Πώς λειτουργούν οι ηλιακές φλόγες και οι κίνδυνοι που θέτουν

Μια ξαφνική λάμψη στην επιφάνεια του ήλιου ονομάζεται ηλιακή φλόγα. Εάν το αποτέλεσμα εμφανίζεται σε ένα άστρο εκτός από το Ήλιος, το φαινόμενο ονομάζεται αστρική φλόγα. Μια αστρική ή ηλιακή φλόγα απελευθερώνει τεράστιο ποσό ενέργεια, τυπικά της τάξης του 1 χ 10²⁵ joules, σε ένα ευρύ φάσμα μήκη κύματος και τα σωματίδια. Αυτή η ποσότητα ενέργειας είναι συγκρίσιμη με την έκρηξη 1 δισεκατομμυρίων μεγατόνων TNT ή δέκα εκατομμυρίων ηφαιστειακών εκρήξεων. Εκτός από το φως, μια ηλιακή φωτοβολίδα μπορεί να εκπέμπει άτομα, ηλεκτρόνια και ιόντα στο διάστημα σε αυτό που ονομάζεται κορωνική εκτόξευση μάζας. Όταν τα σωματίδια απελευθερώνονται από τον Ήλιο, είναι σε θέση να φτάσουν στη Γη μέσα σε μια μέρα ή δύο. Ευτυχώς, η μάζα μπορεί να εκτοξευθεί προς τα έξω σε οποιαδήποτε κατεύθυνση, οπότε η Γη δεν επηρεάζεται πάντοτε. Δυστυχώς, οι επιστήμονες δεν είναι σε θέση να προβλέψουν εκρήξεις, δίνουν μόνο μια προειδοποίηση όταν έχει συμβεί.

Η πιο ισχυρή ηλιακή φλόγα ήταν η πρώτη που παρατηρήθηκε. Το γεγονός συνέβη την 1η Σεπτεμβρίου 1859 και ονομάζεται

Όπως οι πλανήτες, τα αστέρια αποτελούνται από πολλαπλά στρώματα. Σε περίπτωση ηλιακής φωτοβολίας, επηρεάζονται όλα τα στρώματα της ατμόσφαιρας του Ήλιου. Με άλλα λόγια, η ενέργεια απελευθερώνεται από τη φωτοσφαίρα, τη χρωμοσφαίρια και την κορώνα. Φωτοβολίδες τείνουν να εμφανίζονται κοντά σε ηλιακές κηλίδες, οι οποίες είναι περιοχές έντονων μαγνητικών πεδίων. Αυτά τα πεδία συνδέουν την ατμόσφαιρα του Ήλιου με το εσωτερικό του. Φωτοβολίδες πιστεύεται ότι προκύπτουν από μια διαδικασία που ονομάζεται μαγνητική επανασύνδεση, όταν οι βρόχοι της μαγνητικής δύναμης ξεσπούν, επανασυνδέονται και απελευθερώνουν ενέργεια. Όταν η μαγνητική ενέργεια απελευθερώνεται ξαφνικά από το κορώνα (που ξαφνικά σημαίνει μέσα σε λίγα λεπτά), το φως και τα σωματίδια επιταχύνονται στο διάστημα. Η πηγή της απελευθερωμένης ύλης φαίνεται να είναι υλικό από το μη συνδεδεμένο ελικοειδές μαγνητικό πεδίο, ωστόσο, οι επιστήμονες δεν έχουν επεξεργαστεί πλήρως το πώς λειτουργούν οι φωτοβολίδες και γιατί υπάρχουν μερικές φορές πιο απελευθερωμένα σωματίδια από το ποσό μέσα σε ένα στεφανιαίο βρόχο. Το πλάσμα στην πληγείσα περιοχή φτάνει σε θερμοκρασίες της τάξεως του δεκάδες εκατομμύρια Kelvin, το οποίο είναι σχεδόν τόσο ζεστό όσο ο πυρήνας του Ήλιου. Τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια και τα ιόντα επιταχύνονται από την έντονη ενέργεια σε σχεδόν την ταχύτητα του φωτός. Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία καλύπτει όλο το φάσμα, από ακτίνες γάμμα έως ραδιοκύματα. Η ενέργεια που απελευθερώνεται στο ορατό μέρος του φάσματος κάνει κάποιες ηλιακές φλόγες παρατηρήσιμες με γυμνό μάτι, αλλά το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας είναι έξω από το ορατό εύρος, έτσι οι φωτοβολίδες παρατηρούνται χρησιμοποιώντας επιστημονικά όργανα. Το αν η ηλιακή φωτοβολίδα συνοδεύεται από μια εκτονωτική μάζα δεν είναι άμεσα προβλέψιμη. Οι ηλιακές εκλάμψεις μπορεί επίσης να απελευθερώσουν ένα σπρέι φλόγας, το οποίο περιλαμβάνει την εκτόξευση υλικού που είναι ταχύτερη από την ηλιακή προβολή. Τα σωματίδια που απελευθερώνονται από ένα σπινθηριστή μπορεί να επιτύχουν ταχύτητα 20 έως 200 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο (kps). Προς το σκοπό αυτό, η ταχύτητα του φωτός είναι 299,7 kps!

Μικρότερες ηλιακές εκλάμψεις συμβαίνουν συχνότερα από τις μεγάλες. Η συχνότητα εμφάνισης κάθε φωτοβολίας εξαρτάται από τη δραστηριότητα του Ήλιου. Μετά από τον ηλιακό κύκλο των 11 ετών, ενδέχεται να υπάρχουν αρκετές φωτοβολίδες ανά ημέρα κατά τη διάρκεια ενός ενεργού μέρους του κύκλου, σε σύγκριση με λιγότερες από μία ανά εβδομάδα κατά τη διάρκεια μιας ήσυχης φάσης. Κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας αιχμής, μπορεί να υπάρχουν 20 φωτοβολίδες την ημέρα και πάνω από 100 την εβδομάδα.

Μια προηγούμενη μέθοδος ηλιακής φωτοεπεξεργασίας βασίστηκε στην ένταση της γραμμής Ηα του ηλιακού φάσματος. Το σύγχρονο σύστημα ταξινόμησης κατηγοριοποιεί τις φωτοβολίδες σύμφωνα με τη μέγιστη ροή ακτίνων Χ 100 έως 800 picometer, όπως παρατηρήθηκε από το διαστημικό σκάφος GOES που περιστρέφεται γύρω από τη Γη.

Κάθε κατηγορία κατατάσσεται περαιτέρω σε γραμμική κλίμακα, έτσι ώστε η φλόγα Χ2 να είναι δύο φορές ισχυρότερη από τη φλόγα Χ1.

Οι ηλιακές εκλάμψεις παράγουν αυτό που ονομάζεται ηλιακός καιρός στη Γη. Ο ηλιακός άνεμος προσκρούει στη μαγνητόσφαιρα της Γης, παράγει aurora borealis και australis, και παρουσιάζει κίνδυνο ακτινοβολίας σε δορυφόρους, διαστημόπλοια και αστροναύτες. Ο μεγαλύτερος κίνδυνος είναι τα αντικείμενα που βρίσκονται σε χαμηλή τροχιά της Γης, αλλά οι εκβολές μάζας από τις ηλιακές εκλάμψεις μπορούν να καταστρέψουν τα συστήματα ισχύος στη Γη και να απενεργοποιήσουν πλήρως τους δορυφόρους. Εάν οι δορυφόροι κατέβαιναν, τα κινητά τηλέφωνα και τα συστήματα GPS δεν θα εξυπηρετούνταν. ο υπεριώδες φως και ακτινογραφίες που απελευθερώνεται από μια φλόγα διακόπτουν το ραδιόφωνο μεγάλου βεληνεκούς και πιθανότατα αυξάνουν τον κίνδυνο ηλιακού εγκαύματος και καρκίνου.

Με μια λέξη: ναι. Ενώ ο ίδιος ο πλανήτης θα επιβιώσει σε μια συνάντηση με "superflare", η ατμόσφαιρα θα μπορούσε να βομβαρδιστεί με ακτινοβολία και όλη η ζωή θα μπορούσε να διαγραφεί. Οι επιστήμονες έχουν παρατηρήσει την απελευθέρωση superflares από άλλα αστέρια έως και 10.000 φορές πιο ισχυρή από μια τυπική ηλιακή φωτοβολίδα. Ενώ οι περισσότερες από αυτές τις φωτοβολίδες εμφανίζονται σε αστέρια που έχουν πιο ισχυρά μαγνητικά πεδία από τον ήλιο μας, περίπου το 10% του χρόνου είναι το αστέρι συγκρίσιμο ή ασθενέστερο από τον Ήλιο. Από τη μελέτη δαχτυλιδιών δέντρων, οι ερευνητές πιστεύουν ότι η Γη έχει βιώσει δύο μικρές superflares - μία στο 773 C.E. και άλλη στην 993 C.E. Είναι δυνατόν να περιμένουμε ένα superflare περίπου μια χιλιετία. Η πιθανότητα ενός υπερπληρώματος εξαφάνισης είναι άγνωστη.

Ακόμη και οι φυσιολογικές φλόγες μπορεί να έχουν καταστροφικές συνέπειες. Η NASA αποκάλυψε ότι η Γη στερείται ελάχιστα μια καταστροφική ηλιακή φωτοβολίδα στις 23 Ιουλίου 2012. Αν η φλόγα είχε συμβεί μόλις μια εβδομάδα νωρίτερα, όταν μας έδειχνε άμεσα, η κοινωνία θα είχε χτυπήσει πίσω στους Σκοτεινούς. Η έντονη ακτινοβολία θα είχε απενεργοποιήσει τα ηλεκτρικά δίκτυα, την επικοινωνία και το GPS σε παγκόσμια κλίμακα.

Πόσο πιθανό είναι ένα τέτοιο γεγονός στο μέλλον; Ο φυσικός Pete Rile υπολογίζει ότι η πιθανότητα μιας αποδιοργανωτικής ηλιακής φωτοβολίας είναι 12% ανά 10 χρόνια.

Προς το παρόν, οι επιστήμονες δεν μπορούν να προβλέψουν μια ηλιακή φλόγα με οποιοδήποτε βαθμό ακρίβειας. Ωστόσο, η υψηλή ενεργότητα των ηλιακών κηλίδων συνδέεται με αυξημένη πιθανότητα παραγωγής φλογών. Η παρατήρηση των ηλιακών κηλίδων, ιδιαίτερα του τύπου που ονομάζεται κηλίδες δέλτα, χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της πιθανότητας εμφάνισης μιας φωτορύπανσης και του πόσο ισχυρή θα είναι αυτή. Εάν προβλέπεται μια έντονη φλόγα (τάξη Μ ή Χ), η Εθνική Υπηρεσία Ωκεανικών και Ατμοσφαιρικών (NOAA) των ΗΠΑ εκδίδει πρόβλεψη / προειδοποίηση. Συνήθως, η προειδοποίηση επιτρέπει 1-2 ημέρες προετοιμασίας. Εάν εμφανιστεί η ηλιακή φλόγα και η εκτόξευση της μάζας του σώματος, η σοβαρότητα της πρόσκρουσης στη γη εξαρτάται από τον τύπο των σωματιδίων που απελευθερώνονται και από το πόσο άμεσα η φωτοβολίδα αντιμετωπίζει τη Γη.

• "Big Sunspot 1520 Κυκλοφορεί X1.4 Φλόγα κλάσης με γη-κατευθυνόμενη CME". NASA. 12 Ιουλίου 2012.
• "Περιγραφή μιας ξεχωριστής εμφάνισης στον Ήλιο την 1η Σεπτεμβρίου 1859", Μηνιαίες ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας, v20, pp13 +, 1859.
• Karoff, Christoffer. "Παρατηρητικά στοιχεία για την ενισχυμένη μαγνητική δραστηριότητα των superflare stars." Nature Communications, τόμος 7, Mads Faurschou Knudsen, Peter De Cat, κ.ά., αριθμός αρχείου: 11058, 24 Μαρτίου 2016.