Spørgsmål og svar om soludbrud og sårbarhed

Onsdag bringer flere danske medier katastrofehistorier om det kommende maksimum i solaktivitet i 2013. Skrækscenarier som 'Ingen strøm og internet i månedsvis', '...alle de højteknologiske systemer, som vi tager for givet, er sat ud af kraft...' og 'Dommedag i 2013' rulles ud. Vi har spurgt den danske ekspert i det såkaldte rumvejr, Peter Stauning, hvad der egentlig er op og ned på den historie.

Et soludbrud - hvad er det?

Soludbrud er en slags eksplosioner i den øvre sol-atmosfære oven over aktive solpletregioner. Ved sådanne eksplosioner kan der skabes byger af meget energi-rige solpartikler - hovedsagelig elektroner og brintkerner (protoner). Lokalt skaber disse solpartikler et kraftigt glimt af lys og røntgenstråling; en såkaldt sol-fakkel (Solar Flare). Den kan ses fra Jorden, når strålingen med lysets hastighed har tilbagelagt afstanden på 150 millioner kilometer mellem Solen og Jorden 8,3 minutter senere. De mest energi-rige partikler fra udbruddet ankommer til Jorden 15-20 minutter efter eksplosionen og kan give en kraftigt forøget kosmisk stråling.

Nordlys er en både fredelig og smuk effekt af soludbrud og solstorme. Sidst der var nordlys over Danmark var den 4. august 2010, hvor fotograf Jesper Grønne var på pletten.

…og en magnetisk storm?

Under et soludbrud kan store mængder af den glødende sol-atmosfære undslippe. Det kaldes på engelsk en Coronal Mass Ejection (CME). Et sådant udslip sker oftest i form af en stor sky af ophedet sol-gas, der slynges direkte bort fra Solen med hastigheder på 500-1.000 km/s. Når en sådan sky rammer Jordens magnetfelt - sædvanligvis efter 2-4 dage - kan vi få en magnetisk storm. Virkningen afhænger i vid udstrækning af retningen af magnetfeltet i solvinden. Jordens magnetfelt er nordrettet ved grænsen til solvinden. Er magnetfeltet i solvinden også nordrettet, vil solvinden frastødes og have ringe effekt. Et sydrettet magnetfelt i solvinden vil derimod 'smelte sammen' med Jordens magnetfelt og give solvindens partikler og elektriske felter adgang til Jordens nærmeste omgivelser. Det giver stor effekt på Jorden.

Den største solstorm, vi kender, fandt sted i 1859. Hvor kraftige var effekterne dengang?

Det er rigtigt, at den kraftigste solstorm, der hidtil er registreret, var den såkaldte 'Carrington-storm' der fandt sted 1. og 2. september 1859. Carrington-stormen fulgte en periode med meget store solpletter i august 1859, som gav nogle udbrud sidst i august og så det store udbrud den 1. september klokken 11:15 GMT. Selve udbruddet - en solfakkel - blev observeret af astronomen R. C. Carrington. Det ledsagende udslip af sol-gas ramte Jorden 18 timer senere og gav en kraftig magnetisk storm. Stormen gav blandt andet flotte nordlys, der kunne ses over det meste af Europa og helt ned til Havanna og Puerto Rico i den amerikanske sektor. De magnetiske forstyrrelser inducerede kraftige overspændinger og mange udfald på det daværende telegrafnet, som var baseret på lange jævnstrømsforbindelser. Den teknologi er man gået bort fra for længe siden.

Hvordan ville vi opleve effekterne af en Carrington-storm i dag?

Det er naturligvis vigtigt at vurdere de mulige virkninger i nutiden af et tilsvarende udbrud som det i 1859. Vi har desværre ikke nøjagtige målinger af de magnetiske forstyrrelser, da de få eksisterende målinger alle havde udslag langt over skalaen, men fra udbredelsen af blandt andet nordlys har man rekonstrueret den sandsynlige styrke af den magnetiske storm. En sådan storm kan inducere overspændinger og -strømme i lange ledningsstrukturer som eksempelvis højspændingslinjer i de nordlige områder nær nordlyszonen; f.eks. i Sverige og Canada. Det er nok det væsentligste risiko-moment i forbindelse med en solstorm. Fra undersøgelser af blandt andet iskerner har man desuden forsøgt at rekonstruere styrken af den energirige stråling, der ofte ledsager sådanne udbrud, og som på Jorden kan give ekstra ionosfære-forstyrrelser i 50-100 kilometers højde særligt i polarområderne. Disse forstyrrelser kan give black-out af HF-radioforbindelser, som man nu heller ikke anvender i særlig grad længere. En mindre del af strålingen kan nå ned til jordoverfladen. Den er svag og ufarlig for mennesker, men kan give en lidt forøget hyppighed af fejl i computer, så genstart kan blive nødvendig.

Satellitter er særligt sårbare - hvordan påvirker en kraftig solstorm dem?

Ja - strålingen er især kritisk for satellitter, som kan få problemer med computersystemer om bord. Det kender vi fra Ørsted. Men i de fleste tilfælde kan sådanne fejl også afværges eller rettes med genstart af computersystemerne, når strålingen er aftaget eller overstået typisk efter nogle timer.

Så alt i alt. Hvor alvorligt er det her?

Mange af undersøgelserne om effekten af en voldsom solstorm på vores moderne teknologi er publiceret i et nummer af tidsskriftet Advances in Space Research i 2006. Konklusionen er, at virkningerne af en nutidig 'Carrington-storm' skal tages alvorligt, men ikke udgør nogen katastrofe.

Solfakkel på nært hold. Foto NASA.

Solen har i en forholdsvis lang periode været ret stille, med få solpletter og få udbrud. Netop den stilhed skulle give særligt voldsomme solstorme og forhøjet risiko for endnu en Carrington-storm, når solaktiviteten topper næste gang i 2013. Hvordan hænger det sammen?

Gisningerne om, at den nuværende lave sol-aktivitet skal tages som tegn på en forøget risiko for en 'Carrington-storm' er helt hen i vejret. Vi har i de seneste ca. 300 år med solpletregistreringer haft talrige 11-års solplet-perioder af samme relativt lave niveau, som man havde i 1859, men uden tilsvarende solpletudbrud. Der er stadig ikke enighed om det forventede niveau under det kommende maksimum, men de fleste eksperter hælder til at mene, at det bliver et lidt svagere niveau end vi har set gennem de seneste 50 år siden det hidtil kraftigste solpletmaksimum i 1958/59 under det Internationale Geofysiske År.

Hvorfor topper solaktiviteten præcis i 2013?

Normalt følger aktiviteten på Solen en 11-årscyklus, men aktiviteten har netop befundet sig i usædvanlig lang pause. Den lange periode med lav solaktivitet har ført til spekulationer om, at Solen måske var ved at miste sit magnetfelt, der holder solpletaktiviteten i gang. Det sidste solmaksimum var i 2001. På det seneste er der dog kommet gang i solaktiviteten igen, og eksperterne forventer nu, at aktiviteten på Solen vil tiltage mod et nyt maksimum omkring 2013.

For flere oplysninger kontakt Seniorforsker Peter Thejll, DMI, på 39 157 477 eller pensioneret civilingeniør og videnskabelig projektleder for Ørsted-satellitten Peter Stauning på pst@dmi.dk.

Har du selv et spørgsmål om solaktivitet, solstorme og effekterne på Jorden, så skriv til vejrmed@dmi.dk

Redaktion Niels Hansen, nsh@dmi.dk
© DMI, 22. september 2010

Tilmeld dig DMI's ugentlige, elektroniske nyhedsbrev
Tilmeld dig DMI's varsler om farligt vejr på SMS
Vejret undervejs på mobil.dmi.dk eller til iPhone eller Android
DMI's -nyheder