On September 1st, 1859, miners following the Colorado gold rush woke up to another sunny day. Or so they thought. To their surprise, they soon discovered it was actually 1 am; and the sky wasn’t lit by the Sun, but rather by brilliant drapes of light. The blazing glow could be seen as far as the Caribbean, leading people in many regions to believe that nearby cities had caught fire. But the true cause of what would come to be known as the Carrington Event was a solar storm— the largest in recorded history.
În 1 septembrie 1859, minerii aflați în goana după aur din Colorado s-au trezit într-o nouă dimineață însorită. Sau așa au crezut. Spre surprinderea lor, au descoperit curând că era de fapt 1 dimineața, iar cerul nu era luminat de Soare, ci de fâșii strălucitoare de lumină. Lumina strălucitoare putea fi văzută până în Caraibe, făcându-i pe oamenii din multe regiuni să creadă că orașele vecine luaseră foc. Dar adevărata cauză a ceea ce va deveni cunoscut ca Evenimentul Carrington a fost o furtună solară - cea mai mare înregistrată din istorie.
Solar storms are one of many astrophysical phenomena caused by magnetic fields. These fields are generated by movements of electrically charged particles like protons and electrons. For example, Earth’s magnetic field is generated by charged molten metals circulating in the planet's outer core. Similarly, the Sun’s magnetic field is generated by large convective movements in the plasma that composes the star. As this plasma slowly swirls, it creates areas of intense magnetic activity called sunspots. The magnetic fields that form near these regions often become twisted and strained. And when they’re stretched too far, they snap into simpler configurations, releasing energy that launches plasma from the Sun’s surface. These explosions are known as coronal mass ejections.
Furtunile solare sunt fenomene astrofizice cauzate de câmpurile magnetice. Aceste câmpuri sunt generate de mișcările particulelor încărcate electric precum protonii și elecronii. De exemplu, câmpul magnetic al Pământului este generat de metalele topite care circulă în nucleul extern al planetei. Tot astfel, câmpul magnetic al Soarelui este generat de mișcările convective ample din plasma care alcătuiește steaua. În timp ce această plasmă se rotește lent, creează zone de o intensă activitate magnetică, numite pete solare. Câmpurile magnetice formate lângă aceste regiuni devin adesea răsucite și întinse. Iar când sunt întinse prea mult, se rup în configurații mai simple, eliberând energie care lansează plasmă de pe suprafața Soarelui. Aceste explozii sunt cunoscute ca ejecții de masă coronală.
The plasma— mostly made of protons and electrons— accelerates rapidly, quickly reaching thousands of kilometers per second. A typical coronal mass ejection covers the distance between the Sun and the Earth in just a couple of days, flowing along the magnetic field that permeates the solar system. And those that cross the Earth’s path are drawn to its magnetic field lines, falling into the atmosphere around the planet’s magnetic poles. This tidal wave of high-energy particles excites atmospheric atoms such as oxygen and nitrogen, causing them to rapidly shed photons at various energy levels. The result is a magnificent light show we know as the auroras. And while this phenomenon is usually only visible near the Earth’s poles, strong solar storms can bring in enough high energy particles to light up large stretches of the sky.
Plasma - formată în principal din protoni și electroni - accelerează rapid, ajungând la mii de kilometri pe secundă. O ejecție de masă coronală tipică străbate distanța dintre Soare și Pământ în doar două zile, mișcându-se de-a lungul câmpului magnetic care pătrunde în sistemul solar. Cele care se intersectează cu Pământul sunt atrase de liniile sale de câmp, căzând în atmosferă în jurul polilor magnetici ai planetei. Acest flux de particule de energie înaltă stimulează atomii atmosferici cum ar fi oxigenul și nitrogenul, determinându-i să piardă rapid fotoni aflați la diverse niveluri de energie. Rezultatul este un spectacol de lumini magnific, cunoscut sub numele de aurore. Deși acest fenomen este vizibil de obicei doar în preajma polilor Pământului, furtunile solare puternice pot produce suficiente particule de energie înaltă încât să lumineze porțiuni mari din cer.
The magnetic fields in our solar system are nothing compared to those found in deep space. Some neutron stars generate fields 100 billion times stronger than those found in sunspots. And the magnetic fields around supermassive black holes expel jets of gas that extend for thousands of light years. However, on Earth, even weak solar storms can be surprisingly dangerous. While the storms that reach us are generally harmless to humans, the high-energy particles falling into the atmosphere create secondary magnetic fields, which in turn generate rogue currents that short-circuit electrical equipment. During the Carrington Event, the only widespread electrical technology was the telegraph. But since then, we've only become more dependent on electrical systems. In 1921, another powerful solar storm caused telephones and telegraph equipment around the globe to combust. In New York, the entire railway system was shut down and fires broke out in the central control building. Comparatively weak storms in 1989 and 2003 turned off regions of the Canadian power grid and damaged multiple satellites. If we were hit by a storm as strong as the Carrington Event today, it could devastate our interconnected, electrified planet.
Câmpurile magnetice din sistemul nostru solar nu sunt nimic în comparație cu cele găsite în spațiul intergalactic. Unele stele neutronice generează câmpuri de 100 de miliarde de ori mai puternice decât acelea găsite în petele solare. Iar câmpurile din jurul găurilor negre supermasive emit jeturi de gaz care se extind pe mii de ani lumină. Însă, pe Pământ, chiar și furtunile solare slabe pot fi surprinzător de periculoase. Deși furtunile care ajung la noi sunt în general inofensive pentru oameni, particulele de energie înaltă care cad în atmosferă creează câmpuri magetice secundare, care generează la rândul lor curenți ce scurtcircuitează echipamentele electrice. În timpul Evenimentului Carrington, singura tehnologie electrică răspândită era telegraful. Dar de atunci, am devenit mai dependenți de sistemele electrice. În 1921, o altă furtună solară puternică a făcut telefoanele și echipamentele telegrafice din întreaga lume să se aprindă. În New York, întregul sistem feroviar a fost închis și au izbucnit incendii în clădirea centrală de control. Furtunile relativ slabe din 1989 și 2003 au dezactivat regiuni din rețeaua electrică din Canada și au deteriorat mulți sateliți. Dacă am fi loviți în prezent de o furtună precum Evenimentul Carrington, ar putea devasta planeta noastră interconectată și electrificată.
Fortunately, we're not defenseless. After centuries of observing sunspots, researchers have learned the Sun’s usual magnetic activity follows an 11-year cycle, giving us a window into when solar storms are most likely to occur. And as our ability to forecast space weather has improved, so have our mitigation measures. Power grids can be shut off in advance of a solar storm, while capacitors can be installed to absorb the sudden influx of energy. Many modern satellites and spacecraft are equipped with special shielding to absorb the impact of a solar storm. But even with these safeguards, it’s hard to say how our technology will fare during the next major event. It’s possible we’ll be left with only the aurora overhead to light the path forward.
Din fericire, nu suntem lipsiți de apărare. După secole de observare a petelor solare, cercetătorii au aflat că activitatea magnetică obișnuită a Soarelui respectă un ciclu de 11 ani, oferindu-ne ocazia de a afla când este cel mai probabil să apară furtuni solare. Și cum abilitatea noastră de a prevedea vremea spațială s-a îmbunătățit, la fel și măsurile noastre de atenuare. Rețeaua electrică poate fi oprită înaintea unei furtuni solare, iar condensatoare pot fi instalate pentru a reduce fluxul brusc de energie. Mulți sateliți moderni și navete spațiale sunt echipate cu ecranare specială pentru a amortiza impactul unei furtuni solare. Chiar și cu măsurile de protecție, e greu de zis cum tehnologia noastră va face față următorului eveniment major. E posibil să rămânem doar cu aurora deasupra capului pentru a ne lumina calea.