Ce sunt furtunile geomagnetice? Cum afectează Pământul? Analiza vremii spațiale

Furtunile geomagnetice, sau pe scurt „geostorme”, sunt evenimente de vreme spațială care apar ori de câte ori furtunile solare proiectează particule încărcate direct către Pământ, declanșând perturbații majore în ionosfera noastră.

Deși s-ar putea să auziți doar despre furtunile geomagnetice semnificative, aceste furtuni spațiale sunt destul de comune și apar de la aproximativ o dată pe lună până la o dată la câțiva ani.

Formare

Furtunile geomagnetice se formează ori de câte ori concentrații mari de particule încărcate electric din furtunile solare – adică, vânturi solare, ejecții de masă coronală (CME) sau erupții solare – interacționează cu atmosfera Pământului.

După ce parcurg distanța de aproximativ 151 de milioane de kilometri de la Soare la Pământ, aceste particule se ciocnesc de magnetosfera Pământului – un câmp magnetic protector generat de fierul topit încărcat electric care curge în nucleul Pământului. Inițial, particulele solare sunt deviate; dar pe măsură ce particulele care apasă pe magnetosferă se acumulează, acumularea de energie accelerează în cele din urmă o parte din particulele încărcate dincolo de magnetosferă. Acestea călătoresc apoi de-a lungul liniilor câmpului magnetic al Pământului, pătrunzând în atmosferă lângă polii nord și sud.

Pericole și impacturi ale furtunilor geomagnetice

În mod obișnuit, particulele de înaltă energie ale Soarelui nu pătrund mai adânc în atmosfera noastră decât ionosfera – secțiunea termosferei Pământului care se află între 60 și 300 de kilometri deasupra solului. Ca atare, particulele prezintă puține amenințări directe pentru creaturile vii de pe Pământ. Dar pentru rețelele terestre de sateliți și radio care se află în termosferă (și de care noi, oamenii, depindem zilnic), geostormele pot fi calamitoase.

Perturbări ale sateliților, radio și comunicațiilor

Comunicațiile radio sunt deosebit de sensibile la furtunile geomagnetice. În mod obișnuit, undele radio se propagă în jurul globului reflectându-se și refractându-se de ionosferă și revenind spre pământ de mai multe ori. Cu toate acestea, în timpul furtunilor solare, ionosfera (unde sunt absorbite în mare parte radiațiile ultraviolete extreme și razele X ale Soarelui) devine mai densă pe măsură ce concentrația particulelor cosmice primite se acumulează. La rândul său, acest strat mai dens modifică traseul de transmisie al semnalelor radio de înaltă frecvență și îl poate chiar bloca complet.

În mod similar, sateliții care „trăiesc” în termosferă și comunică folosind unde radio pentru a trimite semnale către antene de pe sol sunt, de asemenea, la cheremul geostormelor. De exemplu, semnalele radio GPS călătoresc de la un satelit aflat în spațiu, trecând prin ionosferă către un receptor de pe sol. Dar în timpul geostormelor, receptorul de la sol nu se poate fixa pe semnalul satelitului, iar informațiile despre poziție devin inexacte. Acest lucru este valabil nu numai pentru sateliții GPS, ci și pentru sateliții de colectare de informații și de prognoză meteorologică.

Cu cât furtuna geomagnetică este mai puternică, cu atât aceste perturbări pot fi mai severe și mai de lungă durată. Furtunile slabe pot cauza doar scurte intermitențe în serviciu, dar cele mai puternice furtuni solare pot declanșa blocaje ale comunicațiilor de pe Pământ care durează ore întregi.

Dar internetul?

Deoarece era internetului a coincis cu o perioadă de activitate solară slabă, efectele geostormelor asupra infrastructurii internetului nu sunt bine cunoscute. Cu toate acestea, conform unui studiu din 2021 realizat de Universitatea din California, Irvine, geostormele reprezintă o amenințare mică pentru rețeaua mondială, în mare parte deoarece cablurile submarine din fibră optică care alcătuiesc coloana vertebrală a internetului nu sunt afectate de curenții induși geomagnetic.

Desigur, dacă o furtună solară ar fi masivă, de exemplu, de magnitudinea evenimentelor Carrington din 1859 și New York Railroad din 1921, ar putea deteriora amplificatoarele de semnal de care depind aceste cabluri, practic stricând internetul.

Pene de curent

Furtunile geomagnetice nu au doar puterea de a întrerupe comunicațiile, ci și electricitatea. Pe măsură ce ionosfera este bombardată cu radiații ultraviolete extreme și raze X, tot mai mulți dintre atomii și moleculele sale sunt ionizați sau capătă o sarcină electrică netă pozitivă sau negativă. Acești curenți electrici de mare altitudine generează apoi un câmp electric la suprafața pământului, care la rândul său generează curenți induși geomagnetic care pot circula prin conductori terestri, cum ar fi rețele electrice. Și atunci când acești curenți intră în transformatoare electrice și linii electrice, supraîncărcându-le cu tensiune, se întrerupe curentul.

Așa a fost cazul în 1989, când o erupție solară intensă a doborât întreaga rețea electrică Hydro-Québec din Quebec, Canada. Pana de curent a durat nouă ore.

Expunere crescută la radiații

Cu cât mai multe radiații solare intră în atmosfera noastră în timpul furtunilor solare, cu atât mai mult suntem expuși noi, oamenii – în special în timpul călătoriilor cu avionul. Acest lucru se datorează faptului că, cu cât altitudinea este mai mare, cu atât mai puțină atmosferă există pentru a vă proteja de radiațiile cosmice dăunătoare și potențial fatale – particule de înaltă energie capabile să pătrundă și să treacă prin obiecte, inclusiv corpul uman, cu viteza luminii.

În mod obișnuit, când zboară cu avioane comerciale, oamenii sunt expuși la 0,035 milisieverți pe zbor, spune Centrele SUA pentru Controlul și Prevenirea Bolilor. Conform Societății de Fizică Sanitară, o doză de radiație de 0,003 milisieverți pe oră este normală (când se zboară la o altitudine de aproximativ 10.700 de metri).

Aurore

Unul dintre puținele efecte secundare pozitive ale furtunilor geomagnetice este o vizionare îmbunătățită a aurorelor – perdelele de lumină verde neon, roz și albastru care aprind cerul atunci când particulele încărcate de la Soare se ciocnesc și reacționează chimic cu atomii de oxigen și azot la înălțime în atmosfera Pământului.

Aceste fenomene uimitoare sunt văzute noaptea deasupra regiunilor arctice (aurora boreală) și antarctice (aurora australă), datorită vântului solar neîncetat, care proiectează particule de înaltă energie în spațiu 24 de ore pe zi, șapte zile pe săptămână. În orice zi, un număr de aceste particule rătăcite își fac drum în atmosfera superioară a Pământului prin regiunile polare, unde magnetosfera este cea mai subțire.

Dar concentrația mare de particule solare care bombardează Pământul în timpul furtunilor geomagnetice le permite să se infiltreze în mai multă parte a atmosferei Pământului. Acesta este motivul pentru care unele dintre cele mai puternice furtuni solare au dus la vizualizarea aurorelor la latitudini mai joase – uneori la fel de departe în latitudinile medii precum New York.

Puterea unei furtuni geomagnetice influențează și culoarea aurorei. De exemplu, aurorele roșii, care sunt rareori văzute, sunt asociate cu activitatea solară intensă.

Prezicerea furtunilor geomagnetice

Oamenii de știință monitorizează Soarele, așa cum fac și vremea terestră, pentru a încerca să prezică când și unde vor erupe furtunile sale. În timp ce Divizia de Heliophysics a NASA monitorizează tot felul de activitate solară prin flota sa de peste două duzini de nave spațiale automate (unele dintre ele poziționate la Soare), este responsabilitatea Centrului de Prognoză a Vremii Spațiale (SWPC) al NOAA să monitorizeze activitatea furtunilor geomagnetice și să informeze publicul despre evenimentele zilnice Soare-Pământ.

Produsele și datele pe care SWPC le furnizează în mod regulat includ:

• Condițiile actuale ale vremii spațiale,
• Prognoze geostorme pe trei zile,
• Perspective de prognoză geostorme pe 30 de zile, și
• Prognoze de vizionare a aurorelor, doar pentru a numi câteva.

Într-un efort de a comunica nivelul de amenințare publicului, NOAA clasifică furtunile geomagnetice pe o scară de la G1 la G5, similar cu modul în care uraganele sunt clasificate de la categoria unu la cinci pe scara Saffir-Simpson.

Data viitoare când verificați prognoza meteo locală a orașului dvs., nu uitați să verificați și prognoza vremii spațiale a planetei dvs.