Během Gannonovy sluneční bouře v květnu 2024 došlo k bezprecedentnímu zmenšení plazmosféry, která chrání Zemi před částicemi z vesmíru. Družice Arase zaznamenala její stlačení až na 20 % původní velikosti – událost, jež ovlivnila polární záře, satelity i komunikaci. Studie otevírá nové okno do pochopení, jak sluneční bouře ohrožují naši technologickou infrastrukturu.
Když Zemi zasáhne sluneční bouře, obvykle si představíme velkolepé polární záře. Kromě světelné podívané však tyto výboje energie ze Slunce zasahují přímo do téměř neviditelné oblasti, která chrání naši planetu: do plazmosféry. Tento „obal“ obklopuje Zemi a funguje jako tiché rozšíření našeho magnetického pole, filtruje záření a tlumí část částicového bombardování z vesmíru. Bez plazmosféry by byly satelity, komunikace a dokonce i naše vlastní technologické prostředí mnohem křehčí.
Za normálních okolností se tato vrstva rozprostírá až do výšky přibližně 44 000 kilometrů nad zemským povrchem a tvoří kulovitou strukturu, která ve spolupráci s magnetosférou blokuje nebezpečné částice. Nová studie publikovaná v časopise Earth Planets and Space, kterou vedl Atsuki Shinbori z Nagojské univerzity, však ukazuje, že geomagnetická superbouře ji může zmenšit na zlomek její původní velikosti.
A přesně to se stalo 10.-11. května 2024 během nejsilnější události posledních dvou desetiletí: takzvané Gannonovy bouře. Klíčem k tomuto zjištění je družice Arase, kterou v roce 2016 vypustila Japonská kosmická agentura (JAXA) a umístila ji na ideální oběžnou dráhu pro studium plazmosféry. Během květnové superbouře byla Arase doslova ve správný čas na správném místě.
Když na Zemi dopadl příval miliard tun nabitých částic z několika koronálních výronů hmoty, Arase zaznamenala, jak se plazmosféra brutálně stlačila z obvyklých 44 000 km na pouhých 9 600 km. Jinými slovy, během pouhých devíti hodin se zmenšila přibližně na 20 % své obvyklé velikosti. Nikdy předtím nebyla taková věc pozorována kontinuálně a přímo.
„Pomocí Arase jsme mohli sledovat změny v plazmosféře a zároveň monitorovat ionosféru ze Země. To nám umožnilo zjistit nejen to, jak moc se smrštila, ale také proč trvalo tak dlouho, než se vzpamatovala,“ vysvětlil Shinbori ve svém prohlášení.
Po extrémním stlačení se plazmosféra logicky začala doplňovat částicemi z ionosféry, spodní vrstvy atmosféry, která funguje jako „zásobárna“ pro její doplňování. K tomu však tentokrát nedošlo. Studie odhaluje, že obnova trvala více než čtyři dny, což je nejdelší doba, jaká kdy byla od zahájení mise Arase v roce 2017 pozorována. Důvod? Jev známý jako negativní bouře.
Během její nejintenzivnější fáze se horní vrstvy atmosféry zahřály natolik, že změnily chemické složení vzduchu a drasticky snížily množství iontů kyslíku a s nimi i produkci vodíkových částic, které normálně plní plazmosféru. Výsledkem byl „výpadek“ částic, který zanechal plazmosféru prakticky bez zásob.
„Negativní bouře zpomalila obnovu tím, že změnila chemické složení atmosféry a odřízla zdroj částic, které plazmosféra potřebuje ke své expanzi,“ uzavírá Shinbori. Tato souvislost (negativní bouře a zpožděná obnova) nebyla nikdy předtím tak jasně pozorována.“
Toto současné smršťování plazmosféry a stlačování magnetického pole Země mělo ještě jeden působivý efekt: polární záře sestoupily do zeměpisných šířek, kde se objevují jen zřídka.
Bouře přesunula polární pás z polárních oblastí až na jih do Japonska, Mexika a jižní Evropy, což je vizuální důkaz obrovského napětí v magnetosféře. Důsledky se však neomezily jen na oblohu. Během bouře došlo k výpadku napájení několika družic, některé dočasně přestaly vysílat data a byly zaznamenány problémy s GPS a rádiovou komunikací.
Přestože k podobným extrémním událostem dochází jednou za 20 až 25 let, vědci varují, že pro předvídání budoucích rizik bude zásadní pochopit, jak přesně se plazmosféra stlačuje a obnovuje. Tato studie nejenže poskytuje nejpodrobnější pozorování superbouře ovlivňující plazmosféru, ale také otevírá klíčové okno pro ochranu technologické infrastruktury závislé na vesmíru.
Kromě toho tato událost vyvolala obnovený zájem o studium slunečních bouří a jejich účinků na Zemi. Vědci zkoumají, jak tyto bouře mohou ovlivnit vesmírné počasí a následně i naše pozemské klima. Zvýšená sluneční aktivita by mohla mít významné důsledky pro předpovědi klimatu a připravenost na katastrofy.
Kromě toho vědecká komunita vyvíjí pokročilé technologie, které mají zlepšit odolnost družic a komunikačních sítí vůči těmto bouřím. Cílem je vytvořit systémy, které dokáží předvídat a zmírňovat účinky slunečních bouří, a zajistit tak kontinuitu kritických služeb závislých na vesmíru.
Studie o bouři v Gannonu nakonec podtrhuje význam mezinárodní spolupráce v oblasti kosmického výzkumu. S podporou kosmických agentur z celého světa, jako jsou NASA a ESA, probíhá společné úsilí o monitorování Slunce a jeho aktivity s cílem chránit naši planetu a její technologie před nepříznivými účinky slunečních bouří.