Güneş Fırtınalarının Görünmeyen Öfkesi | NOEMA
I
Birleşik Krallık, Exeter — Güneybatı İngiltere'de gökyüzü kapalı bir sabahtı, ancak Kirk Waite güneşe bakıyordu. İngiltere'nin ulusal meteoroloji ajansı Met Office'in açık planlı tahmin odasında, ülkenin kıdemli hava gözlemcileri Atlantik'ten ve Britanya Adaları'na doğru hareket eden alçak basınç sistemlerini izliyordu. Waite ise çok farklı bir tür havayı inceliyordu.
Bilgisayar monitörleriyle donatılmış hilal şeklinde bir masanın başında oturmuş, yerel yıldızımızın gerçek zamanlı görüntülerini inceliyordu. 2010 yılından beri saniye saniye güneşin fotoğraflarını çeken bir NASA uydusu olan Solar Dynamics Observatory (SDO) tarafından üretilen görüntüler, güneş yüzeyini angstrom (Å) cinsinden ölçülen çeşitli saydam dalga boylarında görüntülemek için bir spektral filtre ile işlenmişti.
6.173 Å'da güneş, çoğunlukla özelliksiz bir küre gibi görünüyordu; birkaç asi leke: yüksek düzeyde elektromanyetik aktivite gösteren aktif güneş lekeleri. En muhteşem projeksiyon, yıldızı derin ultraviyole aralığında gösteren 171 Å idi. Bu dalga boyunda, patlayıcı sarı bir küre, kaotik bir güneş patlaması ve döngüsel şeritler bulutu ile çevriliydi. Güneş yaklaşık altı yıldır Güneş Döngüsü 25 olarak adlandırılan bir dönemde bulunuyor ve 171 Å'da gösterilen kargaşa, geçen Ekim ayında başlayan en çalkantılı evresi olan "güneş maksimumuna" özgüdür.
Bu sabah, Met'in Uzay Hava Gözlem Merkezi'nde (MOSWOC) görevdeki tahminci Waite, Dünya'nın çapının dört katı büyüklüğünde bir leke takımadaları olan 3998 numaralı güneş lekesini inceliyordu. Merkez monitöründe, X-ışını aralığında radyasyonu vurgulayan 94 Å'da güneşin yeşilimsi bir görüntüsünü açtı ve zaman damgasını yaklaşık 24 saat geriye kaydırarak 3998'i torpido şeklinde bir ışık atımıyla patladığı sırada gösterdi. Bu, radyasyon ve güneş enerjik parçacıklarının (SEP) büyük bir deşarjı olan bir güneş parlamasıydı.
Ardından Waite, her biri güneş diskini örten siyah bir daireye sahip iki projeksiyona döndü. Bunlar, Dünya'dan yaklaşık bir milyon mil uzaklıkta konuşlandırılmış başka bir gözlem platformundan çekilen görüntüler olan korograflar idi. Diskten yayılan ışık ışınları, güneşin görünür yüzeyinden veya fotosferden saniyede bir milyon ton hızla akan iyonize parçacıkların sürekli akışı olan güneş rüzgarını gösteriyordu.
Ancak Waite gibi güneş gözlemcileri, daha kesin crescendo'lar, Dünya'ya alışılmadık hız ve hacimle ulaşma gücüne sahip patlamalarla daha fazla meşgul oluyorlar. Bunlar, birbirine bağlı iki farklı olaya ayrılabilir: güneş parlamaları ve koronal kütle atımları (CME'ler).
Yörünge sensörleri, bana gösterdiği parlamanın M3.3 olduğunu belirlemişti — orta düzeyde ama göz altında tutmaya değer. Waite, "Yaklaşık iki saat sürdü, oldukça uzun bir süre, bu genellikle bir CME'nin ardından gelebileceğinin işaretidir," dedi. Elbette, birkaç saat sonra korograflar, fotosferin sağ "uçucu" kısmından patlayan bir madde patlaması gösterdi. Waite'nin 12 saatlik vardiyasındaki görevi, "uzay havasını" tahmin etmekti — bu iki tür güneş patlamasını izlemek ve Dünya üzerindeki potansiyel etkilerini tahmin etmek.
Waite, fare imlecini kullanarak CME'nin dış sınırlarını belirledi. Birkaç dakika ileriye kaydırdıktan sonra — atım şimdi çok genişlemişti — bir tane daha çizdi. İki arasındaki zaman aralığı, CME'nin atım hızını (bu yaklaşık saniyede 800 mil hızla hareket ediyordu) tahmin etmek için kullanılacaktı; bilgisayar modellemesi buradan patlamanın hacmi, yoğunluğu ve Dünya'ya çarpma olasılığını çıkarabilirdi.
Waite, "Veriler, bize hafifçe temas etme ihtimalinin çok düşük olduğunu gösteriyor. Bu yüzden bunu tahminimize dahil edebiliriz," dedi. Sonraki saatlerde 3998 daha az karmaşık hale geldi. Waite, bu özel olayın önemli bir aksamaya neden olmak için yeterince büyük olmadığı sonucuna vardı. Ancak bu olayların ne yapabileceği sorusu farklı bir hikaye.
Genel halkın fikirlerini anlık olarak soracak olursanız, büyük olasılıkla az sayıda insan uzay havasının ne olduğunu bilir, hatta hiç duymuşlarsa bile. Karasal hava koşullarının aksine, uzay havası hissedilemez. Cildinizi ısıtmaz, kıyafetlerinizi ıslatmaz veya çitinizi yıkamaz. Eski çağlardan beri insan uygarlıklarını kuşatan seller, kuraklıklar ve kasırgaların aksine, eski bir tehdit değildir. İnsan uygarlığının ilk 10.000 yılında güneşin parlamaları ve CME'leri yaşam üzerinde hiçbir etkiye sahip olmazdı.
İnsanlık ancak gezegen çapında bir elektromanyetik teknoloji ağı kurduktan ve daha sonra hemen hemen her şey için bu ağa bağımlı hale geldikten sonra, güneşin aktivitesi potansiyel bir tehlike haline geldi. Temelde, uzay havasının başlıca tehlikesi, elektromanyetik darbe (EMP) üretme kapasitesidir. Atmosferin üst kısımlarına (iyonosfere) temas ettiğinde, güneş tarafından fırlatılan yüklü parçacıklar bir "jeomanyetik fırtına" başlatabilir, Dünya'nın kabuğunda elektrik ekipmanlarını ve altyapısını alt üst eden akımlar indükleyebilir ve bu da ardışık arızalara, voltaj dalgalanmalarına ve kesintilere neden olabilir. Elektriğe bağımlı olan her şey savunmasızdır. Uydu, elektrik şebekeleri, havacılık, demiryolları, iletişim, tarım, ağır sanayi, askeri tesisler, küresel ticaret, finansal işlemler — güneş kaynaklı bir EMP'den etkilenebilecek hayati sistem kategorileri sonsuz ve birbirine bağlıdır ve ağa bağlı toplumumuzun her yönünü etkiler.
Birleşik Krallık merkezli MOSWOC, bu riski değerlendirme ve tahmin etmekle görevli dünya çapında sadece üç kurumdan biridir. (Diğer ikisi Colorado, Boulder ve Avustralya, Adelaide'dedir.) Her biri güneş aktivitesini günde 24 saat, yılda 365 gün izler. Ziyaret sırasında Waite'in incelediği atımlar gibi düşük şiddette uzay havası her zaman meydana gelir. Güneş maksimumunda MOSWOC genellikle yılda yaklaşık 1.000 böyle olay kaydeder.
Ancak her tahmincinin zihninin arka planında, bir güneş lekesinin tarihsel olarak bildiğimiz ölçekte bir güneş fırtınasını gönderebileceği, ancak modern, teknolojik çağımızda asla olmayacak varsayımsal yüzyıllık olay vardır.
Waite'nin masasının karşısında oturan meslektaşı Krista Hammond, Mayıs 2024'te bir dizi CME'nin Dünya atmosferine çarptığı bir olayı hatırladı. "Bu gerçekten ilginçti," dedi bana, "çünkü sadece bir tane büyük CME yerine, her biri bir öncekinden daha hızlı hareket eden birden fazla küçük CME vardı." Jeomanyetik fırtınalar G1'den G5'e kadar sınıflandırılır ve bu, yirmi yılı aşkın bir süredir ilk G5 olan ölçeği en üstte yer almıştır. Olağan dışı canlı ve geniş kutup ışıkları fotoğrafları sosyal medyayı doldururken, MOSWOC'taki tahminciler fazla mesai yapıyordu. O sırada planlı izinde olan Waite, yine de işe geldi.
Bu vesileyle, olumsuz etkiler şükürler olsun ki hafifti. Starlink'in uydu takımyıldızı bozulmuş hizmet bildirdi. Tarımın hassas uydu konumlandırmasına bağlı olduğu ABD ve Kanada'da bazı büyük tarım işletmeleri ekim sezonunun zirvesinde çalışmayı durdurmak zorunda kaldı.
Daha kötü olabilirdi. Ancak olay, uzay havasının "kara kuğu" olayını – görünüşte düşük olasılıklı, beklenmedik bir felaketi, ciddi sonuçlarla – tetikleyebileceği endişelerini yeniden alevlendirdi. Uzay havası ilk olarak 2012 yılında İngiltere Ulusal Risk Kaydı'na eklendi. 2023 yılında tehdit seviyesi, seller ve ortaya çıkan bulaşıcı hastalıkları da içeren 3. seviyeden (orta) 4. seviyeye (önemli) yükseltildi.
Bu nedenle MOSWOC'taki ve kardeş gözlemevlerindeki çalışmalar çok önemlidir. Bu aynı zamanda hükümetlerin ve akademisyenlerin güneş fırtınalarını anlamak ve gerçekten büyük birinin nasıl sonuçlanabileceğini tahmin etmek için daha fazla kaynak ayırmalarının nedenidir. Uzay tahmininin kalbindeki merak uyandıran paradoks, gözlemleri güçlendiren uydular ve süper bilgisayarların kendilerinin de savunmasızlığın vektörleri olmasıdır. Teknolojiyle olan ilişkimiz ne kadar göbek bağımlı hale gelirse – hayatımız ve geçimimiz ne kadar algoritmalar ve otomasyon tarafından yönetilirse – felaket riski o kadar artar.
II
Güneşi gözlemleme ve anlama görevi verilenler için, onu bir tehdit olarak anlamak, bazı kalıcı varsayımların tersine çevrilmesini gerektirir. Temel bir düzeyde, güneş büyük ölçüde iyiliksever bir güç olarak var olur. Işık ve ısı bahşeden güneş, gezegenimizi yaşanabilir kılan kozmik koşulların ince bir dilimi olan "Altıncı Bölge"mizin belirleyicisi olarak kabul edilmektedir. Daha büyük veya daha küçük, Dünya'ya daha yakın veya daha uzak olsaydı, bildiğimiz gibi yaşam var olmazdı.
Antik kozmolojilerde güneş birinci sınıf bir tanrıydı — Mısır tanrısı Ra'nın şahin başı üzerinde taşınıyordu veya Apollon'un göksel arabası tarafından gökyüzünde sürükleniyordu. Mezoamerika'daki Aztekler için güneş tanrısı Huitzilopochtli, günlük sunular talep eden kaprisli bir efendiydi. Kültürün ünlü olduğu ritüel insan kurbanlarının çoğu, hasadı ve dolayısıyla uygarlığın kaderini dikte eden büyük küreye itaatkarlık için gerçekleştirilmişti.
Teleskopik astronomiyi öncülük eden Galileo Galilei'ydi: Güneşi düz bir yüzeye yansıtarak, kör edici akkorluğunu gözlemlenebilir bir forma dönüştürebileceğini keşfetti. Alman-İngiliz gökbilimci William Herschel, 1779'dan 1818'e kadar 40 yılını güneş lekelerinin evrimini ve geçişini kaydederek geçirdi; her birinin "güneşin ışıklı atmosferinde muhtemelen yerleşime uygun bir açıklık" içerdiği varsayımıyla yalnızca hafifçe zayıflatılan takdire şayan bir ampirik çaba. Birkaç on yıl sonra, Alman gökbilimci Heinrich Schwabe, güneşin en düşük aktivite seviyesini gösterdiği güneş minimumundan güneş maksimumuna ve tekrar geriye doğru geçiş yaptığı yaklaşık 11 yıllık süre olan güneş döngüsünün varlığını keşfetti. Bu daha sonra, en eski ardışık kayıtlar temelinde, 1755 yılına kadar geriye taşındı: Güneş Döngüsü 1.
Sonra, 1 Eylül 1859'da Viktorya dönemi bira fabrikası sahibi ve amatör güneş gözlemcisi Richard Carrington, bahçesindeki bir güneş lekesini gözlemlerken ani bir ışık patlaması gördü.
• • •
Met Office kütüphanesinde arşiv görevlisi Catherine Ross, Royal Society'nin akademik dergisi olan "Felsefi İşlemler"in kumaş ciltli bir derlemesiyle beni bekledi. 423. sayfada, iki yıl önceki garip bir gök olayını anlatan ve hassas bir el tarafından çizilen bazı güneş lekelerinin bir eskizini içeren 1861'de ilk kez yayınlanan bir rapor bulunuyordu.
Carrington 1859'un bu erken sonbahar sabahında bunu yapıyordu. Kişisel gözlemevinin kubbeli çatısını açtıktan sonra, pirinç teleskobunun vizöründen güneşin bir görüntüsünü badana boyayla boyanmış bir cam levhaya yansıttı ve daha sonra takıntılı bir işe girişmeye başladı: güneş lekelerinin güneş yüzeyinde ilerlemesini izlemek ve çizmek.
Saat 11:18'de flaş geldi. Daha sonra "Yoğun parlaklığın iki lekesi ortaya çıktı," diye hatırladı. "İlk izlenimim, bir şans eseri bir ışık ışınının objektifli cama bağlı bir delikten geçtiğiydi. … [P]arlaklık, doğrudan güneş ışığının parlaklığına tam olarak eşitti."
Carrington daha sonra "şoktan biraz telaşlandığını" itiraf etti. Ancak, alışılmadık gözlemi, bir ekipman arızası veya halüsinasyon olarak reddedildiği takdirde, astronomik bir dipnot olarak kalabilirdi; ancak kendisine doğru ilerleyen güneş maddesinin kitlesinden habersiz, saatte 5 milyon mil hızla ilerlemeseydi.
Dünya'ya yaklaşık 18 saat sonra ulaştığında, Carrington'ın evinin üzerinde şafak vaktiydi. Amerika'da hala gecenin körüydü.
Sonraki kutup ışıkları, bugün bile kaydedilen en geniş kutup ışıkları arasındaydı. Kuzey Işıkları'nın gözlemleri, Ekvator'un sadece 13 derece kuzeyinde El Salvador'a kadar güneyde bildirildi. Karşı kutuptan içeri girerek, Güney Işıkları Santiago üzerinde parıldadı.
Batı Yarımküre genelinde yerel gazeteler, her türden garip gece vakti olaylarını anlattı — insanların ışıkları güneş doğumu sanarak uyandıkları ve horozların yanlış bir şafağı selamlamak için ötmeleri.
Göz tanıkları, gökyüzünün "soluk kırmızı bir alevle", "sıradan baskıyı kolayca okuyabileceğiniz kadar parlak bir ışımayla", gökyüzünün "yıldız tozu gibi puslu madde yağmurlarıyla" aydınlatıldığını gördüklerini anlattılar. Amerika'nın Atlantik kıyısında, Charleston Mercury şöyle bildirdi: "[Okyanusa] bakmayan kimse, İncil'deki 'deniz kana dönüştü' ayetini düşünmeden edemezdi. Kıyıdaki kabuklar, ışığı yansıtarak ateş kömürlerine benziyordu." Işıklar o kadar yoğun ve büyüleyiciydi ki birçok insan dünyanın sonunu düşündüğünü itiraf etti.
Aynı zamanda bir güneş olayının insan teknolojisini bozduğu ilk zamanlardan biriydi. Gökyüzü başlarının üzerinde parıldarken, Amerika ve başka yerlerdeki telgraf operatörleri, elektrik tellerinden gönderilen Morse kod mesajlarının iletilemediğini fark ettiler. Birçok durumda, makineleri kızıştı ve ateş püskürttü veya tamamen devre dışı kaldı. Boston'daki Amerikan Telgraf Şirketi çalışanları, arızalı cihazlarını çıkardıktan sonra, sadece kutup ışıklarından oluşan akımı kullanarak 100 mil kuzeydeki Maine, Portland ile iletişim kurabileceklerini buldular. Görünmez bir şekilde, yabancı bir şey telgraf tellerini elektrik yüküyle doldurmuştu.
Carrington'ın şahit olduğu şey, büyük bir CME'nin öncüsü olan "beyaz ışık parlaması" olarak bilinecekti. İzlerken, ışık noktaları "zayıfladı" ve sonra kayboldu. Patlayan güneş lekesinin başlangıç ve bitiş noktalarının ünlü eskizi, patlama süresi boyunca fotosfer üzerinde 35.000 mil göç ettiğini öne sürdü.
Royal Society raporunun son sayfalarında, ilkel manyetometreler tarafından kaydedilen aktivitenin zirvelerini ve çukurlarını gösteren grafiklerin bir derlemesi yer almaktadır. Bu manyetik sarsıntıları Carrington'ın gözlemiyle ilişkilendiren rapor şöyle varsaydı: "Bu birincil bozucu gücün bizim yıldızımızda bulunduğunu varsaymak için nedenlerimiz var."
"Carrington Olayı" olarak bilinecek olan CME'nin geriye dönük analizi, 10 milyar megaton TNT'ye eşdeğer enerji açığa çıkardığını tahmin etti. Gelecekteki uzay hava koşullarının ölçüleceği ve potansiyel bir haberci olacak şekilde tarihe geçecek: Eğer bir Carrington sınıfı güneş fırtınası modern çağda Dünya'ya çarparsa, o zaman ne olur?
Parlama çok geçmeden sonra korograflar, güneşin fotosferinin kenarında genişleyen kocaman bir CME'yi gösteriyor. Görevdeki tahmincinin ilk sorusu şu: Yörünge nedir? Bu, dışa doğru yayılan dev bir duman halkası gibi ilerleyen bir hale olarak kendini gösteriyor ve bu koronal kütle atımının doğrudan Dünya'ya doğru gittiğini gösteriyor.
Tahminciler verileri bir bilgisayar modeline besliyorlar ve bulutun bir milyar ton plazma içerdiğini tahmin ediyor. Jeomanyetik fırtına ölçeğinde, G3 ve üstü her şey bir uyarı gerektirir. Bu, yüzyılda bir gerçekleşen bir olay olan G5+'tır. Yaşayan hafızada Dünya'ya yönelik en büyük CME.
Yönetici tahminci, CME'nin varışını ve tahmini sonuçlarını tahmin eden bir "jeomanyetik fırtına izleme" uyarısı yayınlıyor. Gözlemevi başkanlarına bildiriliyor; hükümet acil durum plancıları ile acil toplantılar düzenleniyor.
Bütün bu faaliyetlerin ortasında bir bekleme oyunu var. Olayın gerçek büyüklüğü, tam eşiğinde olana kadar bilinmeyecektir.
III
On yıllar boyunca, kimse Eylül 1859'daki tüm bu jeomanyetik sarsıntıların nedenine tamamen emin değildi. MOSWOC'un monitörlerinde güneşe bakıldığında, açıkça ortaya çıkan şey onun şaşırtıcı dinamizmidir. Genellikle yanlış bir şekilde sıcak bir gaz topu olarak tanımlanan güneş, aslında bir gaz, atomlarının bazı elektronları serbest kalana kadar ısıtıldığında oluşan maddenin dördüncü hali olan plazmadan oluşmaktadır.
Yaklaşık iki oktilyon (2.000.000.000.000.000.000.000.000.000) ton ağırlığındaki güneş, kutuptan kutba 865.000 mil ölçülerindedir ve 1,3 milyon Dünya'ya eşdeğer bir hacme sahiptir. Çekirdeğindeki sıcaklıkların 28 milyon derece Fahrenheit'e ulaştığı tahmin ediliyor; geniş enerjisi, karşıt yerçekimi kuvveti tarafından kontrol altında tutulmaktadır.
On yıllarca süren spektroskopi, bu devasa fırının her türden eser element içerdiğini — oksijen, magnezyum, silikon, kükürt — ancak kütlesinin %98'inin evrendeki en basit iki elementten oluştuğunu ortaya koydu: hidrojen ve helyum. Güneşin enerjisini üreten temel fiziksel reaksiyon, her biri bir protonda bulunan iki hidrojen atomunun bir araya gelerek iki protonda bir helyum atomu oluşturmasıdır. Bu füzyon tarafından üretilen ısı, güneşin ana gövdesindeki atomlardan elektronları soymaktadır ve bu konvektif hareket, güneşin dönüşüyle birleşerek güçlü ve karmaşık bir elektromanyetik alan üretir. Bu, bir "ana dizi yıldızı"nı karakterize eden süreçtir.
Yaklaşık 4,6 milyar yıl önce yıldızlararası bir gaz bulutundan doğan güneşimizin şu anda ömrünün yaklaşık yarısında olduğu düşünülüyor. 5,5 milyar yıl sonra çekirdeğindeki hidrojen neredeyse tükenmiş olacak ve yerçekimi alanının sınırlarına karşı baskı yaparak, Merkür ve Venüs'ü yutacak ve daha sonra bir çay kaşığı bir boğa filine eşit ağırlıkta olacak kadar yoğun bir yıldız cesedi olan beyaz bir cüceye çökecek bir kırmızı dev haline gelecektir. Dünya, bu felaketten sağlam bir şekilde kurtulursa, güneşin yerçekimi çekimi tarafından artık yörüngesinde tutulmayacak, artık parıltısıyla ısıtılmayacak ve enerjilendirilmeyecek, karanlıkta dönen ölü bir kabuk olarak boşluğa savrulacaktır.
Ancak daha acil endişelere dönelim. Yeni bir güneş döngüsünün başlangıcında, güneşin manyetik alanının karmaşık dinamikleri, kutuplarının yer değiştirmesine neden olur. Güneş minimumu sırasında alan, kuzeyden güneye doğru uzanan bir dizi gergin çizgi olarak düşünülebilir.
Colorado, Boulder'daki evinden bana bir görüntülü görüşme sırasında konuşan ve Atmosferik ve Uzay Fiziği Laboratuvarı'nda güneş fizikçisi olarak çalışan Ryan French, "Dünya gibi katı bir gök cisminde olduğu gibi bir dipol ile başlarsınız," dedi. Bu denge, güneşin farklı dönüşü tarafından bozulur. Dünya'nın sürekli 24 saatlik dönüşünün aksine, tüm bu kaynayan plazmanın akışkanlığı, tam bir dönüşü tamamlamak için yaklaşık 25 gün süren ekvatorda güneşin daha hızlı dönmesine neden olur. Kutuplarda aynı dönüş yaklaşık 36 gün sürer. Bunun sonucunda neler olduğunu göstermek için French, masasında duran bir iPhone şarj kablosu kaldırdı. Kablo gergin bir şekilde iki yumruk arasına tuttu, ardından ellerini yavaş yavaş birbirine yaklaştırdı ve aynı anda her yumruğu zıt yönlerde döndürdü. Kablo sallanmaya ve iç içe geçmeye, ardından üzerine katlanarak bir halka oluşturmaya başladı.
Benzer şekilde, bir güneş döngüsü boyunca, güneşin manyetik alan çizgileri, özellikle orta enlemler çevresinde, sıkışır, çaprazlaşır ve birbirine karışır. Bu birleşim yerlerindeki manyetizmanın yoğunluğu — güneşin genel alanından 1.000 kat daha güçlü — plazmanın çekirdekten fotosfere taşınmasını engeller ve bu da daha koyu bölgeler oluşturur: güneş lekeleri. Ortalama 9.900 derece yüzey sıcaklığından yaklaşık 3.600 derece daha düşük bir sıcaklıkta yanan her güneş lekesi, manyetik potansiyel enerjinin bir potağı, uzay havasının kaynağıdır.
1859'da Carrington'ın incelediği gibi en büyük güneş lekeleri, kenardan kenara 100.000 milin üzerinde, Dünya'nın çapının 10 katından fazla büyümeye devam eder. Güneş döngüsü maksimumuna yaklaştıkça, manyetik alanların birbirine karışması hızlanır; plazma dolaşımı, sıkışmış enerji onu bastıran dirence ulaşana ve patlayana kadar engellenir.
French ellerini ayırttı ve döngüsel kordon gerildi. "Bu manyetik alanda depolanan tüm enerjinin bir yere gitmesi gerekiyor," dedi. "Böylece döngü kırıldığında, içinde depolanan tüm elektronlar ve iyonlar her yöne doğru koşturur. Bazıları güneşin alt atmosferiyle çarpışır. Diğerleri ise güneş sistemine doğru hızlanır."
Güneş parlamaları ilk patlamadır. Işık hızında veya ona yakın hareket eden, yaydıkları radyasyon ve parçacıklar, güneş ile Dünya arasındaki 93 milyon mili birkaç dakika içinde aşabilir. Bu nedenle, bir parlama yörünge sensörlerinde tespit edildiğinde, zaten varmıştır.
CME'ler farklı bir yaratıktır. Genellikle bir parlama ile tahmin edilen CME'ler daha yavaş hareket eder ve Dünya'ya ulaşmaları 15 saat ile beş gün arasında sürer. Taşıdıkları malzeme de daha ağırdır, Dünya atmosferine girme kapasitesi daha yüksektir ve önemli ölçüde daha önemli sonuçlar doğurur. French, yaygın olarak kullanılan bir metafor kullanarak ikisi arasındaki farkı açıkladı. "Bunu ortaçağ topu gibi düşünebilirsiniz," dedi. Bir güneş parlaması ateşlenen tozun parıltısıdır. CME top mermisidir.
Dev CME'nin güneşin fotosferinden patladığı gözlemlendikten on dokuz buçuk saat sonra, ön kenarı henüz güneşle düz bir çizgide Dünya'dan bir milyon mil uzaklıktaki Lagrange-1 noktasına ulaşmıştır.
Burada, bir gözlem modülü filosu bulutun polaritesini ve dolayısıyla "jeoeşikliliğini" veya bozucu kapasitesini ölçer. Manyetik yönü Dünya'nınkine uyuyorsa, en kocaman CME bile, bir deredeki bir kayanın üzerinde akan su gibi Dünya'nın dipolünü gezegenin etrafında takip edecektir. Ancak manyetik yönü yamuk veya ters çevrilmişse, parçacıklar Dünya atmosferindeki moleküllerle "manyetik yeniden bağlantı"yı tetikleyerek bir enerji patlaması serbest bırakacaktır. Bu nedenle varsayımsal fırtına ile böyledir.
Gözlemevlerinde tahminciler bir "ani darbe uyarısı" çıkarırlar. Uzun süredir planlanan azaltma stratejileri şimdi devreye giriyor. CME yaklaşık 20 dakika içinde iyonosfere sızacak.
IV
Carrington Olayı'nı takip eden on yıllar diğer garip olaylarla damgalandı. 1921'de, Doğu Amerika Birleşik Devletleri'nin gece gökyüzünde başka bir muhteşem kutup ışığı gösterisi gerçekleştiğinde, Manhattan'daki demiryolu anahtarlama sistemleri kontrolden çıktı ve baş üstü telgraf tellerinden kıvılcımlar sıçrayarak New York eyaleti genelinde yangınlara neden oldu. 1967'de, Soğuk Savaş'ın zirvesinde, bir dizi güçlü parlama, ABD Hava Kuvvetleri Balistik Füze Erken Uyarı Sisteminin bir bölümünün arızalanmasına neden oldu ve askeri birliğin varsayımsal bir Sovyet saldırısına karşılık nükleer silahlı uçaklar göndermesine neden olmak üzereydi. 1989'da büyük bir CME, Quebec genelindeki elektrik şebekesini devre dışı bırakarak 6 milyon insanı dokuz saat boyunca elektriksiz bıraktı. Temmuz 2012'de, Met Office'in embriyonik uzay hava masasındaki güneş monitörleri, Carrington Olayı'na büyüklük olarak eşdeğer büyük bir jeomanyetik fırtınanın sadece birkaç gün önce Dünya'nın boşalttığı yörünge yolundan geçtiğini endişeyle izledi.
Bu yakın kaçırdıktan sonra, aşırı uzay havasının potansiyel olarak felaket getirici sonuçları yoğun bir araştırma ve varsayım konusu haline geldi. 2008 yılında Amerika Ulusal Bilimler Akademisi, "uzay hava Katrina'sının etkilerini", tarihsel kayıtlara göre nadir ancak düşünülemez bir olasılığı incelemek için bir atölye çalışması düzenledi. Sonraki raporda, 2005'teki yıkıcı kasırganın yaklaşık 125 milyon dolara mal olduğu belirtilirken, yüzyıllık bir güneş fırtınasının yol açtığı hasarın potansiyel olarak trilyonlarca dolara ulaşabileceği belirtildi.
2012'de MOSWOC'un kuruluşundan bu yana başkanlığını yapan ve Met Office'te 38 yıllık bir deneyime sahip olan Mark Gibbs, İngiltere'nin yeni uzay hava masasına liderlik etmesi için kendisine yaklaştığında ilk tepkisinin "uzay havası nedir?" diye sormak olduğunu itiraf etti. Ancak yeni görevinin önemini hızla anladı. Londra Olimpiyatları hemen köşedeydi, Gibbs hatırladı, "ve 100 metre finalleri devam ederken büyük bir uzay olayının uydu iletişimini devre dışı bırakabileceğini hayal edebilirdiniz." Bugün, tahmin işlerini yapmıyor, ancak bir Carrington sınıfı fırtına yaşanırsa, sıcak koltuğa o oturacaktır.
Yıllardır süren deneyimine rağmen, böyle bir yüzyıllık olayın nasıl gerçekleşebileceği konusunda tahmincilerin hala çok şey bilmediğini kabul etti. Waite ve Hammond'un MOSWOC'ta "yirmi yılda bir olay" olarak nitelendirdiği Mayıs ayındaki jeomanyetik fırtına gibi daha küçük darbeler, faydalı deneme çalışmaları olmuştur. Gibbs, "Süreçlerimizin tamamını test etmek için yeterince büyüktü," dedi. "Hükümetle sürekli iletişim halindeydik, paydaşlara brifing veriyorduk. Bu, yer yanmadan her şeyi test edebileceğimiz anlamına geliyordu."
Yangının çıktığı günü düşünen bir kişi Jim Wild'dır. İngiltere'nin Lancaster Üniversitesi'nde uzay fiziği profesörü ve Uzay Çevresi Etkileri Uzman Grubu üyesi olan Wild, hükümetin azaltma ve direnç stratejilerinin temelini oluşturan "makul en kötü senaryolar"ı oluşturmak için son 15 yılı geçirdi. Araştırması, esasen bir güneş fırtınasının en geniş kapsamlı tehlikesiyle ilgileniyor: jeomanyetik olarak indüklenen akımların (GIC'ler) karasal elektrik şebekelerini felç etme potansiyeli.
Dünya'ya yönelik bir CME manyetosfere çarptığında, gezegeni çevreleyen karmaşık elektrik akımı ağlarına ek amper enjekte edilir. Belirli bir bölgenin GIC'lere karşı savunmasızlığı, altındaki jeolojik profiline bağlıdır. Wild bana, "İndüklenen elektrik alanının yoğunluğu, yerin iletkenliğinin tersine orantılıdır," dedi. Dirençli temel kaya üzerine oturan bölgelerde, "fazla akım kaçınılmaz olarak uzun elektriksel olarak iletken altyapı parçalarına - yere bağlı metal uzunluklarına - yol bulacaktır." Bu tür şebekelerin içine girdikten sonra, fazlalık elektrik sistemi aşırı yükleyebilir, arızalara neden olabilir ve aşırı durumlarda bunları çalışamaz hale getirebilir. Küresel telgraf ağlarının 1859'da nasıl alt üst edildiği de böyleydi.
Son zamanlarda, Wild ve diğer araştırmacılar, GIC'lerin demiryolu sinyallerinde "yanlış taraf" arızalarını tetikleyebileceğini ve demiryolu sinyallerini kırmızıdan yeşile yanlış bir şekilde çevirdiğini buldular. Ancak elektrik şebekesi konusunda, özellikle de ekstra yüksek voltajlı (EHV) transformatörlerin savunmasızlığı konusunda daha endişeli.
EHV'ler, bazen dört kat yüksekliğinde, uzun vadeli iletim için voltajı yükseltmek ve ihtiyaca göre ev kullanımı için azaltmakla sorumlu devasa yapılardır. Bir GIC bir EHV transformatörüne sızdığında, kutup ışığı yükünün doğru akımı (DC) ile ulusal elektrik şebekemizin alternatif akımı (AC) arasındaki çarpışma, voltaj değişimleri ve transformatörleri tetikleyebilecek veya hatta tamamen yok edebilecek aşırı düzeyde iç ısınma üretir. Düzensiz akım şebekenin bir bölümünü ve ardından diğerini doyururken zincirleme bir reaksiyonda çalışan bu süreç, "voltaj çöküşü"nde sonuçlanabilir — yayılan bir elektrik kesintisi veya tam sistem kapanması. Karanlık.
EHV transformatörlerine verilen ciddi hasardan iyileşmek, en iyi zamanlarda bile acı verici bir süreçtir. Her biri özel üretimdir, sadece birkaç uzman üretici tarafından üretilir ve tedarik zinciri çok yavaştır. Yeni bir transformatörün yapımı ve kurulumu birkaç aydan iki yıla kadar sürebilir. O kadar büyüktürler ki, konumlandırılmak için tüm otoyolların kapatılması gerekir.
2016'da Cambridge Üniversitesi Risk Çalışmaları Merkezi, Carrington sınıfı bir fırtınanın ABD genelinde elektrik sistemi çöküşünü tetiklediği bir senaryoya dayalı bir stres testi olan "Helios Güneş Fırtınası" çalışmasını yayınladı. Çalışmaya göre, böyle bir durum ABD transformatörlerinin üçte birinin devre dışı kalmasına, %3'ünün ise büyük hasar görmesine ve ulusal nüfusun neredeyse yarısını karanlığa gömmelerine neden olurdu. En uç senaryoda, 10 milyon insana kadar 300 gün boyunca elektriksiz kalacaktı.
Wild ve "işlerin zemin ucunda" olarak nitelendirdiği meslektaşlarının çoğu bunun asla olmayacağına umut ediyorlar. Uzmanlar, son yirmi yıldır acil durum azaltmaları konusunda hükümet ve özel sektör olasılık planlamacılarıyla koordinasyon sağlamak için çok şey harcadılar.
Ancak özellikle "birçok sistemde her yerde bulunan" yeni, kontrolsüz teknolojilerle tahmin yapmak ve uygun yanıtlar planlamak daha karmaşık hale geliyor, diye açıkladı Wild. En çok belirlenmesi zor olanlardan biri, Dünya atmosferinin korumasının dışında çalışan uydu hizmetlerine yönelik risktir. Küresel uydu takımyıldızımız dağınıktır ve hızlı bir şekilde büyümektedir, çok çeşitli devlet ve özel operatörler arasında dağılmıştır ve minimum merkezi gözetim veya denetim altındadır. Güneş parlamalarından gelen radyasyon, yerleşik devrelere girebilir ve bozabilirken, CME'lerden gelen uzaydan gelen maddenin enjeksiyonu atmosferi yoğunlaştırır, bu da uyduların rotasından sapmasına veya hatta tamamen yörüngesinden çıkmasına neden olur. Şubat 2022'de, yeni bir Starlink uydu filosu G2 fırtınası tarafından vurulduğunda, 49'unun en az 40'ı felaket bir şekilde başarısız oldu. Geçen Mayıs ayındaki güneş fırtınası, NASA Hubble Teleskobu'nun Dünya'ya doğru iniş hızını veya yörünge bozulmasını günde 130 fitten 260 fite geçici olarak ikiye katladı.
Özellikle savunmasız bir alan Küresel Konumlandırma Sistemi'dir (GPS). Çoğunlukla yüksek Dünya yörüngesinde bulunan bu uydular atmosferik sürtünmeye karşı daha az hassastır. Bununla birlikte, ölçümlerinin ve iletim sinyalinin doğruluğu yine de atmosferin tutarlı bir kimyasal ve elektriksel karaktere sahip olmasına bağlıdır. CME malzemesi bu bariyeri kirlettiğinde, uydular ve yer arasında seyahat eden sinyallerin dalga boyunu bozabilir; bu