We zouden in 2012 een groot vuurwerk kunnen verwachten. Sommige voorspellingen maken het zonnemaximum van Zonnecyclus 24 nog energieker dan het laatste zonnemaximum in 2002-2003 (denk aan al die recordbrekende X-klasse fakkels?). Zonnefysici zijn al enthousiast over deze volgende cyclus en nieuwe voorspellingsmethoden worden goed gebruikt. Maar moeten we ons zorgen maken?
Gerelateerde artikelen uit 2012:
- 2012: geen geomagnetische omkering (geplaatst op 3 oktober 2008)
- 2012: No Killer Solar Flare (geplaatst op 21 juni 2008)
- 2012: Planet X is geen Nibiru (geplaatst op 19 juni 2008)
- 2012: No Planet X (geplaatst op 25 mei 2008)
- Geen Doomsday in 2012 (geplaatst op 19 mei 2008)
Volgens een van de vele Doomsday-scenario's die ons zijn gepresenteerd in de aanloop naar het door de Maya-profetie aangedreven "einde van de wereld" in 2012, is dit scenario eigenlijk gebaseerd op wat wetenschap. Bovendien is er mogelijk een verband tussen de 11-jarige zonnecyclus en de tijdcycli die in de Maya-kalender worden gezien, misschien begreep deze oude beschaving hoe het magnetisme van de zon elk decennium of zo polariteitsveranderingen ondergaat? Bovendien zeggen religieuze teksten (zoals de bijbel) dat we een dag van oordeel nodig hebben, met veel vuur en zwavel. Dus het lijkt erop dat we op 21 december 2012 levend worden geroosterd door onze dichtstbijzijnde ster!
Voordat we conclusies trekken, moet u een stap terug doen en hierover nadenken. Zoals de meeste manieren waarop de wereld in 2012 zal eindigen, is de mogelijkheid dat de zon een enorme, aarde-beschadigende zonnevlam uitblaast, erg aantrekkelijk voor de doemdenkers die er zijn. Maar laten we eens kijken naar wat er echt gebeurt tijdens een op de aarde gericht zonnevlamevenement, de aarde is eigenlijk heel goed beschermd. Hoewel sommige satellieten misschien niet ...
De aarde is geëvolueerd in een zeer radioactieve omgeving. De zon vuurt constant hoogenergetische deeltjes af van het magnetisch gedomineerde oppervlak als de zonnewind. Tijdens het maximum van de zon (wanneer de zon het meest actief is), heeft de aarde misschien de pech dat ze door een explosie naar beneden staren met de energie van 100 miljard atoombommen ter grootte van Hiroshima. Deze explosie staat bekend als zonnevlam en de effecten hiervan kunnen hier op aarde voor problemen zorgen.
Voordat we naar de bijwerkingen van de aarde kijken, laten we eerst naar de zon kijken en in het kort begrijpen waarom hij om de elf jaar zo boos wordt.
De zonnecyclus
Allereerst heeft de zon een natuurlijk cyclus met een periode van ongeveer 11 jaar. Tijdens de levensduur van elke cyclus worden de magnetische veldlijnen van de zon rond het zonnelichaam gesleept door differentiële rotatie aan de zonnevenaar. Dit betekent dat de evenaar sneller draait dan de magnetische polen. Terwijl dit doorgaat, sleept zonneplasma de magnetische veldlijnen rond de zon, wat stress en een opeenhoping van energie veroorzaakt (een illustratie hiervan is afgebeeld). Naarmate de magnetische energie toeneemt, knikken ze in de magnetische fluxvorm, waardoor ze naar de oppervlakte worden gedwongen. Deze knikken staan bekend als coronale lussen die tijdens periodes van hoge zonneactiviteit talrijker worden.
Dit is waar de zonnevlekken binnenkomen. Omdat coronale lussen over het oppervlak blijven opduiken, verschijnen ook zonnevlekken, vaak aan de voetpunten van de lus. Coronale lussen hebben het effect dat ze de warmere oppervlaktelagen van de zon (de fotosfeer en chromosfeer) opzij duwen, waardoor de koelere convectiezone wordt blootgelegd (de redenen waarom het zonne-oppervlak en de atmosfeer heter zijn dan het binnenste van de zon is te wijten aan het fenomeen van coronale verwarming) . Naarmate magnetische energie zich opbouwt, kunnen we verwachten dat steeds meer magnetische flux samen wordt gedwongen. Dit is wanneer een fenomeen dat bekend staat als magnetische herverbinding optreedt.
Reconnection is de trigger voor zonnevlammen van verschillende groottes. Zoals eerder gemeld, zijn zonnevlammen van "nanoflares" tot "X-class fakkels" zeer energetische gebeurtenissen. Toegegeven, de grootste fakkels wekken genoeg energie op voor 100 miljard atoomexplosies, maar laat dit enorme cijfer je niet zorgen baren. Om te beginnen komt deze overstraling voor in de lage corona, vlak bij het zonnevlak. Dat is bijna 160 miljoen kilometer ver (1AU). De aarde is nergens dichtbij de explosie.
Omdat de magnetische zonneveldlijnen een enorme hoeveelheid energie afgeven, wordt zonneplasma versneld en opgesloten in de magnetische omgeving (zonneplasma is oververhitte deeltjes zoals protonen, elektronen en sommige lichtelementen zoals heliumkernen). Als de plasmadeeltjes interageren, kunnen röntgenstralen worden gegenereerd als de omstandigheden goed zijn en bremsstrahlung is mogelijk. (Bremsstrahlung treedt op wanneer geladen deeltjes interageren, wat resulteert in röntgenstraling.) Dit kan een röntgenflare veroorzaken.
Het probleem met X-ray zonnevlammen
Het grootste probleem met een röntgenflare is dat we weinig waarschuwing krijgen wanneer het gaat gebeuren, aangezien röntgenstralen met de snelheid van het licht reizen (een van de recordbrekende zonnevlammen van 2003 is links afgebeeld). Röntgenstralen van een X-klasse overstraling bereiken de aarde in ongeveer acht minuten. Wanneer röntgenstralen onze atmosfeer raken, worden ze geabsorbeerd in de buitenste laag die de ionosfeer wordt genoemd. Zoals je aan de naam kunt raden, is dit een sterk geladen, reactieve omgeving, vol met ionen (atoomkernen en vrije elektronen).
Tijdens krachtige zonne-evenementen zoals fakkels nemen de ionisatiesnelheden tussen röntgenstralen en atmosferische gassen toe in de D- en E-gebiedslagen van de ionosfeer. In deze lagen is er een plotselinge stijging van de elektronenproductie. Deze elektronen kunnen interferentie veroorzaken bij de doorgang van radiogolven door de atmosfeer, en absorberen kortegolfradiosignalen (in het hoge frequentiebereik), waardoor de wereldwijde communicatie mogelijk wordt geblokkeerd. Deze gebeurtenissen staan bekend als "plotselinge ionosferische verstoringen" (of SID's) en worden gemeengoed tijdens periodes van hoge zonneactiviteit. Interessant is dat de toename van de elektronendichtheid tijdens een SID de voortplanting van Very Low Frequency (VLF) -radio verhoogt, een fenomeen dat wetenschappers gebruiken om de intensiteit van röntgenstralen afkomstig van de zon te meten.
Coronal Mass Ejections?
X-ray zonnevlamemissies zijn slechts een deel van het verhaal. Als de omstandigheden goed zijn, kan er een coronale massa-ejectie (CME) worden geproduceerd op de plaats van de uitbarsting (hoewel elk fenomeen onafhankelijk kan optreden). CME's zijn langzamer dan de voortplanting van röntgenstralen, maar hun wereldwijde effecten hier op aarde kunnen problematischer zijn. Ze reizen misschien niet met de snelheid van het licht, maar ze reizen nog steeds snel; ze kunnen reizen met een snelheid van 2 miljoen mijl per uur (3,2 miljoen km / uur), wat betekent dat ze ons binnen enkele uren kunnen bereiken.
Hier wordt veel energie gestoken in de weersvoorspelling van de ruimte. We hebben een handvol ruimtevaartuigen die tussen de aarde en de zon zitten bij de aarde-zon Lagrangian (L1) wijs met sensoren aan boord om de energie en intensiteit van de zonnewind te meten. Als een CME hun locatie passeert, kunnen energetische deeltjes en het interplanetaire magnetische veld (IMF) direct worden gemeten. Een missie genaamd de Advanced Composition Explorer (ACE) zit in de L1 punt en geeft wetenschappers een opzegtermijn van een uur over de nadering van een CME. ACE werkt samen met de Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) en de Solar TErrestrial RElations Observatory (STEREO), zodat CME's kunnen worden gevolgd van de lagere corona naar de interplanetaire ruimte, via de L1 wijs naar de aarde. Deze zonnemissies werken actief samen om ruimteagentschappen van tevoren op de hoogte te stellen van een op de aarde gerichte CME.
Dus wat als een CME de aarde bereikt? Om te beginnen hangt veel af van de magnetische configuratie van het IMF (van de zon) en het geomagnetische veld van de aarde (de magnetosfeer). Over het algemeen is het zeer waarschijnlijk dat als beide magnetische velden zijn uitgelijnd met polariteiten die in dezelfde richting wijzen, de CME wordt afgestoten door de magnetosfeer. In dit geval glijdt de CME langs de aarde, wat enige druk en vervorming op de magnetosfeer veroorzaakt, maar verder zonder problemen overgaat. Als de magnetische veldlijnen echter een antiparallelle configuratie hebben (d.w.z. magnetische polariteiten in tegengestelde richtingen), kan magnetische herverbinding plaatsvinden aan de voorrand van de magnetosfeer.
In dit geval zullen het IMF en de magnetosfeer samensmelten en het magnetische veld van de aarde met de zon verbinden. Dit zet de toon voor een van de meest ontzagwekkende evenementen in de natuur: het noorderlicht.
Satellieten in gevaar
Terwijl het CME-magnetische veld verbinding maakt met de aarde, worden hoogenergetische deeltjes in de magnetosfeer geïnjecteerd. Als gevolg van zonnewinddruk zullen de magnetische veldlijnen van de zon om de aarde vouwen en achter onze planeet vegen. De deeltjes die in de 'dagzijde' worden geïnjecteerd, worden naar de poolgebieden van de aarde geleid waar ze een wisselwerking hebben met onze atmosfeer en licht als aurorae genereren. Gedurende deze tijd zal de Van Allen-gordel ook 'supergeladen' worden, waardoor een gebied rond de aarde ontstaat dat problemen kan veroorzaken voor onbeschermde astronauten en niet-afgeschermde satellieten. Voor meer informatie over de schade die kan worden veroorzaakt aan astronauten en ruimtevaartuigen, kijk op "Stralingsziekte, cellulaire schade en verhoogd risico op kanker voor langdurige missies naar Mars'En'Nieuwe transistor kan zijdelings ruimtestralingprobleem veroorzaken.”
Alsof de straling van de Van Allen-gordel niet genoeg was, konden satellieten bezwijken onder de dreiging van een zich uitbreidende atmosfeer. Zoals je zou verwachten, alsof de zon de aarde raakt met röntgenstralen en CME's, zal er onvermijdelijk verwarming en wereldwijde expansie van de atmosfeer zijn, mogelijk in de hoogte van de satellieten. Indien niet aangevinkt, kan een aerobraking-effect op satellieten ervoor zorgen dat ze vertragen en in hoogte dalen. Aerobraking is veel gebruikt als ruimtevlucht gereedschap om ruimtevaartuigen te vertragen wanneer ze in een baan rond een andere planeet worden gebracht, maar dit zal een negatief effect hebben op satellieten die in een baan om de aarde draaien, omdat een vertraging van de snelheid ervoor zou kunnen zorgen dat het weer in de atmosfeer komt.
We voelen ook de effecten op de grond
Hoewel satellieten in de frontlinie staan, kunnen we, als er een krachtige golf van energetische deeltjes in de atmosfeer komt, ook de negatieve effecten hier op aarde voelen. Door de röntgengeneratie van elektronen in de ionosfeer kunnen sommige vormen van communicatie fragmentarisch worden (of allemaal samen worden verwijderd), maar dit is niet het enige dat kan gebeuren. Met name in gebieden met een hoge breedtegraad kan door deze ioniserende deeltjes een enorme elektrische stroom, bekend als een "elektrojet", door de ionosfeer worden gevormd. Bij een elektrische stroom komt een magnetisch veld. Afhankelijk van de intensiteit van de zonnestorm kunnen hier beneden op de grond stromen worden opgewekt, waardoor de nationale elektriciteitsnetten mogelijk overbelast raken. Op 13 maart 1989 verloren zes miljoen mensen de stroom in de regio Quebec in Canada nadat een enorme toename van zonneactiviteit een golf veroorzaakte van door de aarde veroorzaakte stromen. Quebec was negen uur verlamd terwijl ingenieurs aan een oplossing voor het probleem werkten.
Kan onze zon een geweldige uitbarsting veroorzaken?
Het korte antwoord hierop is "nee".
Het langere antwoord is iets ingewikkelder. Terwijl een zonnevlam van de zon, rechtstreeks op ons gericht, secundaire problemen zou kunnen veroorzaken, zoals satellietschade en letsel aan onbeschermde astronauten en black-outs, is de gloed zelf niet krachtig genoeg om de aarde te vernietigen, zeker niet in 2012. Ik durf te zeggen in de verre toekomst, wanneer de zon zonder brandstof begint te komen en in een rode reus opzwelt, is het misschien een slecht tijdperk voor het leven op aarde, maar we hebben een paar miljard jaar te wachten om dat te laten gebeuren. Er kunnen zelfs meerdere X-klasse fakkels worden gelanceerd en door pure pech kunnen we worden getroffen door een reeks CME's en röntgenuitbarstingen, maar geen enkele zal krachtig zijn om onze magnetosfeer, ionosfeer en dikke atmosfeer beneden te overwinnen.
"Killer" zonnevlammen hebben waargenomen op andere sterren. In 2006 zag het Swift-observatorium van NASA de grootste stellaire uitbarsting ooit op 135 lichtjaar afstand. Geschat om een energie van 50 miljoen te hebben losgelaten biljoen atoombommen, zal de II Pegasi-gloed het meeste leven op aarde hebben weggevaagd als onze zon röntgenstralen van een gloed van die energie op ons heeft afgevuurd. Onze zon is echter niet II Pegasi. II Pegasi is een gewelddadige rode reuzenster met een binaire partner in een zeer nauwe baan. Er wordt aangenomen dat de zwaartekrachtsinteractie met zijn binaire partner en het feit dat II Pegasi een rode reus is, de hoofdoorzaak is achter deze energetische uitbarsting.
Doomsayers wijzen naar de zon als een mogelijke bron van aardmoordenaars, maar het feit blijft dat onze zon een zeer stabiele ster is. Het heeft geen binaire partner (zoals II Pegasi), het heeft een voorspelbare cyclus (van ongeveer 11 jaar) en er is geen bewijs dat onze zon in het verleden heeft bijgedragen aan een massa-extinctie via een enorme op de aarde gerichte uitbarsting. Er zijn zeer grote zonnevlammen waargenomen (zoals de Carrington witte lichtflare uit 1859) ... maar we zijn er nog steeds.
In een extra draai worden zonnefysici verrast door de gebrek van zonneactiviteit aan het begin van deze 24e zonnecyclus, wat ertoe leidde dat sommige wetenschappers speculeerden dat we aan de vooravond staan van nog een Maunder-minimum en "Kleine IJstijd". Dit staat in schril contrast met de voorspelling van NASA zonnefysicus 2006 dat deze cyclus een "doozy" zal zijn.
Dit brengt me tot de conclusie dat we nog een lange weg te gaan hebben bij het voorspellen van zonnevlamgebeurtenissen. Hoewel de voorspelling van ruimteweer verbetert, duurt het nog een paar jaar voordat we de zon nauwkeurig genoeg kunnen lezen om met zekerheid te zeggen hoe actief een zonnecyclus zal zijn. Dus ongeacht profetie, voorspelling of mythe, er is geen fysieke manier om te zeggen dat de aarde zal worden getroffen ieder een uitbarsting, laat staan een grote in 2012. Zelfs als een grote uitbarsting ons heeft getroffen, zal het geen uitstervingsgebeurtenis zijn. Ja, satellieten kunnen beschadigd raken, waardoor secundaire problemen ontstaan, zoals GPS-verlies (dat macht verstoren bijvoorbeeld de luchtverkeersleiding) of nationale elektriciteitsnetten kunnen worden overweldigd door aurorale elektrojets, maar niets extremers dan dat.
Maar wacht even, om dit probleem te omzeilen, vertellen doemdenkers ons nu dat er een grote zonnevlam is zullen raakte ons net toen het geomagnetische veld van de aarde verzwakte en omkeerde, waardoor we onbeschermd werden tegen de verwoestingen van een CME ... De redenen waarom dit in 2012 niet zal gebeuren, is zijn eigen artikel waardig. Dus kijk uit voor het volgende artikel uit 2012 “2012: geen geomagnetische omkering“.
Toonaangevende beeldcredits: MIT (supernovasimulatie), NASA / JPL (zonne-actieve regio in EUV). Effecten en bewerking: mezelf.
