Was würde passieren, wenn ein massiver Sonnensturm die Erde getroffen?

Wir alle wissen, dass große Stürme anrichten können Überschwemmungen Städte und Infrastruktur zu dezimieren. Aber es eine noch größere Sorge als Wind und Regen gibt: Wetter Platz. Wenn eine massive solar Sturm traf uns, unsere Technologie ausgelöscht werden würde. Der gesamte Planet könnte erlischt.

"Wir sind viel mehr abhängig von Technologie in diesen Tagen, ist anfällig für Weltraumwetter, als wir in der Vergangenheit wurden", sagte Thomas Berger, Leiter der Space Weather Prediction Center an der National Oceanic and Atmospheric Administration Gizmodo. "Wenn wir heute von einem Extremereignis getroffen wurden, wäre es sehr schwer zu beantworten sein."

"Sonnensturm" ist ein allgemeiner Begriff verwendet, um ein paar Sachen beschreiben die Sonne unsere Art, einschließlich Röntgenstrahlen, geladene Teilchen und magnetisierten Plasma schleudert. Ein massiver Sonnensturm hat nicht seit der Mitte des 19. Jahrhunderts die Erde treffen, aber Wetter Weltraumforscher sind sehr besorgt über die Möglichkeit eines anderen.

Sonneneruptionen

Ein Sonnensturm beginnt in der Regel mit einer Sonneneruption – eine riesige Explosion auf der Oberfläche der Sonne, die Energie und Teilchen streaming aus in den Weltraum schickt. Klein, c-Klasse Flares auftreten aller Zeiten und sind zu schwach, um die Erde zu beeinflussen, während der mid-size M-Klasse Flares können kleinere Radio Störungen produzieren. X-Klasse Flares sind inzwischen die größten Explosionen im Sonnensystem, die Freigabe bis zu 1 Milliarde Wasserstoffbomben Wert der Energie. Diese Ausbrüche treten sehr selten, aber wenn sie es tun, sie sind ein episches Anblick.

Eines der mächtigsten Fackeln gemessen mit modernen Instrumenten fand während einer solaren Maximums im Jahr 2003. Es war so groß, dass es ausgereizt unsere Satellitensensoren, die ein X-28 registriert (größer als ein x-1 28 Typen abfangen, die selbst 10 Mal größer als ein M1-Flair ist). Hier ist, was dieses Ereignis aussah:

Die Solar- und Heliospheric Observatory (SOHO) Sonde erfasst diese epische Sonneneruption im Jahr 2003. Bild-Gutschrift: ESA / NASA - SOHO

Trotz Fackeln für über ein Jahrhundert beobachten, Wissenschaftler sind noch nicht ganz sicher was bewirkt die Sonne ausbrechen. Wir wissen, dass Fackeln viel haben zu tun mit Störungen im starken Magnetfeld der Sonne, die im Laufe von ein 11-ish Jahr Sonnenzyklus oszilliert.

"Sonnenstürme in magnetischen Eigenschaften, die von der Oberfläche der Sonne, ausbrechen stammen", erklärt Raum Wetter Wissenschaftler Joe Gurman, im Gespräch mit Gizmodo aus Raumfahrt Center der NASA Goddard. "Wir nennen diese Regionen aktiv oder Sonnenflecken. Wenn sie groß und hässlich sind, ist eine Angabe, die das Magnetfeld schnell ändert. Und wenn das Magnetfeld sich schnell ändert, das scheint die Ursache sein – oder im Zusammenhang mit der Ursache – der solaren Aktivität. "

Eine Mittel - bis großformatigen Sonneneruption würde senden Wellen hochenergetischer Strahlung – X-Strahlen und UV-Licht – zippen in Richtung Erde. Diese Arten von Strahlung sind leistungsfähig genug, um Elektronen aus Atomen rip. Das ist genau das, was sie tun wenn sie den oberen Teil unserer Atmosphäre, bekannt als die Ionosphäre treffen beginnen. Grundsätzlich wird der Himmel mit einem riesigen elektromagnetischen Impuls gezappt. Aber laut Berger, sogar die größten Flares nicht Auswirkungen auf Menschen sehr viel.

"Es ist ein große EM-Impuls, der auf die Ionosphäre, wodurch es zu erweitern, beeinflusst", sagte Berger. "Aber die Sonneneruption nicht wirklich Schaden Technologie."

Die einzige Ausnahme ist Radio. Radio-Signale zwischen der Erde und Satelliten im Orbit können gesperrt werden, wenn die Atmosphäre auch aufgeladen wird.

"Radio Kommunikation manchmal betroffen sind," bemerkte Berger. "Über den Horizont schwierig, Radio. Wenn die Flugzeuge über die Pole fliegen, der einzige Weg, wie sie mit Steuerung kommunizieren Zentren ist hochfrequente Radiowellen Prellen über die Kontinente. "Aber es ist nur eine vorübergehende Schwierigkeit dauert zehn Minuten bis Stunden höchstens."

Ein X-Class Flare auf 6. März 2012 von der NASA aufgenommen. Image Credit: NASA Goddard Raumfahrt Center / Flickr

Wir haben keine gute Möglichkeit der Vorhersage Sonneneruptionen, und sie treffen die Erde zu schnell für NOAA Vorankündigung Fluggesellschaften bieten (es dauert etwa acht Minuten Sonnenlicht um uns zu erreichen).

"Das einzige, was, das wir tun können, ist eine Warnung ausgeben, wenn wir sehen", sagte Berger. "Airlines interessieren sich sehr für Flare-Effekte auf Hochfrequenz-Kommunikation, und wenn es ein wirklich großes Ereignis ist, betrachten sie Erdung Flüge."

Bist du kein Airline Operator, Sie ziemlich viel erhalten diesein, draußen zu sitzen. Aber vergessen Sie nicht, die erstaunliche Bilder bei der NASA Solar Dynamics Observatory hie und da über.

Geladene Teilchen

Minuten bis Stunden nach eine Sonneneruption der Himmel, ein Strom geladener Teilchen leuchtet, Elektronen und Protonen – auf die Erde kommen. Sie bombardieren die Magnetosphäre, eine schützende Hülle um die Erde durch unser Magnetfeld erzeugt. "Wir sehen die Dosisleistung steigen manchmal, das kann bedeuten, dass Partikel auf der Erdumlaufbahn Auftreffen sind", sagte Berger.

Geladene Teilchen in die Erdatmosphäre fallen dazu beitragen, das Nordlicht. Image Credit: Adam Woodworth

Gelegentlich wird ein großen Impuls von geladenen Teilchen getroffen Satelliten im Orbit und die Elektronik beschädigen. Teilchenstrahlung ist auch ein großes Gesundheitsrisiko für den Menschen im Raum.

"Wir müssen um energiereiche Teilchen auf der ISS zu kümmern", sagte Gurman. "Wenn wir jemals bis zu dem Punkt des Seins eine raumfahrende Rasse, gehen sie zu einem viel größeren Problem geworden."

Aber im großen und ganzen sind die Auswirkungen der solaren Partikelstrahlung gepuffert durch die Magnetosphäre und Atmosphäre. Es ist, was als nächstes kommt, dass du und ich auf dem Boden kümmern müssen.

Koronale Massenauswürfe

Wenn die Sonne flammt, schießt es manchmal eine riesige Wolke aus magnetisierten Plasma in den Weltraum. Dies nennt man einen koronalen Massenauswurf (CME). CMEs sind am langsamsten sonnige Wetter, die überall von 12 Stunden bis zu mehreren Tagen, die Erde zu erreichen. Sie sind auch bei weitem die gefährlichste.

Glücklicherweise, da CMEs sind langsam bewegt, haben unsere Meteorologen Raum ein wenig mehr Zeit, sie zu antizipieren. Prüfen sie Bilder von der Sonne, aus der SOHO und Stereo-Satelliten gezogen. Wenn unsere Sternwarten etwas großes sehen, antwortet NOAA.

Berger skizziert, was als nächstes passiert: "eine Uhr wird ausgegeben, wenn wir etwas in der Sonne in Richtung der Erde passieren sehen. In der Regel besteht eine große CME, etwas großes, wie wir denken könnte Auswirkungen auf der Erde, wir setzen, eine beobachten."

Eine CME wird schießen ziemlich gerade aus der Sonne heraus und es gibt immer eine gute Chance, die die Erde nicht am Ende in seinem Weg. Wenn eine CME ist kommen direkt bei uns, werde es zuerst ACE-Satelliten der NASA, befindet sich auf der L1 Lagrange-Punkt etwa 1 Million Meilen vor der Erde getroffen. Wenn das passiert, haben überall wir 30 Minuten bis eine Stunde vor eine Wolke von Plasma regnet herab von oben, Interaktion mit unserem Planeten Magnetosphäre und einen geomagnetischen Sturm auslösen.

Das ist, wenn Sie beginnen, Auswirkungen auf das Stromnetz zu sehen.

Des Künstlers Darstellung des Sonnenwindes mit Erdmagnetosphäre kollidieren. Image Credit: NASA / Wikimedia

"Dies erzeugt riesige elektrische Ströme in der oberen Atmosphäre der Erde", sagte Berger. "Je nachdem wie leitfähige Boden ist, man kann große Ströme immer durch Kraftwerke abgeholt und in das Stromnetz eingespeist." Und das ist eine schlechte Nachricht, denn "unser Netz Unmengen an aktuellen coming out des Bodens nicht für entworfen wurde."

Geomagnetischen Sturm Stärke wird gemessen in "Störung Sturm Time" oder Dst, das beschreibt im Wesentlichen wie schwer einer CME rüttelt auf das Erdmagnetfeld. Ordentliche Stürme, die dazu führen, dass das Nordlicht aufflammen, aber ansonsten wirken sich nicht aus uns, registrieren Sie sich irgendwo in der Nähe von Dst =-50 nT (NanoTesla). Die schlimmsten geomagnetischen Sturm des Raumfahrtzeitalters, die Macht über Quebec im März 1989 ausgeschlagen, registriert ein Dst =-600 nT.

Aber auch, dass 1989 Sturm sieht winzig im Vergleich zu den Carrington Event, einem geomagnetischen Sturm, der die Erde 156 Jahren gezappt. Zum Zeitpunkt des Schadens war auch nicht schlecht. Aber ein Carrington-Größe Sturm heute könnte katastrophale Auswirkungen.

Monster-Sturm

Das Carrington-Ereignis des September 1859 benannt wurde es nach Richard Carrington, der englische Astronom, der die Sonne sah mit eigenen Augen Aufflackern. In den Tagen nach Carringtons Beobachtung eine Reihe von leistungsstarken CMEs die Erde treffen frontal, zünden das Nordlicht als weit südwärts als Kuba. Ströme Telegrafenleitungen elektrifiziert, schockiert, Techniker, Telegraph Papiere in Brand gesetzt und verursachte weitverbreitete Kommunikation Ausfälle.

Moderne Schätzungen für die Stärke dieser Sturm reichen von Dst =-800 nT-1750 nT.

Stand der Dinge wirklich dunkel, hier das nächste Mal bekommen, das ein Carrington-Größe Sturm trifft. Image Credit: NASA Earth Observatory

Die menschliche Gesellschaft ist viel abhängiger Strom heute als es vor 156 Jahren war. Berger wies darauf hin, dass wir heute Pipelines, elektrischer Übertragungsnetze und viel mehr bodengebundenen elektrische Leitfähigkeit Technologie haben. Also, was passiert, wenn ein Ereignis Carrington-Größe, die uns jetzt aufgefallen? Ziemlich viel je Aspekt der modernen Welt bräuchte einen Hit, laut einem Bericht von den nationalen Akademien der Wissenschaften.

Die Boden-Ströme induziert durch große geomagnetische Stürme können Kupfer Wicklungen von Transformatoren schmelzen, die das Herzstück von Stromverteilungssystemen liegen. In diesem Fall kann es zu massiven Stromausfällen führen. Und weil unser Stromnetz im Laufe der Zeit viel stärker vernetzten gewachsen ist, könnten die Auswirkungen eines solchen Ausfalls heute weit und breit verteilt werden.

Eine Karte mit den gefährdeten Transformator Kapazität vom Staat für eine 4800 nT/min geomagnetische Feld Störung. Regionen mit einem hohen Anteil an gefährdeten Kapazität könnte langer Dauer Ausfällen Verlängerung für mehrere Jahre Erfahrung. Image Credit: J. Keppenman, Metatech Corp

Es ist schwer zu überschätzen, wie viel würde dies unser Leben entwurzeln. Die Lichter würden natürlich ausgehen, wie das Internet und jedes Gerät, das aktuelle aus der Wand zieht. An Orten mit elektronisch gesteuerte kommunale Wasserversorgung – wie die meisten modernen Städte – Toiletten und Kläranlagen würde aufhören zu arbeiten. Heizung und Klimaanlage würde fehlschlagen. Verderbliche Lebensmittel und Medikamente würde verloren gehen. Geldautomaten sind nutzlos wäre. Gas-Pumpen würde offline gehen. Und So weiter.

GPS-Technologie würde auch ausgeschlagen werden. Sagte Grunman, "das GPS-System hängt von dem sehr präzisen Timing eines Kurses von Signalen zwischen zwei Punkten, wie ein Raumschiff und Ihr Handy. Wenn Sie eine Reihe von energiereichen Teilchen in der Atmosphäre dump, bewirkt, dass Ihr GPS-Gerät. Was ist ernüchternd, wenn man, den Ersatz von alten Flugzeug Landung Technologie mit GPS bedenkt."

Einige dieser Effekte könnte seit Jahren, und sie würden weltweit zu spüren. "Das gesamte Magnetfeld der Erde wird verändert, so die gesamte Erde es fühlt,", sagt Berger.

Bild-Gutschrift: Shutterstock

Es ist schwer zu ergründen, die sozialen Folgen von Milliarden von machthungrigen Menschen plötzlich aus dem Netz gezogen, aber ich denke, wir sind uns alle einig, dass es schön wäre. Was wir sicher wissen ist, dass die wirtschaftliche Maut enorm wäre. Die National Academies Bericht schätzt, dass die Gesamtkosten eines Ereignisses Carrington-Größe heute 2 Billionen US-Dollar überschritten werden könnte – 20 Mal höher als die Kosten des Hurrikans Katrina.

Es ist wichtig zu beachten, über die wir sind nicht einige unglaublich weit hergeholt, Armageddon-Stil Apokalypse Situation hier sprechen. In der Tat im Juli 2012 eine massive CME zerriss die Umlaufbahn der Erde und verpasste nur uns. Diese Veranstaltung, die vom STEREO-A Satelliten der NASA aufgegriffen wurde, würde ein Dst-1200 nT registriert haben – vergleichbar mit dem Carrington-Event.

"Wenn er getroffen hatte, wir immer noch die Stücke Abholung werden würde," sagte Raum Wetter Wissenschaftler Daniel Baker von der University of Colorado NASA im Jahr 2014. "Wie viele andere [Stürme] dieser Größenordnung haben zufällig, Erde und unsere Raum-Erkennungssysteme zu verpassen? "Das ist eine drängende Frage, die Antworten braucht."

Sind wir tot im Wasser?

Hoffentlich können wir einige intelligente Mitigation-Richtlinien erlassen, bevor der Techno-Pocalypse uns widerfährt. Bild-Gutschrift: Shutterstock

Durch ein wachsendes Heer von Weltraumteleskopen Wetter sind wir viel besser in der Lage, CMEs vorherzusagen, als wir vor 20 Jahren waren. Dennoch stimmen die meisten Weltraumforscher Wetter, dass wenn ein massiver Sonnensturm heute getroffen, wir ziemlich geschraubt. Aber wir versuchen, dies zu ändern.

Und die White House Office of Science and Technology Policy hat eine Task Force, um Möglichkeiten der Reaktion auf extreme Ereignisse zusammengestellt. Berger sagte, dass sie eine nationalen Wetter Weltraumstrategie im Oktober. Die Strategie wird erläutert, was die USA tun muss, um "besser vorbereitet sein."

Berger konnte nicht auf die Besonderheiten der Strategieplanung, Kommentar, also wir wieder diesen Herbst zu überprüfen müssen. Er Hinweis wäre es schwer auf die Empfehlungen für Energieversorger. (Derzeit reagieren Energieunternehmen auf großen Sonnensturm Warnungen durch Umleitung Energieverteilung rund um Transformatoren.)

Was kann in der Zwischenzeit einen Raum Wetter-bewusste Earthling tun? Die meisten üblichen Disaster Preparedness Ratschläge gilt. Bauen Sie eine Notversorgung-Kit. Haben Sie einen Plan für immer in Kontakt mit lieben die Handys ausfällt. Halten Sie Ihr Auto mindestens halb voll Benzin Tank. Halten Sie zusätzliche Batterien zur hand, oder kaufen Sie eine Sonnen- oder Handkurbel Ladegerät zu. Sichern Sie Ihre Daten. Stellen Sie sicher, Sie haben viel Freizeit Brechstangen – warten, Nein, das ist die Zombie-Apokalypse.

Und natürlich, Sie können mithalten mit den neuesten Sonnensturm Warnungen über bei NOAA Space Weather Prediction Center.

Quellen: NOAA Space Weather Prediction Center, NASA Solar Dynamics Observatory, "Sonneneruptionen: Was braucht es, um X-Class?", "Beobachtungen von einer extremen Stürmen in den interplanetaren Raum verursacht durch aufeinanderfolgende koronale Massenauswürfe", "ein solar eruptive Riesenevent im Juli 2012: extreme Raum Wetterszenarien zu definieren", "schwere Raum Wetterereignisse: die gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Auswirkungen zu verstehen"

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Oberes Bild: NASA Goddard Raumfahrt Center /Flickr