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.
1 Eylül 1859′da Colorado altın hücumundan sonra madenciler güneşli bi güne daha uyandılar. Ya da öyle düşündüler. Meğerse saat daha sadece 1′miş ve gökyüzü Güneş yerine parlak ışık hüzmeleriyle aydınlanmıştı. Bu çarpıcı parıltı Karayipler’den bile görülebiliyordu ve birçok bölgedeki insanı yakındaki şehirlerin yandığına inandırmıştı. Fakat daha sonraları Carrington Olayı olarak bilinen bu durumun asıl sebebi bir güneş fırtınasıydı ve yazılı tarihin en büyüğüydü.
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.
Güneş fırtınaları, manyetik alanlardan kaynaklanan birçok astrofizik fenomenden biridir. Bu alanlar, proton ve elektron gibi elektrik yüklü parçacıkların hareketleri ile ortaya çıkar. Örneğin, Dünya’nın manyetik alanı gezegenin dış çekirdeğinde dolaşan yüklü erimiş metallerle ortaya çıkar. Benzer şekilde, Güneş’in manyetik alanı yıldızı oluşturan plazmadaki büyük taşınma hareketleriyle ortaya çıkar. Bu plazma yavaşça döndükçe güneş lekesi denen yoğun manyetik hareket alanları oluşturur. Bu bölgelerin yakınında oluşan manyetik alanlar çoğu zaman bükülür ve gerilir. Çok fazla gerildiklerinde de daha basit şekiller oluştururlar ve Güneş’in yüzeyinden plazma fırlatan enerjiyi serbest bırakırlar. Bu patlamalar, taçküre kütle atımı olarak bilinir.
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.
Daha çok proton ve elektronlardan oluşan plazma süratle hızlanır, çabucak saniyede binlerce kilometre hıza ulaşırlar. Tipik bir taçküre kütle atımı, sadece birkaç günde Güneş’le Dünya arasındaki mesafeyi kat eder, güneş sistemine yayılan manyetik alan boyunca süzülür. Dünya’nın yoluna çıkanlar manyetik alan çizgisine çekilirler ve gezegenin manyetik kutubu etrafına düşerler. Yüksek enerjili parçacıkların yarattığı bu dalgalar oksijen ve azot gibi atmosferik atomları harekete geçirir ve çeşitli enerji seviyelerinde hızla fotonlar saçmalarına neden olur. Sonuç, kutup ışığı olarak bildiğimiz muhteşem ışık gösterisi. Bu fenomen çoğu zaman sadece Dünya’nın kutuplarında görünse de güçlü güneş fırtınaları, yeteri kadar yüksek enerjili parçacıkları getirip gökyüzünün büyük bir kısmını aydınlatabilir.
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.
Güneş sistemimizdeki manyetik alanlar uzayın derinliklerindekine kıyasla hiçbir şey. Bazı nötron yıldızlar, güneş lekelerinde bulunanlardan 100 milyar kat daha güçlü manyetik alanlar ortaya çıkarıyor. Süper kütleli kara deliklerin etrafındaki manyetik alanlar binlerce ışık yılına uzanabilen gaz alevi çıkarabilir. Fakat Dünya’da güçsüz güneş fırtınaları bile şaşırtıcı şekilde tehlikeli olabilir. Bize ulaşan fırtınalar genellikle insanlara zararsız olsa da atmosfere düşen yüksek enerjili parçacıklar ikincil manyetik alanlar yaratırlar, bu da elektrikli aletleri kısa devre yaptıran akımlar ortaya çıkarır. Carrington Olayı sırasında, tek yaygın elektrik teknolojisi telgraftı. Ama o zamandan beri elektrik sistemlerine daha bağımlı hale geldik. 1921′de güçlü başka bir güneş fırtınası dünya genelindeki telefonların ve telgraf ekipmanlarının yanmasına neden oldu. New York’da tüm demiryolu ağı kapandı ve merkez kontrol binasında yangın çıktı. 1989 ve 2003′teki nispeten zayıf fırtınalar Kanada’nın güç nakil şebekesindeki bölgeleri kapatıp birçok uyduya zarar verdi. Bugün Carrington Olayı’ndaki kadar güçlü bir fırtınayla karşılaşsak fırtına birbirine bağlı, elektrikli gezegenimizi mahvedebilir.
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.
Neyse ki savunmasız değiliz. Güneş lekelerini yüzyıllardır gözetledikten sonra araştırmacılar Güneş’in klasik manyetik etkinliğinin 11 yıllık bir döngüyü takip ettiğini öğrendiler, bu da güneş fırtınalarının gerçekleşmesi olası zamanlar hakkında bir fikir veriyor. Uzay hava durumunu tahmin etme yeteneğimiz geliştikçe azaltma tedbirlerimiz de gelişti. Güç nakil şebekeleri güneş fırtınasından önce kapatılabilir ve kondansatörler de ani enerji akışını emmek için kurulabilir. Birçok modern uydu ve uzay aracı, güneş fırtınasının etkisini yutmak için özel korumalarla teçhizatlandırılıyorlar. Ama bu önlemlerle bile sonraki büyük olayda teknolojimize ne olacağını tam olarak söylemek zor. Yolu aydınlatmak için geriye sadece kutup ışığının kalması ise mümkün.