Co je to bouře slunečního záření?

Bouře slunečního záření (známá také jako sluneční protonová událost nebo SPE) se vyskytuje často po velkých erupcích na Slunci, když protony vystřelí neuvěřitelně vysokou rychlostí, někdy až 10 000 km / s. Tyto radiační bouře mohou překlenout vzdálenost Slunce-Země za pouhých 30 minut a trvat několik dní. V tomto článku vysvětlíme, co je to sluneční radiační bouře a jaké účinky na nás má.

S-scale

NOAA používá pětúrovňový systém zvaný S-scale, který indikuje závažnost bouře slunečního záření. Tato stupnice se pohybuje od S1 do S5, přičemž S1 je nejnižší úroveň a S5 je nejvyšší úroveň. S každou úrovní S je spojena prahová hodnota pfu (jednotka protonového toku). Například: Úroveň bouře slunečního záření S1 je dosažena, když počet pfu 10 MeV dosáhne hodnoty 10 v geosynchronních nadmořských výškách satelitů. Mějte na paměti, že tato stupnice je ve skutečnosti logaritmická. Co to znamená, že k mírné (S2) protonové události dojde, když tok protonů dosáhne 100 pfu, ne 20! Pro silnou (S3) bouři slunečního záření je zapotřebí 1000 pfu. Tuto stupnici S často používáme na webu, takže je rozumné se s ní seznámit. Můžeme definovat následující třídy bouří slunečního záření:

S-scale	Popis	Prahová hodnota toku	Průměrná frekvence	Spolehlivost ACE údajú o slunečním větru
S1	Velmi mírný	101	50 za cyklus	Spolehlivá data
S2	Mírný	102	25 za cyklus	Data mohou být nespolehlivá
S3	Silný	103	10 za cyklus	Data pravděpodobně nespolehlivá
S4	Těžký	104	3 za cyklus	Data pravděpodobně nespolehlivá
S5	Extrémní	105	Méně než 1 za cyklus	Data pravděpodobně nespolehlivá

Nebezpečí

Bouře slunečního záření nejsou pro lidi na Zemi nebezpečné. Před těmito bouřemi jsme chráněni magnetickým polem Země a zemskou atmosférou. Jedním z efektů, které můžeme na Zemi zažít během silných bouří slunečního záření, je zvýšené riziko, že lidé na transpolárních letech dostanou vyšší dávku záření, než je obvyklé. Transpolární lety musí být kvůli těmto radiačním bouřím někdy přesměrovány nebo zrušeny. Dalším efektem je, že může způsobit určité komunikační problémy v polárních oblastech. Tyto protony také představují radiační hrozbu pro astronauty, zejména během jejich mimopilotních aktivit (procházky vesmírem). Družice ve vesmíru jsou také zranitelné: tyto protony snižují účinnost solárních panelů, palubní elektronické obvody mohou selhat a protony budou vytvářet rušení v systémech sledování hvězd.

V arktických zeměpisných šířkách může být vysokofrekvenční (HF) rádiová komunikace problematická nebo dokonce nemožná. Rychle se pohybující protony pronikají do magnetosféry a jsou vedeny čarami magnetického pole a pronikají do atmosféry poblíž severního a jižního pólu. Tyto protony ionizují D-vrstvu a tento proces brání vysokofrekvenčním vlnám v dosažení mnohem vyšších vrstev E, F1 a F2, kde se tyto rádiové signály normálně lámou a odrážejí zpět na Zemi. Takové výpadky rádiového signálu jsou známé jako události Polar Cap Absorption (PCA) a mohou trvat několik dní. Výsledkem je malá až žádná vysokofrekvenční rádiová komunikace přes trans polární trasy. Můžeme použít měřítko S-scale k odhadu závažnosti události Polar Cap Absorption (PCA).

S-scale	Popis	Dopady
S1	Velmi mírný	Drobné dopady na HF přes polární oblasti.
S2	Mírný	Občasné účinky na vysokofrekvenční záření přes polární oblasti a satelitní operace.
S3	Silný	Snížené vysokofrekvenční záření v polárních oblastech a chyby GPS, dopady na zobrazovací systémy a proudy solárních panelů satelitú, významné radiační riziko pro astronauty při činnosti mimopilotních vozidel (EVA) a cestující v letadlech s vysokou šířkou.
S4	Těžký	Výpadek vysokofrekvenčního záření přes polární oblasti a chyby navigační polohy po několik dní, problémy se zobrazovacímy systémy a problémy s paměťovými zařízeními na satelitech, vysoké radiační riziko pro astronauty při činnosti prepravních vozidel (EVA) a cestující v letadlech s vysokou šířkou.
S5	Extrémní	Žádné vysokofrekvenční záření v polárních oblastech a chyby polohy extrémně ztěžují navigační operace, ztráta některých satelitů a dopady na paměti způsobují ztrátu kontroly, nevyhnutelné vysoké radiační riziko pro astronauty na EVA a pasažéry letadel ve vysokých zeměpisných šířkách.

Obrázek níže ukazuje dobrý příklad toho, co se stane se satelity během bouří slunečního záření. Zleva doprava vidíme snímky ze dvou různých nástrojů SOHO. Vlevo vidíte, jak snímky normálně vypadají, když není žádná bouře slunečního záření. Vpravo vidíte, co se stane během silné bouře slunečního záření S4. Do senzoru fotoaparátu naráží tolik protonů, že to způsobí na obrázcích hodně šumu. Obrázky jsou téměř nepoužitelné.

Animated GIF (900kB)

Problémy s Advanced Composition Explorer (ACE) během bouří slunečního záření

Je možné, že během bouře slunečního záření dojde ke poškodení některých dat pocházejících ze satelitu ACE (Advanced Composition Explorer) a zaregistrování falešných hodnot. To lze vidět na parametrech slunečního větru, které vycházejí z přístroje SWEPAM. Rychlost slunečního větru se sníží, než ve skutečnosti je, a hustota se sníží na méně než 1 proton na čtvereční centimetr. Data související s meziplanetárním magnetickým polem (IMF) zůstávají spolehlivá během bouře slunečního záření. K těmto nesprávným údajům může dojít, když bouře slunečního záření dosáhne úrovně S2 (mírná bouře slunečního záření) a mohou často pokračovat až do doby po příletu výronu koronální hmoty, což ztěžuje detekci příchodu výboje koronální hmoty. Vesmírná loď DSCOVR, která v roce 2016 nahradila ACE, tyto problémy nemá.

<< Přejít na předchozí stránku