjoihin kiinnitettyjä laitteita niin paljon, että lopulta niiden lämpötila sytyttää ne palamaan. Etenkin puhelinjärjestelmät tuohon aikaan olivat erittäin alttiita häiriövirroille ja ei olekaan mikään ihme, että erilaisia ongelmatilanteita, häiriöitä ja laiterikkoja koettiin kaikissa maanosissa Australiasta Eurooppaan ja Amerikkoihin asti.

Saman aikaisesti puhelin, lennätin ja sähköverkkojen ongelmien kanssa taivaalla nähtiin voimakkaita revontulia. Eteläisimmät revontulet nähtiin Teksasissa, Los Angelesissa ja Tyynen meren alueella Samoalla ja Tongalla. Nähtiinpä revontulia lähellä ekvaattoria merellä olleilla laivoillakin.

Vuoden 1921 suuta aurinkomyrskyä on tutkinut Jeffrey Love (Yhdysvaltain geologinen tutkimuslaitos) ja hänen kollegansa. Tutkimusraportti ^[1] on julkaisti Advancing Earth and Space Science -verkkojulkaisussa otsikolla Intensity and Impact of the New York Railroad Superstorm of May 1921. ja samasta aiheesta samassa julkaisussa on Mike Hapgood’in artikkeli ^[2] The Great Storm of May 1921: An Exemplar of a Dangerous Space Weather Event.

Jeffrey Love’n johtama tutkimusryhmä laski toukokuun 1921 tapahtuman myrskyindeksin (Dst). Tulos oli, että indeksin lukemaksi laskelmat antoivat -907 ± 132 nT toukokuun 15. päivälle myrskyn ollessa voimakkaimmillaan. Tämä on hyvin lähellä sitä, mitä on laskettu Carrington tapahtuman noin -900 nT -lukema. Viime vuosien suurin häiriöindeksin lukema -589 nT saavutettiin vuonna 1989.

Mike Hapggood tutki historiallisista asiakirjoista tapahtumien kronologista järjestystä. Hän toteaa, että maapalloon osui parin vuorokauden aikana useita CME-pilviä, jotka aiheuttivat voimakkaita häiriötiloja niin magneettikenttään kuin teknisiin järjestelmiin. Häiriöt olivat niin voimakkaita, että silloisten magneettisten mittausasemien mittarit ja piirturit ylittivät käytössä olevat asteikot.

Huomautukset

[1] https://doi.org/10.1029/2019SW002250

[2] https://doi.org/10.1029/2019SW002195

Lisää luettavaa

http://avaruusmagasiini.blogspot.com/2019/06/superflare-auringossa-on-mahdollinen.html

http://avaruusmagasiini.blogspot.com/2014/05/auringossa-piilee-vaara.html

http://avaruusmagasiini.blogspot.com/2018/02/proxima-centaurissa-valtava-flare.html

Auringossa piilee vaara

Olemme tottuneet siihen, että Aurinko loistaa taivaalla vakaasti ja turvallisesti. Tutkijat ja Auringon toimintaan perehtyneet harrastajat kuitenkin tietävät, että lähi tähdessämme voi tapahtua suuriakin purkauksia, vaikkakaan todella vaarallisia esiintyy erittäin harvoin. Nykypäivän yksi vaarallisimmista purkauksista tapahtui 23. heinäkuuta 2012. Sen voimakkuus oli verrattavissa Richard Carringtonin vuonna 1859 havaitsemaan purkaukseen.

Parin vuoden takainen purkaus poikkesi Carringtonin näkemästä siinä, että se tapahtui Auringossa meille näkymättömällä puolella. Sen aikaansaama koronamassapurkauspilvi (CME) sinkoutui Auringosta pois noin 3 000 km/s nopeudella aiheuttamatta sen suurempia ongelmia. Sen sijaan Carringtonin näkemän flare-purkauksen aikaansaama CME-pilvi törmäsi täydellä voimallaan maapallon magneettikenttään ja aiheutti ennen näkemättömän magneettisen myrskyn. Sen aikaan saamat revontulet näkyivät jopa trooppisilla leveyksillä, mm. Tahitilla. Yhteistä molemmille purkauksille oli, että ne tapahtuivat suhteellisen matalien ja toisiinsa verrattavissa olevien aktiivisuusjaksojen [1] huippukausina.

Carringotinin näkemän flare-purkauksen tarkempi analyysi puuttuu, sillä hän teki havaintonsa näkyvässä valossa visuaalisesti. Nykyisin havaitsemme Aurinkoa huomattavasti monipuolisemmin ja monilla eri kapeakaistaisilla aallonpituuksilla, joten meidän mahdollisuudet ymmärtää tapahtumia Auringossa ovat huomattavasti paremmat. Heinäkuun 2012 purkaus tapahtui vielä sellaiseen suuntaa, jossa Nasan Aurinkoa havaitseva Stereo A -luotain [2] oli. Sen havaintojen mukaan purkaus oli todellisuudessa kaksi purkausta  [3],  jotka tapahtuivat vain 15 minuutin välein samassa aktiivisuusalueessa. Purkaukset olivat suunnilleen yhtä voimakkaita ja niiden aiheuttamat CME-pilvet yhdistyivät yhdeksi rintamaksi.

Auringon aktiivisuutta kuvataan
perinteisesti auringonpilkkuluvulla,
joka lasketaan 13 kuukauden
jatkuvana keskiarvona (sininen käyrä).
Kuukausien keskiarvot oesitetty mustalla
murtoviivalla.

Teollinen yhteiskunta 1800-luvun puolivälin tietämillä oli huomattavasti yksinkertaisempi kuin nykyään. Tiedonvälitys perustui paljon yksinkertaisempaan tekniikkaan kuin nykyisin ja kaikkein edistynein menetelmä oli lennätin. Lennätin linjat olivat avolinjoja ja niihin indusoitu magneettisen myrskyn aikana voimakkaita häiriövirtoja. Ne saivat aikaan kipinöintiä ja laitteiden tuhoutumista, syttyipä jokunen tulipalokin lennätinasemille.

Carringtonin aikaan yhteiskunta ei ollut lainkaan tai korkeintaan oli hyvin vähän riippuvainen lennätinlaitteiden toiminnasta. Toisin on nyt, kaikki kehittyneet ja kehittyvät valtiot ovat lähes kaikissa toiminnoissaan erittäin riippuvaisia sähköisestä tiedonvälityksestä ja kansainvälisistä tietoverkoista. Pienikin häiriö niissä saa helposti aikaan kauaskantoisia seurauksia.

Oli suuri onni, että heinäkuun 2012 purkaus ei tapahtunut viikkoa aikaisemmin, jolloin purkauksen aiheuttanut aktiivinen alue oli suuntautunut kohti maapalloa. Yhdysvaltalaisen National Academy of Sciences -tutkimuslaitoksen tekemän arvion mukaan purkauksen aikaansaamat vauriot maailmanlaajuisesti olisivat olleet arvoltaan noin 2000 miljardia dollaria. Lisäksi olisi otettava huomioon, että tieto- ja sähköverkkojen korjaamiseen olisi kulunut hyvin pitkä aika.

Auringon aktiivisuutta pyritään
ennustamaan hyvin monenlaisilla
menetelmillä. Tässä yksi ennuste.

Ilman Stereo A ja B -luotaimia, emme koskaan olisi saanut tietää, että heinäkuun purkaus oli todellinen ”superpurkaus” [4]. Tieto siitä, että Auringossa voi tapahtua laitteistojamme vaurioittavia purkauksia on merkittävä ja erittäin tärkeä kaikille magneettisille myrskyille alttiina olevien laitteistojen ylläpitäjille. Jo pelkkä tietoisuus tällaisesta suuntaa laitekehitystä vikasietoisempaan ja kestävämpään suuntaa.

Huomautukset

[1] Auringonpilkkujaksot ovat numeroitu 1700-luvun alusta lähtien. Nykyinen jakso on numeroltaan 24 ja Carringotin purkauksen aikainen jakso oli numero 10. Molempien aktiivisuusjaksojen huiput olivat auringonpilkkuluvuiltaan siinä sadan tuntumassa.

[2] Stereo A ja Stereo B ovat luotain pari, joiden tehtävänä on tehdä havaintoja Auringosta.  Ne ovat samalla Aurinkoakiertävällä radalla Maan kanssa; Stereo A etenee hieman nopeammin ja Stereo B hieman hitaammin kuin maapallo. Näin ollen ne etääntyvät maapallosta kaiken aikaa ja lopulta ne ohittavat toisensa Auringon takan ja tulevat esiin sen jälkeen vastakkaisilla puolilla Aurinkoa.

[3] Tutkimuksen tekivät Janet G. Luhmann ja Ying D. Liu Kalifornian yliopiston Berkeleyn  tutkimuslaitoksesta ja se julkaistiin Nature Communications -tiedejulkaisussa. Tarkempi analyysi osoitti, että heinäkuun 23. päivän purkausta samaa kulkureittiä oli kulkenut edellinen CME-pilvi vain neljä vuorokautta aikaisemmin, ja se oli tyhjentänyt alueen tavanomaisesta aurinkotuulen hiukkasista. Tästä syystä kaksois-CME-pilvi säilytti purkauksessa saamansa nopeuden ja oli merkittävästi nopeampi kohdatessaan Stereo A -luotaimen kuin tavanomaisesti hidastuvat CME-pilvet.

[4] Tämäkään purkaus ei ollut varsinainen superpurkaus, jollaisia on havaittu jonkin verran viime vuosina Aurinkoamme nopeammin pyörivissä tähdissä. Tosin jonkin verranhavaintoja todellisista superpurkauksista on myös tähdistä, joiden pyörähdysaika ja samalla magneettikentän voimakkuus ovat verrattavissa Aurinkoon. Näin ollen ei ole mitään syytä tuudittautua uskoon, että Auringossa ei voisi tapahtua todellisia superpurkauksia, joiden voimakkuus voisi olla kymmeniä tai jopa satoja kertoja suurempi kuin Carringtonin ja heinäkuun 23. päivän purkaukset. Niitä tapahtuu vain tuhansien tai jopa miljoonan vuoden välein.