Mitä ovat aurinkomyrskyt?

Aurinkomyrsky (tunnetaan myös nimellä Solar Proton Event tai SPE) tapahtuu usein suurten purkausten jälkeen Auringossa, kun protonit saavat uskomattoman suuria nopeuksia, joskus jopa useita kymmeniätuhansia kilometrejä sekunnissa. Nämä aurinkomyrskyt voivat ylittää Aurinko-Maa -etäisyyden jopa 30 minuutissa ja kestää useita vuorokausia. Tässä artikkelissa kerromme, mikä on aurinkomyrsky ja millaisia vaikutuksia sillä on meihin.

S-asteikko

NOAA käyttää viisitasoista järjestelmää, jota kutsutaan S-asteikoksi, osoittamaan aurinkomyrskyn voimakkuutta. Tämä asteikko vaihtelee välillä S1 - S5, jolloin S1 on alin ja S5 korkein taso. Jokaisella S-tasolla on pfu (protonivuoyksikkö) -kynnysarvo. Esimerkiksi: S1-säteilyn myrskytaso saavutetaan, kun 10 MeV pfu saavuttaa arvon 10 geosynkronisten satelliittien etäisyydellä. Huomaa, että tämä asteikko on itse asiassa logaritminen. Tämä tarkoittaa sitä, että kohtalainen (S2) protonitapahtuma on silloin, kun protonivuo saavuttaa arvon 100 pfu, ei 20! Voimakkaalle (S3) aurinkomyrskylle tarvitaan 1000 pfu. Käytämme usein tätä S-asteikkoa verkkosivustolla, joten on viisasta tutustua siihen. Voimme määritellä seuraavat aurinkomyrskyluokat:

S-asteikko	Kuvaus	Vuon liipausukynnys	Keskimääräinen taajuus	ACEn aurinkotuulen mittaustietojen luetettavuus
S1	Vähäinen	101	50 per jakso	Tietojent luotettavuus
S2	Kohtalainen	102	25 per jakso	Tiedot voivat olla epäluotettavia
S3	Voimakas	103	10 per jakso	Tiedot voivat olla epäluotettavia
S4	Voimakas	104	3 per jakso	Tiedot voivat olla epäluotettavia
S5	Äärimmäinen	105	Vähemmän kuin 1 per jakso	Tiedot voivat olla epäluotettavia

Vaarat

Aurinkomyrskyt eivät ole vaarallisia ihmisille Maassa. Maapallon magneettikenttä ja ilmakehä suojaavat meitä näiltä myrskyiltä. Yksi vaikutus, jonka voimme kokea maapallolla voimakkaiden aurinkomyrskyjen aikana, on lisääntynyt riski siitä, että transpolaarisilla lennoilla matkustavat ihmiset saavat normaalia suuremman säteilyannoksen. Transpolaariset lennot on joskus reititettävä uudelleen tai peruttava näiden aurinkomyrskyjen vuoksi. Toinen vaikutus on, että se voi aiheuttaa joitain viestintäongelmia napa-alueilla. Nämä protonit ovat myös säteilyuhka astronauteille, erityisesti heidän ulkopuolisten toimintojensa (avaruuskävelyt) aikana. Avaruudessa olevat satelliitit ovat myös alttiita: nämä protonit heikentävät aurinkopaneelien tehokkuutta, satelliiteissa olevat elektroniset piirit voivat toimia väärin ja protonit aiheuttavat kohinaa tähtiseurantajärjestelmissä.

Arktisilla leveysasteilla korkean taajuuden (HF) radioviestintä voi olla ongelmallista tai jopa mahdotonta. Nopeasti liikkuvat protonit tunkeutuvat magnetosfääriin ja ohjautuvat magneettikentän viivoja pitkin tunkeutuen pohjoisen ja etelänavan lähellä olevaan ilmakehään. Nämä protonit ionisoivat D-kerroksen ja tämä prosessi estää HF-radioaaltoja saavuttamasta paljon korkeampia E-, F1- ja F2-kerroksia, joissa nämä radiosignaalit yleensä taittuvat ja palautuvat takaisin maahan. Tällaisia radiokatkoksia kutsutaan PCA-tapahtumiksi ja ne voivat kestää päiviä. Tulos on vain vähän tai ei lainkaan korkeataajuista radioviestintää mahdollista polaarisilla reiteillä. Voimme käyttää S-asteikkoa arvioidaksemme Polar Cap Absorption (PCA) -tapahtuman vakavuuden.

S-asteikko	Kuvaus	Vaikutukset
S1	Vähäinen	Vähäiset vaikutukset HF-taajuusalueella napa-alueilla.
S2	Kohtalainen	Vähän vaikutuksia HF-taajuusalueella napa-alueilla ja satelliittiyhteyksissä.
S3	Voimakas	Heikentynyt HF-taajuus napa-alueilla ja navigointivirheet, vaikutukset satelliittien kuvantamisjärjestelmiin ja aurinkopaneeleihin, merkittävä säteilyvaara astronauteille avaruuskävelyjen (EVA) aikana ja korkeiden leveyksien lentokoneiden matkustajille.
S4	Voimakas	HF-taajuuksien katkeaminen napa-alueilla ja navigointivirheet useiden vuorokausien ajan, häiriöt satelliittien kuvantamisjärjestelmiin ja muistilaitteiden ongelmat, korkea säteilyriskit astronauteille avaruuskävelyjen (EVA) aikana ja korkeiden leveyksien lentokoneiden matkustajille.
S5	Äärimmäinen	HF-taajuuksien puute polaarialueilla ja sijaintivirheet tekevät navigoinnista erittäin vaikeaa, joidenkin satelliittien menetys ja muistihäiriöt aiheuttavat hallinnan menetyksen, väistämätön korkea säteilyriski avaruuskävelyjen aikana astronauteille ja korkeiden leveyksien lentokoneiden matkustajille.

Alla olevassa kuvassa on hyvä esimerkki siitä, mitä satelliiteille tapahtuu aurinkomyrskyjen aikana. Vasemmalta oikealle näemme kuvia kahdesta eri SOHO-instrumentista. Vasemmalla näet, miltä kuvat näyttävät normaalisti, kun aurinkomyrskyä ei ole. Oikealla näet, mitä tapahtuu erittäin voimakkaan S4-aurinkomyrskyn aikana. Kameran kuvasensoriin on törmännyt niin paljon protoneja, että ne ovat aiheuttaneet kuviin paljon kohinaa. Kuvat ovat melkein käyttökelvottomia.

Animated GIF (900kB)

Ongelmia Advanced Composition Explorerin (ACE) -satelliitissa aurinkomyrskyjen aikana

On mahdollista, että aurinkomyrskyn aikana jotkut Advanced Composition Explorer (ACE) -satelliitista tulevat tiedot saastuvat ja rekisteröivät vääriä arvoja. Tämä näkyy SWEPAM-instrumentista peräisin olevien aurinkotuulen parametreissa. Aurinkotuulen nopeus on pienempi kuin se on todellisuudessa ja tiheydestä tulee matalampi kuin yksi protoni neliösenttimetriä kohden. Tiedot, jotka liittyvät planeettojen väliseen magneettikenttään (IMF), pysyvät luotettavina aurinkomyrskyn aikana. Nämä väärät lukemat voivat ilmetä, kun aurinkomyrsky saavuttaa S2-tason (kohtalainen aurinkomyrsky), ja se voi usein jatkua hyvään aikaan koronan massapurkauksen saapumisen jälkeen, mikä tekee massapurkauksen saapumisen havaitsemisesta paljon vaikeampaa. DSCOVR-satelliitissa, joka korvasi ACE:n vuonna 2016, ei ole näitä ongelmia.

<< Siirry edelliselle sivulle