Sólblossar (solar flares)

Sólblossi (e. solar flare) eða sólgos er snögg orkulosun í lofthjúpi sólar (lithvolfi og kórónunni) sem veldur gríðarlegri birtuaukningu á sólinni og straumi hlaðinna agna út í geiminn. Sólblossar verða þegar segulorka sem hlaðist hefur upp við lithvolf og kórónu sólar losnar skyndilega. Við blossann berst geislun frá nánast öllu rafsegulrófinu, allt frá útvarpsbylgjum með langa öldulengd, niður í sýnilegt ljós, röntgengeisla og loks gammageisla með stutta öldulengd. Magn þeirrar orku sem losnar jafngilti því að milljónir 100 megatonna vetnissprengjur væru sprengdar samtímis!

Þegar segulorkan losnar við sólblossa hitnar rafgas (plasma) um tugi milljónir gráða og kemur gríðarlegri hröðun á rafeindir, róteindir og þyngri kjarna, svo hraði þeirra nemur tugum þúsunda km á sekúndu. Orkusöfnunin tekur fáeina daga eða klukkustundir en orkulosunin aðeins fáeinar mínútur upp í klukkustund.

Uppruni og tíðni

Röntgen- og útfjólubláar myndir af sólinni sýna að kóróna sólar er ekki einsleit heldur misbjört. Á myndunum sést að kórónan er björtust á lykkjulaga svæðum en þar er segulsvið sólarinnar einmitt mjög sterkt. Innan þessara virku svæða eru sólblettir; dökkleit svæði á ljóshvolfi sólar sem eru svalari en aðliggjandi svæði og virka þar af leiðandi dökk. Sólblossar eiga sér stað innan þessara virku svæða.

Mynd SOHO gervitunglsins af kóróna sólar í útfjólubláu ljósi sýnir vel hvar virku svæðin eru (lykkjulaga) og X-blossa 14. júní 2000.

Þann 1. September 1859 voru tveir stjörnufræðingar, þeir Richard Carrington og Richard Hodgson, að fylgjast með stórum sólblettahópi á virku svæði á sólinni þegar þeir urðu skyndilega vitni að björtum hvítum blossa sem yfirgnæfði dökku sólblettina. Carrington vissi að hann væri þarna vitni að einhverju sem engin fordæmi voru fyrir og kallaði í aðstoðarmenn. Innan við mínútu síðar sá hann að miklar breytingar höfðu orðið og blossinn var orðinn talsvert daufari.

Rétt fyrir dögum morguninn eftir var himinninn yfir jörðinni þakinn grænum, fjólubláum og eldrauðum norðurljósum, svo björtum að lesbjart var. Menn á suðlægum slóðum á borð við Kúbu, Bahamaeyjum, Jamaíka, El Salvador og Hawaiieyjum, urðu vitni að stórkostlegri norðurljósasýningu. Það kom mönnum þó meira á óvart að sjá símskeytakerfi víða um heim eyðileggjast af völdum stormsins. Neistaflug í kerfunum kom mönnum í opna skjöldu og kveikti í símskeytapappírum.

Þessi sólblossi er sennilega sá öflugasti sem menn hafa orðið vitni að hingað til. Blossinn var svo öflugur að hann skildi eftir sig ummerki í Grænlandsjökli í formi nítrata og beryllíum-10 samsætu sem finnst enn þann dag í dag í ísnum.

Sólblossar sem þessi eru tiltölulega sjaldgæfir en á síðustu árum hafa margir öflugir orðið. Tíðni blossanna er háð ellefu ára sólblettasveiflu sólarinnar. Þegar sólblettasveiflan er í lágmarki eru virku svæðin fá og lítil svo fáir sólblossar eiga sér stað. Tíðni blossanna eykst aftur þegar sólin nálgast hámark aftur en þá eru virku svæðin mörg og stór. Seinasta hámark var í kringum árið 2003 en næsta hámark verður sennilega í kringum 2011 og 2012.

Flokkun

Sólblossar eru flokkaðir í fimm flokka – A, B, C, M og X – eftir birtu þeirra í röntgengeislun á öldulengdinni 1 til 8 Ångstrom, samkvæmt mælingum GOES gervitunglsins. Styrkur blossanna er, með öðrum orðum, flokkaður eftir orku þeirra í röntgenljósi og mælist í Wöttum á fermetra (W/m²). X-blossar eru stærstir og geta haft talsverð áhrif á jörðina með langvinnum geislunarstormum. M-blossar eru meðalstórir og geta orsakað stuttar truflanir á útvarpssendingar. Minniháttar blossar fylgja stundum M-blossum. Veikastir eru svo C-, B- og A-blossar og hafa þeir lítil áhrif á jörðina, annað en í formi fallegra norðurljósa, stefni efnisskvetta blossans í átt til jarðar.

Hver flokkur hefur níu undirflokka sem eru númeraðir frá einum og upp í níu, t.d. C1 til C9, M1 og M9. Undirflokkarnir virka þannig að X2-blossi er tvöfalt orkuríkari en X1-blossi og fjórfalt öflugri en M5-blossi. Öflugustu X-blossarnir sprengja svo skalann. Hver flokkur táknar ákveðið tölugildi og talan sem fylgir á eftir bókstafnum margfaldast við þetta gildi. Þessi tölugildi eru:

A = 1,0 x 10^-8 W/m²
B = 1,0 x 10^-7 W/m²
C = 1,0 x 10^-6 W/m²
M = 1,0 x 10^-5 W/m²
X = 1,0 x 10^-4 W/m²

Eins og sjá má eykst styrkur hvers flokks tífalt miðað við þann sem er á undan. Til þess að ákvarða nákvæmlega afl tiltekins blossa er röntgengeislaflokkun hans margfölduð með tölugildi flokksins. Þannig væri X20-blossa 20 x 10^-4 W/m² eða 2,0 mW/m².

Tveir af þremur orkuríkustu blossum sem mælst hafa voru X20-blossar og áttu þeir sér stað 16. ágúst 1989 og 2. apríl 2001. Þann 4. nóvember 2003 varð öflugasti sólblossi sem mælst hefur hingað til. Upphaflega var sá blossi flokkaður sem X28-blossi en við nánar athugun reyndist hann milli X40- og X45-blossi. Þennan sólblossa og kórónuskvettuna sem fylgdi honum má sjá á myndunum hér fyrir neðan.

Nærmynd af X40+ sólblossa þann 4. nóvember 2003.	Kórónuskvettan sem fylgdi blossanum.

Áhrif á jörðina

Sólblossar og tengdar kórónuskvettur (athugið að sólblossar koma ekki alltaf af stað kórónuskvettum) hafa mikil áhrif á svonefnt geimveður. Þessir atburðir framkalla mikinn straum orkuríkra geisla á borð við röntgengeisla og útfjólubláa geisla og hlaðnar agnir sem hæglega geta skaðað geimför og geimfara. Þessir geislar og agnirnar geta einnig haft áhrif á jónahvolf jarðar og truflað þar með ratsjár og útvarpssamskipti. Einnig geta blossarnir aukið viðnám við gervitungl sem getur leytt til þess að braut þeirra lækkar og þau jafnvel fallið í gegnum lofthjúpinn. Í mars 1989 olli sólblossi því að sex milljónir manna urðu án rafmagns í Quebec í Kanada í níu klukkustundir. Skemmdirnar og tjónið sem fylgdi var metið á hundruð milljónir dollara. Sami stormur bræddi spenna í rafstöð í New Jersey. Í desember 2005 olli X-blossi truflunum á samskiptum milli jarðar og GPS-staðsetningagervitungla í um tíu mínútur. Það hljómar eflaust ekki langur tími en hafði áhrif á flugvélar og skip.

Geislunarhætta við sólblossa og kórónuskvettur er ein helsta ógnin sem menn standa frammi fyrir í mönnuðum leiðangri til Mars. Útbúa þyrfti einhvers konar segulskjöld til þess að vernda geimfarana. Upphaflega var talið að geimfarar hefðu tvær klukkustundir til þess að koma sér í skjól en ef marka má sólblossa síðustu ára gætu þeir jafnvel haft niður í fimmtán mínútur til þess.

Sýnilegustu áhrif sólblossa og kórónuskvetta á jörðina eru gullfalleg norðurljós sem þeim fylgja. Öflugir blossar framkalla mikil norðurljós sem þess vegna geta verið eldrauð og þakið allan himinninn.

Geimveðurkvarði yfir geislunarstorma

Geislunarstormar verða þegar sólblossar stefna róteindum frá sólinni í átt til jarðar. Þessar róteindir streyma flestar framhjá jörðinni vegna verndarvængs segulsviðsins. NOAA Space Environment Center hefur skilgreint fimm mismunandi tegundir af geislunarstormum sem eru allt frá því að vera minniháttar upp í gríðarlega. Taflan hér fyrir neðan sýnir hvaða áhrif þessir stormar geta haft á jörðina.

* Flæðistig eru fimm mínútna meðaltöl.
** Þessir atburðir geta varað í meira en dag.

Heimildir:

• What is a Solar Flare?
• Solar Flares. Solar Physics. Marshall Space Flight Center.