Jätteutbrott kan ge jorden solsveda
I slutet av Oktober 2003 pågick under flera dygn en intensiv rymdstorm. Den så kallade Halloween-stormen var en av de kraftigaste geomagnetiska stormar som någonsin observerats. Förvånade observatörer kunde se norrsken över nästan hela Europa, även i Turkiet och på Kanarieöarna.
Strax efter klockan åtta på kvällen den 30 oktober registrerade magnetiska observatorier i Kiruna och Lycksele en rekordstor ändring i jordens magnetfält. Ungefär samtidigt blev 50 000 hushåll i Malmö utan el på grund av de strömmar utbrottet inducerade i elnätet.
Den här typen av utbrott inträffar ibland.
– De hänger ihop med solens 11-årscykel, som bland annat ger upphov till ett solfläcksmaximum vart 11 år, säger Stephan Buchert, som vid Institutet för Rymdfysiks uppsalaavdelning studerar effekterna på jorden av solutbrott.
Stephan Bucherts doktorand Lisa Rosenqvist har i detalj undersökt olika mätningar i samband med stormen. Framför allt har hon använt observationer från ESA:s fyra Cluster-satelliter, och även EISCAT-radaranläggningar i norra Skandinavien. Lisa Rosenqvist har utvecklat en ny metod för att med hjälp av Cluster satelliterna räkna ut hur energi transporteras från solvinden in i jordens magnetosfär.
En av hennes slutsatser är att en effekt av ungefär 12 terawatt (12 biljoner watt) överfördes från solvinden till jordens magnetosfär under stormens kraftigaste fas. Mer än hälften av energin gick åt att värma upp atmosfären på hög höjd. När atmosfären blir varmare så expanderar den, så en effekt av stormen var att bromsa satelliter som gick i låga banor.
– Ett exempel är den tyska CHAMP-satelliten, som bland annat studerar jordens magnetfält. När man gör det vill man flyga så nära jorden som möjligt, så den flyger på bara 400 kilometers höjd. Som ett resultat av stormen tappade den kanske ett par månader av sin livslängd, som var planerad till fyra år.
Mätarna gick i botten
Den geomagnetiska stormen den 30 oktober utlöstes av en stark tryckhöjning i solvinden. Magnetfältet i solvinden pekade samtidigt i flera timmar i motsatt riktningen som jordens fält, vilket ger effektivast möjliga energiöverföring in i jordens magnetosfär. Sveriges genomsnittliga elenergiförbruking är ungefär en tusendel av den effekt solvinden levererade till magnetosfären under stormen. Om bara en ytterst liten bråkdel av denna hamnar i elnätet, så medför det störningar i form av bland annat strömavbrott liknande det Malmö drabbades av.
Denna typ av utbrott beror på att den enorma magnetfälten på solen arrangerar om sig till en konfiguration med lägre energi, i enlighet med att alla system strävar mot en så låg energinivå som möjligt. Den energi som frigörs kastar iväg en mängd partiklar m,ed hög hastighet utåt i solsystemet. Utbrotten föregås ofta av en jätteflare på solen. En flare är ett utbrott som syns som ett ljusare område på solytan. Den flare som föregick Halloween-stormen var den kraftigast som någonsin uppmätts. Den var så kraftig att mätarna på GOES-satelliten, som mäter denna typ av utbrott, gick i botten, så rymdfysikerna vet inte riktigt hur stort utbrottet var.
Bränder i telegrafstationer
Halloween-stormen 2003 kan ha varit en mild västanfläkt jämfört med det solutbrott som 1859 drabbade jorden. Flaren var den gången så stor och kraftfull att den från jorden syntes som en vit fläck på solen som varade i ungefär fem minuter. Forskarna har hittat spår efter utbrottet i isen på Grönland.
När stormen träffade jorden startade den bränder i telegrafstationer genom de överslag som den plötsliga strömpulsen orsakade i ledningarna. Strålningen bröt också sönder kvävemolekyler i den övre atmosfären. Det gav bland annat så småningom upphov till sura regn, vilket är vad forskarna kunnat mäta i grönlandsisen.
Kväveoxiden reagerade också med stratosfärens ozon och orsakade förmodligen att ozonlagret tunnades ut med så mycket som 5 procent – faktiskt mer än de freoner och andra ämnen människan släppt ut. Dessa stannar dock kvar i atmosfären betydligt längre än de ämnen solstormen gav upphov till.
Riskabelt för astronauter
Skulle en sådan flare komma idag skulle den både kunna ställa till med problem och leda till otrevligheter. Med vårt redan uttunnade ozonlager skulle säkert frekvensen av hudcancer öka.
För astronauter skulle effekterna kunna bli ännu otrevligare. Beräkningar baserade på data från utbrottet 1859 pekar på att astronauter i en vanlig rymdfarkost skulle sväva i livsfara.
Obemannade satelliter skulle kunna få problem med elektroniken när de skulle bombarderas av de laddade partiklarna från en sådan superflare. Det skulle också finnas risker för större elavbrott än Halloween-stormen 2003 gav upphov till.
Många av effekterna av ett sådant utbrott är det inte så mycket vi små människor på jorden kan göra åt. Men med förvarning skulle exempelvis astronauter kunna tas ner på jorden, och obemannade satelliter skulle kunna stänga av allt som inte oundgängligen måste vara igång.
– Vi kanske kan ge en eller ett par dagars förvarning, säger Stephan Buchert. Rymdvädret är precis som det jordiska vädret ganska kaotiskt, och därför nästan omöjligt att förutsäga långt i förväg. Dessutom finns det fortfarande mycket vi inte vet om solen. Men kunskaperna ökar hela tiden.
Och så for vi hoppas att ozonlagret hunnit läka när solen behagar sända nästa superflare i vår riktning.
