Říká se, že oheň je dobrý sluha ale zlý pán. V případě Slunce to platí ještě mnohem více. Obří koule žhavé hmoty, která se nachází 150 milionů kilometrů od nás, sehrála klíčovou roli ve vzniku života na Zemi a stále je pro nás nepostradatelná.
Slunce je klidné, ale může vyvádět
Ultrafialové záření ze slunce je dobrým příkladem dobrého sluhy a zlého pána. Díky němu naše tělo vyrábí důležitý vitamin D, zároveň však dlouhodobé vystavování těla slunečnímu záření může mít vážné zdravotní důsledky.
Před většími dávkami záření nás chrání zemská atmosféra, před nebezpečnými částicemi pak magnetické pole. Po většinu času je Slunce poměrně klidnou hvězdou, ale v období slunečního maxima začíná vyvádět.
Co když je sluneční maximum?
Při úplném zatmění Slunce zastíní Měsíc sluneční kotouč a na Zemi pozorujeme vnější atmosféru Slunce zvanou koróna. V ní vzniká proud nabitých elektronů, protonů a jader atomů hélia. Sluneční vítr „fouká“ neustále.
Občas ale dojde k úniku koronální hmoty (anglicky coronal mass ejection, CME), při němž se do kosmického prostoru dostane i miliarda tun nabitých částic. Nejvíce CME vzniká v období slunečního maxima. Pokud oblak částic zamíří k Zemi, zasáhne nás v závislosti na rychlosti, která může přesahovat 1000 kilometrů za sekundu, za 15 hodin až 3 dny.
Geomagnetická bouře a polární záře
Když proud nabitých částic zasáhne magnetické pole Země, mluvíme o sluneční nebo geomagnetické bouři. Částice sklouzávají po magnetických silokřivkách a minou naši planetu. Některé jsou ale magnetickým polem zachyceny a putují po spirále směrem k zemskému povrchu.
Elektrony ze slunečního větru narazí ve výšce 80 až 150 kilometrů na částice zemského atmosféry, kterým předávají část své energie. Je to ale půjčka a ne dar! Získanou energii si částice atmosféry nenechají a zbaví se jí tím, že ji vyzáří ve formě světla. Na Zemi pak pozorujeme polární záři.
Barva polární záře závisí na výšce a chemickém prvku. V případě kyslíku je to především zelená a červená, u dusíku fialová. Při silnějších geomagnetických bouřích jsou polární záře vidět také z území Česka, nejčastěji na severu, který je blíže k magnetickému pólu.
Jsou sluneční bouře nebezpečné?
CME není nebezpečná pro zdraví člověka, ale může být nebezpečná pro lidstvo. Sluneční záření jako takové postupně snižuje výkon solárních panelů družic. Vyšší sluneční aktivita také „nafukuje“ zemskou atmosféru. Družice na oběžné dráze pak více třou o vrstvy atmosféry a rychleji se propadají do hustějších vrstev atmosféry, kde shoří. V únoru 2022 takhle skončilo v atmosféře 40 družic sítě Starlink.
Sluneční bouře mohou také ovlivnit navigační systémy, které máme třeba v mobilních telefonech. Signál je ohýbán a navigace ukazuje naši pozici špatně. Nabité částice mohou poškodit i elektroniku družic nebo zhoršit spojení s družicemi kvůli rušení signálu.
Jak ochránit člověka
Astronauti na Mezinárodní vesmírné stanici jsou relativně chránění zemským magnetickým polem. Horší bude situace na Měsíci nebo při cestě na Mars.
Očekává se, že na Měsíci budou moduly, které budou mít dostatečnou ochranu, aby záření odstínily. Je možné také moduly „zahrabat“ do měsíční půdy zvané regolit. Při cestě na Mars pak budou mít lodě části, ve kterých budou astronauti v bezpečí. I tak je lepší vyrazit na tak dlouhou cestu při slunečním minimu!
Světlo, které přinese tmu
CME mohou působit přepětí v elektrických proudech, které přetíží elektrické sítě a způsobí rozsáhlé výpadky (tzv. blackouty). Týká se to zejména oblastí okolo pólů. V roce 2013 vyšla studie, která ukázala, že asi 4 procenta poruch v rozvodných sítích v USA mají souvislost se sluneční aktivitou.
V roce 2019 vyšla podobná studie od českých vědců. Podařilo se jim získat provozní deníky od distributorů elektrické energie v Česku za několik let. Prokázali zvýšenou poruchovost v období zvýšené geomagnetické aktivity.
Slunce pod dohledem
Slunce vědci pozorují ze země i z vesmíru. V roce 2020 byl spuštěn na Havaji dalekohled Daniel K. Inouye Solar Telescope, který disponuje zrcadlem o průměru 4 metry. Družice zase mohou pozorovat Slunce nepřetržitě a také měřit sluneční vítr.
Družice DSCOVR se nachází 1,5 milionu kilometrů od naší planety. Pozoruje Zemi, ale má také senzory, které nás mohou varovat před CME desítky minut předtím, než zasáhnou Zemi.
Aktuální snímky Slunce máme třeba díky družici SDO a legendou je SOHO, která pozoruje Slunce a jeho okolí od roku 1995! Na palubě má také koronografy, které dokáží odstínit Slunce a pozorovat sluneční korónu.
Některé sondy se pak věnují výzkumu Slunce. Na korónu a vznik slunečního větru se podívá sonda Parker Solar Probe, která se postupně přibližuje a příští rok mine Slunce ve vzdálenosti jen 7 milionů kilometrů.
Následky geomagnetických bouří:
Jak a čím Slunce potrápilo planetu Zemi?
1859: Telegrafní systémy po celé Evropě a Severní Americe selhaly. Některé telegrafy jiskřily a operátoři byli zasaženi elektrickým proudem.
1921: Největší geomagnetická bouře 20. století. Došlo ke škodám na telegrafních a telefonních systémech. Absolutní blackout na dobu několika hodin.
1967: CME způsobila výpadky vojenských radarů, které donutily USA připravovat se na možný útok atomovými zbraněmi.
1989: Kanadský Quebec byl v důsledku bouře zasažen rozsáhlým výpadkem proudu, který trval devět hodin.
2001: Polární záře byly vidět až na Floridě.
2003: Výpadky elektrického proudu na severu Evropy, v Jižní Africe a na Novém Zélandu. Ovlivněna komunikace s družicemi, letadlům bylo doporučeno držet se v nižších letových hladinách.
2022: Slabší geomagnetická bouře zničila satelity Starlink.
Co je to Kp index?
Stav magnetického pole Země ukazuje Kp index. O geomagnetické bouři lze mluvit, pokud je větší než 5, a čím větší je, tím je bouře silnější. Kp index lze sledovat třeba na SpaceWeatherLive.com.
Sluneční skvrny a sluneční cyklus:
Kdy nastane maximum?
Sluneční atmosféra má několik vrstev. Pokud se na Slunce díváme, tak pozorujeme tak zvanou fotosféru. Občas není úplně „čistá“ a objevují se v ní obří sluneční skvrny. Jedná se o chladnější místa, která souvisejí s magnetickým polem Slunce.
Nejvíce skvrn se na Slunci vyskytuje v období maxima jedenáctiletého sluneční cyklu. Nejbližší maximum nastane na konci letošního roku nebo v roce 2025. Není to konkrétní den a vždy se určuje až zpětně pozorováním počtu slunečních skvrn. V oblasti skvrn vznikají sluneční erupce – obrovské exploze na povrchu Slunce. Při erupcích může ale také nemusí dojít k CME.
