Päikeseplahvatused (päikesepursked) — määratlus, põhjused ja mõju Maale

Ülevaade päikeseplahvatustest: mis need on, miks tekivad ja kuidas mõjutavad Maad — ionosfääri, raadiosidet ja tehnoloogiat. Selged näited ja teaduslikud selgitused.

Päikeseplahvatus või päikesepurske on Päikese pinnal või selle lähedal toimuv äkiline ja intensiivne heleduse suurenemine. See on suur energiaväljalangemine: ühe tüüpilise suure purske energia võib ulatuda kuni umbes 6 × 10^25 džaulini, mis on ligikaudu võrdne 160 000 000 000 megatonni TNT-ga. Mõnikord kaasneb sähvatusega ka kolossaalne koronaalne massiväljutus (CME), mille käigus paisatakse kosmosesse suur kogus plasma- ja magnetvälja. Päikesepurske käigus eralduvad tugevad vood elektronidest, ioonidest ja aatomitest läbi Päikese koroona kosmosesse, ning need kiired osakesed ja elektromagnetlaineid sisaldav kiirgus võivad jõuda Maa ligidale mõne tunni kuni mitme päeva jooksul, sõltuvalt protsessist (nt röntgen- ja UV-kiirgus jõuab Maa atmosfääri koheselt, CME-d võtavad tavaliselt 1–3 päeva).

Põhjused ja tekkeprotsess

Päikesepursked tekivad tavaliselt aktiivsetes piirkondades ümber päikesebaaside ehk päikesepiirkondade (sunspot) rühmade. Põhiline mehhanism on magnetilise energia äkiline vabanemine koronas, mida seletatakse peamiselt magnetilise reekonnektiooni (magnetic reconnection) protsessiga. Selle käigus püsinud säästetud magnetiline energia muundub elektriliseks ja termiliseks energiaks ning osakeste kiirendamiseks. Sama protsess võib olla seotud koronaalsete massiväljutustega (CME), kuid kõik sähvatused ei saa tingimata CMEsid ja vastupidi — seos on keeruline ning jätkuvalt uurimisteema.

Tüübid ja klassifikatsioon

• Päikesepurskeid mõõdetakse ja klassifitseeritakse sageli röntgenkiirguse järgi (GOES-satelliitide andmed). Klassid on A, B, C, M ja X, kus iga samm tähistab kümnekordset intensiivsuse suurenemist; X-klassi sähvatused on kõige tugevamad.
• Lisaks eristatakse impulsse kestuse, spektrilise sisu (raadio-, UV-, röntgen-, gammaspektri osa) ja sellega kaasneva CME olemasolu/tüübiga.
• Päikeseplahvatused võivad kesta sekunditest tunni- või päevapikkusteks sündmusteks; esmane elektromagnetiline impulss tekib koheselt, kiired osakesed saabuvad tavaliselt hiljem.

Mõju Maale ja inimtegevusele

Päikesepursked ja nendega seotud CME-d kujutavad endast olulist osa niinimetatud ruumiilma (space weather) mõjudest. Peamised mõjud on:

• Ionosfääri ja raadioside: päikesest eralduv röntgen- ja UV-kiirgus suurendab Maa ionosfääri D- ja E-kihtide ionisatsiooni, mis võib põhjustada lühiajalisi kõrgefektiivseid HF-raadioside katkemisi (radio blackouts) ning mõjutada raadiosidet ja radareid.
• Geomagnetilised tormid: CME-de ja kiirete laetud osakeste kokkupuude Maa magnetväljaga põhjustab geomagnetilisi torme, mis võivad tekitada maapinnal häirivaid magnetvälja variaatsioone. Need omakorda võivad indutseerida pingeid elektrivõrkudes ja maandussüsteemides, kahjustades transformaatoreid ja põhjustades võrkude rikkeid (näiteks tuntud juhtum Quebecis 1989).
• Satelliidid ja kosmoseaparaadid: kiirenenud osakeste vood ja tugevnevad magnetväljad võivad tekitada satelliitide pinnalaengute kuhjumist, elektroonika häireid (single-event upsets), instrumentide ja päikesepaneelide kahjustusi ning navigatsioonisüsteemide täpsuse vähenemist (GPS, GLONASS jms).
• Kiirgusohud inimeste tervisele: kõrgeenergeetilised osakesed (Solar Energetic Particles, SEP) kujutavad ohtu astronautidele ja lennureisijatele polaarsetel marsruutidel — suurte purskete korral võivad kehtestada kinnised ohutusprotseduurid või marsruudi muutmise vajadus.
• Värvilised virmalised: geomagnetilised tormid põhjustavad virmaliste (aurora) tugevnemist, mis võib ulatuda madalamatele laiuskraadidele ja olla selgelt nähtav.
• Muud mõjud: pikaajalised muutused Päikese aktiivsuses võivad mõjutada raadiosageduslikke levitingimusi ja vähendada mõningaid teaduslike mõõtmiste täpsust; siiski ei ole päikesepursked otseselt kliimamuutuste peamine põhjus.

Ajaloolised juhtumid ja vaatlus

Üks tuntumaid varajasi juhtumeid on 1859. aasta sündmus, kui Richard Christopher Carrington märkas esimest dokumenteeritud päikesepursket. Sellele järgnes tugev geomagnetiline torm (nn Carringtoni sündmus), mis tekitas maailmas laialdasi telegrapirikke ja virmalisi ekvaatori lähistelgi. Hilisemad tõsised sündmused, näiteks 1989. aasta hämardus Kanada Quebeci elektrivõrgus, tuletavad meelde vajadust ruumiilma jälgimise ja valmisoleku järele.

Päikesepurskeid ja nendega seotud protsesse jälgitakse mitmete satelliitide ja maapõhiste instrumentidega, näiteks GOES-, SOHO-, SDO-, ACE- ja DSCOVR-süsteemide abil ning uute missioonide (nt Parker Solar Probe) abil. Observatooriumid mõõdavad kiirgust kõigis elektromagnetilises spektris ja laetud osakeste vooge, et hinnata ohtu Maale ja satelliitidele.

Ennetus, prognoosimine ja leevendus

Ruumiilma ettehoiatamise ja leevendusmeetmete eesmärk on vähendada päikesepurskete mõju taristuile ja inimtegevusele. Peamised meetmed on:

• ruumiilma monitooring ja reaalajas hoiatuste edastamine (nt ilmateenistuste ja ruumiilma keskuste kaudu);
• satelliitide ja elektrivõrkude tugevdamine, varu- ja kaitseprotseduurid ning operatiivsed juhtimisõigused kriisi ajal;
• lennuettevõtete ja kosmoseagentuuride protokollid astronaudide ja lennupersonalide kaitseks kõrgriskiperioodidel;
• teadusuuringud magnetilise reekonnektiooni, CME-de dünaamika ja prognoosimudelite parendamiseks.

Kokkuvõte

Päikesepursked on Päikese aktiivsuse olulised ja mõnikord äärmiselt energilised nähtused, mis mõjutavad kõiki Päikese atmosfääri kihte ning võivad avaldada märkimisväärset mõju Maa tehnoloogiale ja inimtegevusele. Kuigi enamik sähvatustest on igapäevaselt väiksemad ja inimtegevusele kahjutud, võivad suured sündmused põhjustada laialdasi häireid — seetõttu on ruumiilma jälgimine, prognoosimine ja ennetusmeetmed väga vajalikud.

Küsimused ja vastused

K: Mis on päikeseplahvatus?

K: Kuidas mõjutab päikeseplahvatus atmosfääri?

K: Kui sageli toimuvad päikesepursked?

K: Kes oli esimene inimene, kes täheldas päikeseplahvatust?

K: Kas tähesädemete sähvatused sarnanevad päikeseplahvatustega?

K: Kas inimestel on võimalik neid sündmusi oma silmaga näha?

Otsing