Kunne en ekstremt kraftig solblus ødelægge al elektronik på jorden?

En sang skrevet af Hy Zaret og Lou Singer, senere populariseret af bandet They Might Be Giants, hævder, at "solen er en masse af glødende gas, en gigantisk atomovn. "Ved nærmere undersøgelse, det ser ud til, at denne indledende klassificering af solen er lidt for snæver. Det viser sig, at solen er en kompleks krop, som vi stadig ikke forstår fuldt ud.

Men her er hvad vi ved:Solen er et massivt objekt bestående af meget varmt, ioniserede gasser. Vi kalder denne form for gas plasma og det er den mest almindelige tilstand af materie i universet. Atomer, der udgør gasserne i solen, er så varme, at de ikke kan holde på deres elektroner. Gasserne strømmer i strømme gennem solen, transporterer elektroner med sig.

Hvis du kender elektromagneter, du ved, at en elektrisk strøm kan skabe et magnetfelt. Sådan er det med solen. Solen har et enormt magnetfelt omkring sig. Solens rotation foreviger dette magnetfelt.

For at gøre sagen mere kompliceret, varme genstande har en tendens til at ekspandere. Solen er et ekstremt varmt objekt. Men solen er også stor og tæt, hvilket betyder, at den har et stærkt tyngdekrafttræk. Solens tyngdekraft balancerer dens tendens til at ekspandere.

Kombinationen af ​​disse kræfter kan få solens overflade til at ændre sig på dramatiske og til tider voldsomme måder. Gasstrømmene får magnetfeltlinjer til at sno sig. Det kan forhindre varmere gasser fra solens kerne i at stige til overfladen, skaber solpletter . Solpletter fremstår mørkere end resten af ​​solens overflade. De er også køligere end de lysere områder, der omgiver dem.

Den varme gas fanget under solpletter udøver tryk på magnetfeltlinjerne, der forhindrer gassen i at nå overfladen. Dette snor magnetfeltlinjerne til strammere spoler. Sommetider, endnu flere feltlinjer bliver viklet ind. En gang imellem, magnetfeltlinjerne vil vikle sig uden meget hændelser, og solpletten falmer, når de varme gasser stiger til overfladen. Men nogle gange fortsætter trykket med at bygge op, indtil magnetfeltlinjerne pludselig springer ud, forårsager soludbrud.

Solblusser og koronale masseudstødninger

En solbluss er ikke bare en eksplosion af varme gasser. Det skubber lysbølger ud over hele spektret. Det inkluderer lys, vi ikke kan se-herunder stråling i form af røntgenstråler og gammastråler. Disse stråler kan være farlige for mennesker. Heldigvis, Jordens atmosfære absorberer de fleste af disse højenergistråler.

Det er ikke at sige, at alle er i klar tilstand efter en solopblussen. Mennesker i rummet eller i store højder - ombord på et fly, for eksempel - kan risikere udsættelse for intens stråling. Kortvarig skade kan omfatte hudirritation. Langsigtede konsekvenser kan omfatte en øget risiko for at udvikle hudkræft. Men det er sandsynligt, at ethvert berørt menneske i sidste ende ville komme sig efter eksponeringen.

Elektronik er også sårbar over for disse stråler. Hvis højenergistråler skulle ramme en satellit, de kunne fjerne elektroner fra metalkomponenterne, ioniserer dem. Når elektronerne bryder fri, de kunne kortslutte elektronikken i en satellit. De kunne også oprette et magnetfelt, der ville skade satellitens systemer. Nogle satellitter har afskærmning for at beskytte dem mod disse stråler, men mange er stadig sårbare.

Fordi vores atmosfære absorberer de fleste af disse farlige stråler, terrestriske systemer er temmelig sikre mod solblusser. Men en anden solbegivenhed kaldet a koronal masseudstødning (CME) kan forårsage alvorlige problemer for elektriske systemer her på Jorden. Under en CME, udsvingene i solens magnetfelter får en stor del af solens overflade til at ekspandere hurtigt, skubber milliarder af tons partikler ud i rummet. Nogle gange ledsager CME'er solfakler - men ikke alle solfakkler producerer CME'er, og ikke alle CME'er ledsager solfakler.

I modsætning til en sollys, en CME producerer ikke intenst lys. Men den producerer en magnetisk chokbølge, der strækker sig milliarder af miles ud i rummet. Hvis Jorden er i vejen for den stødbølge, vores planets magnetfelt vil reagere på begivenheden. Det ligner det, der sker, hvis du sætter en svag magnet ved siden af ​​en stærk. Den svage magnetfelt vil rette sig efter den stærke magnetfelt. En magnetisk stødbølge fra solen kan få justeringen af ​​Jordens magnetfelt til at skifte uforudsigeligt.

Smukke lys er ikke den eneste konsekvens af en CME. De magnetiske udsving kan få kompasser til at mislykkes. Og da magnetfelter kan fremkalde elektricitet, enhver leder kunne blive en induktor. En kraftig CME kan fremkalde elektricitet i store, kraftige ledere. Det kan overbelaste elektriske systemer og forårsage massiv skade.

Næste, Vi vil se på præcis, hvor dårligt vi kunne have det efter en massiv CME -begivenhed.

Nord- og sydlyset er observerbare eksempler på, hvordan en CME kan påvirke Jorden. De farverige lys skyldes subatomære partikler, der bevæger sig med utrolig hastighed, hvilket får gasser som ilt og nitrogen til at ionisere. Når atomerne i gasserne rekombinerer med elektroner, udsender de lys. Dette sker hovedsageligt, hvor Jordens magnetfeltlinjer konvergerer ved planetens magnetiske poler.

Stegning af elektronik med solen

Selvom en solfakkel alene måske ikke er nok til at forårsage problemer på Jordens overflade, en kraftfuld CME er en anden historie. Faktisk, massive CME'er har tidligere påvirket Jorden. Men vi var ikke så avancerede inden for elektronik, Vi var heller ikke afhængige af dem lige så stærkt sidste gang en CME virkelig slog os rundt.

I 1859, en enorm CME forårsagede massive magnetiske udsving i Jordens magnetosfæren - magnetfeltet omkring planeten. Folk, der boede så langt sydpå som Cuba var vidne til nordlysfænomenet. Kompasser og telegrafsystemer mislykkedes. Forskere og akademikere debatterede årsagen til alt tumultet. Vi ved nu, at det skyldtes en CME. CME var så massiv, at den forårsagede det, vi kalder en solsuperstorm.

I dag, vi er meget mere afhængige af elektronik og elektricitet, end vi gjorde i 1859. Hvis en lignende solstorm ville ramme os nu, vi ville være i problemer. De magnetiske kræfter ville fremkalde elektricitet i enhver stor leder. Det inkluderer strømtransformatorer og selve elnettet.

Det er ikke slutningen på de dårlige nyheder. Elnettet i Nordamerika fungerer med nær kapacitet. Det ville ikke være i stand til at håndtere den øgede elektriske belastning fra en solstorm. El -ledninger kan sænke og endda snappe som følge heraf. Store strømafbrydelser kan påvirke store dele af kontinentet. De magnetiske udsving ville forstyrre radiosignaler, og kommunikations- og satellitsystemer ville også kollapse.

Det kan tage uger eller måneder at reparere skaden. I det tidsrum, folk ville ikke have mulighed for at finde ud af, hvad der foregik. Redningstjenester ville stå over for alvorlige udfordringer. Selvom magnetfelterne sandsynligvis ikke ville kortslutte individuelle elektroniske enheder som mobiltelefoner eller computere, kommunikationssystemer kan mislykkes regionalt. Med andre ord, små enheder ville stadig fungere, men ville mangle de tjenester, de har brug for for at være nyttige.

Det er muligt, at en CME endda kan påvirke din computer og forårsage fejl. I de fleste tilfælde, en simpel genstart ville løse problemet. Men med tabet af elnettet, du ville være begrænset af dit batteris opladning. Når det løb ud, du ville sidde fast.

Der er ingen måde at forhindre en solstorm, men der er trin, vi kan tage for at begrænse virkningen af ​​en CME. Den ene er at revidere elsystemet. Vi har brug for et smart net, der ikke fungerer så tæt på kapacitet som vores nuværende net. Vi er også nødt til at udvikle afskærmning for at beskytte vores elektriske infrastruktur så meget som muligt mod magnetiske udsving.

Selv i disse værst tænkelige scenarier, superstormene udsletter ikke alle elektriske systemer på tværs af planeten. Nogle regioner vil forblive relativt upåvirkede. Det ville kræve en solbegivenhed af en hidtil uset størrelse for at udslette de elektriske systemer på tværs af planeten. Men selv en beskeden CME kunne demonstrere, hvor sårbare vi er over for solens magnetiske raserianfald.

Lær mere om solen, magneter og elektronik ved at følge linkene på den næste side.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer solen
• Sådan fungerer solformørkelser
• Sådan fungerer Auroras
• Sådan fungerer solpletter
• Sådan fungerer magneter
• Sådan fungerer elektromagneter
• Sådan fungerer atomerne
• Sådan fungerer e-bomber
• Sådan fungerer radio

Flere store links

• Dårlig astronomi
• Rum:Discovery Channel
• Nysgerrighed:Udforsk solsystemet

Kilder

• Beasley, Sandra. "Se på solen." Amerikansk forsker. Sommer 2008. Bind. 77, Udgave 3, s. 17.
• Encyclopedia Britannica. "Geomagnetisk felt." 2009. (2. nov. 2009) http://www.library.eb.com/eb/article-9368
• Encyclopedia Britannica. "Solar flare." 2009. (2. nov. 2009) http://www.library.eb.com/eb/article-9068560
• Encyclopedia Britannica. "Solvind." 2009. (2. nov. 2009) http://www.library.eb.com/eb/article-9068567
• Encyclopedia Britannica. "Sol." Encyclopedia 2009. (2. nov. 2009) http://www.library.eb.com/eb/article-54151
• Odenwald, Sten F. "Bracing for a Solar Superstorm." Videnskabelig amerikansk. August 2008. bind. 299, Udgave 2, s. 80-87.
• Fletning, Philip, Ph.d. "Døden fra himlen!" New York:Viking. 2008. s. 33-66.
• Turner, James. "Solstorme forude:Er Jorden forberedt?" Christian Science Monitor. 6. maj kl. 2009. s. 25.