Slunce se chová jinak. Připomnělo nám, že může nepříjemně překvapit

Vědeckými a vesmíru věnovanými servery nedávno prolétla zpráva o překvapivém zjištění, že Slunce se namísto ukládání ke spánku probouzí. „Slunce zvyšuje svou aktivitu a NASA neví proč“, zní například jeden z titulků, zatímco jiné mluví o „probouzení se“ Slunce, které nyní může ohrozit systémy GPS nebo rovnou elektrickou síť.

Zdrojem pozdvižení je studie vědců z Jet Propulsion Laboratory, která tvrdí, že Slunce podle dat z pozorování od roku 2008 zvyšuje intenzitu solárního větru.

Co to ale přesně znamená?

Když se na hlavní sdělení výzkumu podíváme z odstupu, tak nejde vysloveně o nějaký prudký zvrat, který by rozbíjel jasně zavedené paradigma. Je to spíš další potvrzení toho, co vědci zabývající se naší „mateřskou“ hvězdou vesměs ví. A sice to, že Slunci pořád ještě úplně nerozumíme.

Vzhledem k tomu, že se jedná o naší nejbližší hvězdu, je to docela paradoxní, ale ještě víc je to nepříjemné. Dosud ne zcela pochopená aktivita Slunce v podobě solárních erupcí a výronů materiálu do koróny (vnější vrstvy sluneční atmosféry) totiž může být i nebezpečná.

Nová studie nasvědčuje tomu, že místo nástupu delšího období s minimální sluneční aktivitou bude pokračovat spíš klasické střídání slunečních cyklů s normálními minimy a maximy a že ten další bude pravděpodobně podobě aktivní jako ten právě probíhající. V otázce, jaká je pravděpodobnost, že nás v důsledku sluneční aktivity zasáhne extrémně silná geomagnetická bouře, která by mohla způsobit i vážné problémy s elektronikou na Zemi i její oběžné dráze, se ale nic nemění.

Pořád víme jen to, že je malá, ale těžko říct, jak moc.

Tak vypadala loňská polární záře nad Českem:

O škodlivém potenciálu slunečních erupcí a následných geomagnetických bouří jsme se mohli přesvědčit naposledy loni, kdy v květnu došlo k nejsilnější bouři za víc než 20 let.

Tentokrát navíc poměrně kuriózním způsobem.

Bouře totiž kromě toho, že přinesla polární záře mimo jiné i nad Česko, způsobila i výpadky GPS signálu, což je sice typickým důsledkem, ale kvůli nešťastnému načasování to zasáhlo netypické odvětví ekonomiky. Škody totiž utrpěli američtí zemědělci.

Mohla za to shoda náhod, kvůli níž bouře přišla zrovna v době setí a sázení, které v dnešní době často obstarávají secí stroje využívající GPS navigace. Ta za standardních podmínek zemědělcům pomáhá, aby seli do perfektně rovných řad a byli maximálně efektivní, ale kvůli bouři měla přesně opačný efekt. Stroje se farmářům kvůli výpadkům GPS „zbláznily“ a traktory se podle nich chovaly „jako posedlí démony“, což se promítlo do nižší úrody. Podle některých odhadů tak američtí zemědělci nakonec přišli dokonce o 500 milionů dolarů.

Globálně nicméně bouře dopadla spíš dobře, protože nebyly zaznamenány žádné vážné škody na elektronice a především žádné blackouty, což je asi nejobávanější možný důsledek těchto bouří.

Například při jen o trochu silnější bouři v roce 2003 došlo k menšímu blackoutu ve Švédsku. Citelně silnější bouře Zemi v nedávné historii zasáhla také v roce 1989, kdy se už v jejím důsledku ocitly na několik hodin bez proudu miliony lidí v kanadském Québecu.

„Přežití“ silné loňské bouře může naznačovat, že moderní technologie si s rizikem dokáží poradit lépe než v minulosti. Větší odolnost se ostatně i očekává, protože energetické společnosti na ni myslí a při modernizacích sítí instalují nové ochranné prvky. Problém je ale v tom, že skutečný test ještě nepřišel a nikdo neví, kdy se to může stát.

Nejsilnější zaznamenanou geomagnetickou bouří byla tzv. Carringtonova událost, která ale zasáhla zemi v roce 1859, kdy ještě kromě telegrafu, jenž postihly globální výpadky, neměla v podstatě co ohrozit.

„Loňská květnová geomagnetická bouře byla hodnocena odchylkou magnetického pole (tzv. Dst index) s hodnotou -412 nT. To je podobné jako Halloweenská bouře v roce 2003 (Dst -422 nT), silnější byla Québecká událost z roku 1989 (Dst -589 nT,) a ještě silnější událost z května 1921 (Dst -907 nT), kdy měly technologie problémy po celém světě. Carringtonova událost z roku 1859 měla Dst s hodnotou -1760 nT,“ poskytl srovnání všech změřených velkých geomagnetických bouří z moderní historie astronom a sluneční fyzik Michal Švanda.

„Čísla asi mluví sama za sebe. Z nedávné historie pak víme, jak málo vlastně stačí ke vzniku energetického blackoutu, a to za něj vůbec nemusí být zodpovědné Slunce,“ dodal vědec, podle kterého na geomagnetickou bouři o síle Carringtonské události svět pravděpodobně stále není připravený.

Odhady, jak velké škody by srovnatelně silná bouře udělala dnes, se pohybují na škále „skoro nic“ až po katastrofální dopady, které by trvalo napravit roky. S jistotou ale nikdo neví, jak silně by moderní technologie taková bouře postihla.

A co hůř, neví se ani, jak pravděpodobné je, že přijde.

Geomagnetické bouře jsou důsledkem tzv. slunečních erupcí, při kterých dochází k výronům slunečního materiálu do sluneční koróny. Když k nim navíc dojde na správném – respektive z našeho pohledu spíše špatném místě – pošlou směrem k zemi „výstřel“ nabitých částic, které následně oslabí magnetické pole Země, což může ohrozit elektroniku na planetě i na oběžné dráze.

Vědci ví, že aktivita Slunce se typicky mění v tzv. Schwabeových cyklech, kdy to od minima k maximu sluneční aktivity trvá většinou 11 let. Z historie jsou pak známy ale i příklady mnohaletých minim, jejichž příčiny dodnes nebyly úplně vysvětleny. Zaznamenáno bylo už tzv. Maunderovo Minimum mezi lety 1645 až do 1715 a Daltonovo minimum mezi roky 1790 až 1830.

Část vědců měla za to, že právě teď možná přichází další podobné minimum, což ovšem vyvrací závěry studie vědců z NASA zmiňované v úvodu článku.

Podle Švandy nicméně její závěry ohledně posledních aktivních cyklů ukazují spíš to, jak velké rezervy ještě mají naše prediktivní metody. Spolehlivě aktivitu dalšího cyklu, zejména pak okamžik a výšku jeho maxima, momentálně podle Švandy vědci dokáží odhadnout až asi po třech letech od jeho začátku, ale jinak jsou předpovědi většinou neúspěšné.

Není tak divu, že můžeme jen těžko předvídat, kdy může přijít jedna jediná silná událost (pro pořádek dodejme, že řeč je o dlouhodobých předpovědích, krátkodobé jsou spolehlivé, protože erupce lze dobře pozorovat okamžitě a než materiál ze Slunce doputuje k Zemi, trvá to dlouhé hodiny až dny).

Víme jen to, že naposledy Zemi silná bouře zasáhla v roce 1859 a pak k podobně silné erupci došlo ještě v roce 2012, kdy ale „výstřel“ nabitých částic Zemi minul. Že byla erupce podobně silná jako při Carringtonské události víme jen díky tomu, že to změřila družice. Sondy přitom okolo Slunce krouží až v posledních dekádách, takže jednoduše nemáme dost informací na to, abychom mohli říct víc, než že silné erupce jsou vzácné a pravděpodobnost dalšího zásahu malá.

Extrémně silné bouře, tedy ještě silnější než Carringtonská událost, jdou zpětně vyčíst i z radiokarbonové analýzy starých stromů, přičemž tu dosud vůbec nejsilnější vědci popsali v letos publikované studii. Došlo k ní před zhruba 14tisíci lety a měla být až 500krát silnější než Halloweenská bouře v roce 2003. Další srovnatelně silná bouře byla podobnou metodou datována do roku 775 našeho letopočtu.

Erupce se sledují i na jiných Slunci podobných hvězdách jinde ve vesmíru, kde už ale byly podle Švandy zaznamenány tak silné a časté události, že kdyby se Slunce chovalo stejně, nemohl by na Zemi existovat život v současné podobě.

Musíme tedy žít s tím, že nás Slunce může v budoucnu nepříjemně překvapit víceméně kdykoliv.

Na současném stavu vědění se přitom s největší pravděpodobností hned tak nic zásadně nezmění.

Přestože vědci Slunce neustále pozorují a posílají do vesmíru nové sondy, jejichž úkolem je sbírat data výhradně o naší hvězdě (dvě nové mimochodem NASA vyslala nedávno), plné pochopení pochodů, které probíhají ve sluneční koróně, je pořád poměrně daleko a historie vědeckého pozorování Slunce je vzhledem k věku hvězd titěrná.

Vědci mimo jiné pořád s jistotou neví, jak je možné, že je sluneční koróna o hodně teplejší než samotný povrch hvězdy, kde by měla podle základní logiky zákonů termodynamiky být teplota vyšší. Známé není ani přesné chemické složení hvězdy a současné počítače pořád nedokáží udělat její dokonalý model.

„Bohužel to v současnosti vypadá, že problematika například formování slunečního větru, vzniku rychlých částic nebo formování plazmových oblaků je ve skutečnosti zřejmě ještě složitější, než jsme si doposud mysleli. Zdá se, že v současnosti používané přibližné metody pro interpretace a předpověď chování těchto objektů narážejí na praktické meze,“ vylíčil Švanda svůj pohled na největší současné otázky sluneční fyziky, který si pravidelně rozšiřuje na mezinárodních vědeckých konferencích.

Na jedné z nich nedávno například vyslechl příspěvek, který na základě numerické simulace ukázal, že pokud bychom chtěli významně zpřesnit předpovědi dopadů plazmových výronů na Zemi, museli bychom mít k dispozici simultánní měření z několika desítek sond hustě rozmístěných na oběžné dráze kolem Slunce.

„A taková flotila je finančně nemyslitelná,“ dodal k tomu vědec, který nečeká, že by se na tom mohlo něco změnit. Obzvlášť v době, kdy americká administrativa omezuje vědecké experimenty včetně sond NASA.

Když se nakonec podržíme toho, co víme, nebo alespoň tušíme, tak momentálně probíhá 25. Schwabeův cyklus, který začal v roce 2019 a svého maxima podle NASA dosáhl loni. I když stoprocentně jisté to podle Švandy bude až za několik měsíců. V následujících letech by tedy měla pravděpodobně pokračovat sestupná tendence aktivity.

Nadcházející 26. cyklus dopředu spolehlivě předpovědět nelze, ale podle Švandy mezi vědci nyní v souladu s výsledky studie vědců z NASA převládá názor, že bude nejspíš podobně, nebo možná ještě víc aktivní, než ten současný.

Nakonec dodejme, že sluneční aktivita má jen zanedbatelný vliv na klima na Zemi.

Střídání 11letých cyklů proto teplotně na naší planetě nepoznáme a asi jediný případ, jak by Slunce mohlo klima ovlivnit, by byl příchod intenzivního a dlouhého minima podobného Maunderovu, které by nicméně podle odhadů spíš zpomalilo současný trend oteplování způsobený člověkem, než že by ho zastavilo, nebo dokonce obrátilo.

Množství slunečního záření absorbovaného naší atmosférou sice začalo kontinuálně klesat v druhé polovině 20. století, ale šlo pořád o zanedbatelný pokles, který „přebilo“ oteplování způsobené skleníkovými plyny.