Kosmické počasí a přepojování magnetických siločar

Do tohoto čísla Vesmíru jsme zařadili náročnější článek autorů Mariana Karlického a Miroslava Bárty o přepojování (rekonexi) magnetických siločar. Jde o jev, který je i v komunitě lidí se solidnějším fyzikálním vzděláním málo známý, přestože stojí za řadou gigantických explozivních jevů ve vesmíru. Souvisí s polárními zářemi, hraje významnou roli v sluneční fyzice a astrofyzice.

Zdálo by se, že polární záře je sice jev úžasný na pohled, avšak v našich zeměpisných šířkách nepříliš významný. Připoměňme si dvě historické extrémně silné polární záře, jež byly pozorovány v krátkém sledu za sebou mezi 28. srpnem a 4. zářím 1859. Na severní polokouli byla záře vidět až na Havaji, v Karibiku a ve Střední Americe, na jižní polokouli až v Santiagu. Připomínáme si ji proto, že britský amatérský astronom Richard Carrington zaznamenal 1. září 1859 v blízkosti většího komplexu slunečních skvrn zhruba pětiminutové vzplanutí dvou tzv. bílých erupcí. Následujícího dne byla zaznamenána magnetická bouře. Carrington byl opatrný a ještě nepovažoval časovou následnost za kauzální souvislost obou jevů. Ale od té doby se vědělo, že zemský magnetismus, sluneční skvrny a erupce spolu nějakým způsobem souvisejí. A nejen to – citelně se projevují. Během geomagnetické bouře na přelomu srpna a září 1859 došlo k masivnímu výpadku telegrafních sítí („internetu viktoriánské doby“), byly poškozeny telegrafy. Poruchy zemského magnetického pole byly tak velké, že ručičkám magnetometrů nestačila stupnice. Tehdy naštěstí nebyl svět ještě na elektřině závislý. Dnes mohou proudy indukované geomagnetickou bouří způsobit výpadky elektrické přenosové soustavy, mohou přispět ke korozi ropných a plynových potrubí, mohou dočasně vyřadit z činnosti nebo poškodit elektroniku na družicích, energetické částice slunečního větru degradují sluneční články satelitů. Geomagnetickou bouří způsobené poruchy v ionosféře interferují s HF, VHF a UHF signály komunikačních a GPS satelitů.

Blízké okolí Země vnímáme jako „kosmické počasí“ a stejně jako nás ohrožují extrémy pozemského počasí, ohrožují nás i extrémy počasí kosmického. Jde o události, které nastávají velmi zřídka, ale s velkými důsledky. Zhruba od roku 1970 se ví, že příčinou geomagnetických bouří jsou spíše výrony koronální hmoty (CME) než samotné erupce.¹⁾ Odhaduje se, že závažná geomagnetická bouře by si mohla vyžádat náklady na obnovu infrastruktury jenom v USA ve výši 1–2 trilionů dolarů (trilion=10¹²) a obnova infrastruktury by trvala 4 až 10 let.

O tom, že ohrožení je bráno vážně, svědčí počet kosmických sond a observatoří. NASA letos vypustila v rámci malých misí dvě kosmické observatoře. IRIS byla vypuštěna na oběžnou dráhu 27. června a jejím cílem je průzkum poměrně málo známé oblasti na rozhraní sluneční fotosféry a korony. Tato oblast má také značný vliv na sluneční vítr.

V pátek 6. září NASA vypustila sondu LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer). Jedním z cílů této mise je získat další data o záři, kterou na Měsíci pozorovali astronauti z Apolla těsně před východem a krátce po západu Slunce. Ve Vesmíru se o tomto jevu zmiňoval prof. Zdeněk Němeček: „Mezi tato pozorování patří například levitace prachových zrnek pozorovaných těsně před východem a po západu Slunce nad obzorem Měsíce astronauty misí Apollo. Vznášení zrnek nad povrchem není doposud uspokojivě vysvětleno, pravděpodobně je způsobeno nepravidelným nabíjením povrchu a samotných zrnek dopadem slunečního větru“ (Vesmír 91, 492, 2012/9, rámeček na s. 495).

V nejbližší budoucnosti by měly být vypuštěny kosmické observatoře MMS (Magnetospheric MultiScale, plánovaný start 27. října 2014),²⁾ Solar Orbiter (ESA, plánovaný start 2017) a v rámci dlouhodobého výzkumného programu Living with Star sonda SPP (Solar Probe Plus, plánovaný start 2018).