Egy komoly napkitörés az egész életünket megbéníthatja

Katasztrófafilmek kedvelt témája, hogy egy hatalmas aszteroida közelít a Föld felé, amely belénk ütközve eltörli a civilizációnkat. Szerencsére mindig akad egy Bruce Willis, aki ezt megakadályozza, de így sem nyugodhatunk meg, mert bulvárlapok folyamatosan éberen tartanak minket az éppen aktuális ütközések lehetőségével. Mindezzel együtt valóban érdemes vigyázó tekintetünket az űr, leginkább a Nap felé fordítani: a mindennapos rettegés felesleges, de az esélye azért megvan, hogy az onnan érkező erősebb napkitörések és koronaanyag-kidobódások globális katasztrófákhoz is vezethetnek. Amiről leginkább technikai fejlettségünk tehet.

Napkitörések mindig is elérték a Földet, de ennek sokáig az egyetlen jól észlelhető jele az volt, hogy az emberek valószerűtlen helyeken is találkoztak sarki fénnyel. Amikor töltött részecskék hatására megváltozik a magnetoszféra szerkezete, alacsonyabb szélességi körökön, akár az Egyenlítő közelében is látható az aurora borealis. Nem véletlen, hogy az elmúlt hónapokban Magyarországon is többször figyeltek meg sarki fényt, mindez annak a jele, hogy most élénk a Nap aktivitása.

„A Napnak 22, kétszer 11 éves ciklusa van, ennyi idő alatt cserélődnek fel a mágneses pólusai. Amikor közelítünk a csúcshoz, amelynek a pontos idejét nem tudjuk meghatározni, akkor van a legtöbb mágneses jelenség is. Most is a csúcs felé közelítünk, így a következő egy-két évben sokkal több ehhez köthető eseménnyel találkozhatunk. A sarkifény-események és a napfoltok száma is megnövekszik, de a Nap nemcsak azzal tud hatni ránk, hogy fényt sugároz” – mondta Asztalos Balázs, az Eötvös Loránd Tudományegyetem csillagászati tanszékének doktorandusza.

Azt, hogy nemcsak a Föld, hanem az űr időjárása is hatással lehet az emberekre, 1859-ben tapasztalták meg először látványos módon. Augusztusban szokatlan helyeken, Rómában, Havannában, New Yorkban is láttak északi fényt, majd a távírórendszerek összeomlása mutatta meg, hogy a Nap nemcsak a hőjével, hanem más módon is hatással van ránk. Akkori beszámolók szerint a távírókezelők szokatlan jelenségeket tapasztaltak, a szakadozó szolgáltatás miatt hiányos, érthetetlen üzeneteket is küldtek, de volt olyan is, aki azt látta, hogy a lekapcsolt akkumulátora ellenére is működött a készüléke, mintha magától folyt volna az áram, a vezetékek pedig szikráztak.

Egy darabig csak találgatták, mi történt, de szerencsére nagyjából ezzel egy időben egy brit csillagász, Richard Carrington a naptevékenységeket vizsgálta, és amint éppen napfoltcsoportot rajzolt, fénykitöréseket is észleltek. Egy nappal később a Föld mágneses mezejének ingadozásait mérő eszközökből, a magnetométerekből érkező furcsa eredmények is gondolkodóba ejtették a tudósokat, és Carrington jött rá, hogy mindez összefüggésben van azzal, amit megfigyelt. Ez volt az első ismert megfigyelése a később napkitörés nevet kapó jelenségnek.

Hasonló események aztán időről időre megismétlődtek, szikrázó távíróvezetékek, a túlfeszültségtől tropára ment vasúti berendezések jelezték érkezésüket, majd később, ahogy a technológia fejlődött, elnémult rádióadások, leállt transzatlanti kábelek, megzavarodott radarállomások maradtak utánuk. 1967-ben emiatt kis híján kitört az atomháború, mert a ballisztikus rakétákat figyelő három amerikai radar leállt. Az amerikaiak a hidegháború paranoiájában egy szovjet csapástól tartva azt fontolgatták, hogy beküldenek a Szovjetunió fölé egy nukleáris töltettel ellátott repülőt. Öt évvel később a vietnámi háborúba is belepiszkált a Nap, több ezer mágneses érzékelős tengeri akna robbant fel koronakidobódás hatására.

A Napból folyamatosan áramlik a napszél, de időnként vannak napkitörések, ezek egyik része szinte csak fényjelenség, ezek az úgynevezett flerek. De vannak ezeknél sokkal aktívabb, robbanásszerű események is, amelyek a Nap mágneses mezejéből felgyűlt energiából erednek, ezek a koronaanyag-kidobódások – magyarázta Asztalos Balázs. „Ilyenkor nagyobb anyagmennyiség dobódik ki, amely mint egy lövedék száguld kifelé ezer kilométer per másodperc nagyságrendű sebességgel. A Naprendszer hatalmas, a Nap is forog, így pici a valószínűsége annak, hogy eltalálja a Földet. Pici, de nem nulla. A koronavírus-járvánnyal hasonlítanám össze, annak sem volt nagy valószínűsége, de aztán erős hatása lett” – mondta a kutató. (A hasonlat értékéből semmit nem von le, de virológusok és járványkutatók szerint azért a koronavírus-járvány kitörése nem volt váratlan, inkább csak idő kérdése volt, hogy ilyesmi megtörténjen, ezért évekkel korábban figyelmeztettek is már a veszélyre.)

Egy napkitörés hatalmas mennyiségű energiát tartalmaz, becslések szerint egyetlen ilyen akár 15-20 ezer éven át is tudná biztosítani a Föld energiaszükségletét, egy koronaanyag-kidobódás pedig több milliárd tonnás, mágnesezett plazmából álló képződmény.

Az egy dolog, hogy a száguldó anyagmennyiség jellemzően nem találja telibe a Földet, de a bolygónk mágneses terét így is érintheti, és ilyenkor rengeteg töltött részecske áramlik befelé. Ennek hatására képződik a sarki fény is, de ennél durvábban is képes beleavatkozni az életünkbe egy koronaanyag-kidobódás. Olyannyira, hogy számos országban a legfontosabb nemzetbiztonsági kockázatok között tartják számon.

Egy 2008-as jelentés szerint egy igazán erős napvihar képes tönkretenni a kommunikációt, az áramellátást, és mivel a villamosság szinte minden infrastruktúránkkal kapcsolatban van, veszélybe kerülhet a vízellátás, az egészségügy, a mezőgazdaság és még a digitális alapokon nyugvó pénzügyi rendszer is. A becslések szerint egy nagy napvihar utáni helyreállítás akár egy évtizedig is eltarthat, a költségek pedig több billió dollárra rúghatnak.

A dominóeffektus első elemét a Földön a távvezetékek jelentik. „Ahogy a nagy mennyiségű anyagfelhő megérkezik a Földhöz, változásokat okoz a Föld mágneses terében, ami pedig áramot indukál, amely a hosszú, több száz kilométerekre elnyúló távvezetékekbe kerülve túlfeszültséget okozhat, ezt hívjuk geomágneses indukciónak” – mondta Asztalos Balázs.

A geomágneses indukált áram egy része nyom nélkül eloszlik, a sós vízbe vagy üledékes kőzetekbe áramlik, de az áram fontos tulajdonsága, hogy mindig a legkisebb ellenállás útját követi, erre pedig a pont ebből a célból megépített vezetékek, de vasúti sínek vagy felszíni olaj- és gázvezetékek is tökéletesen alkalmasak. Az elektromos hálózat váltakozó áramra épült, de a geomágnesesen indukált áram alapvetően egyenáramú, és ha a két típus egymásra rakódik, akkor enyhébb esetekben feszültségingadozást és tönkrement készülékeket, durvább esetekben pedig kiégő transzformátorokat hagy maga után.

1989-ben Québec teljes áramellátását lecsapta egy koronaanyag-kidobódás nyomán létrejött geomágneses vihar, és Kanada egynegyede sötétben maradt hosszú órákra, de áramkimaradások voltak az Egyesült Királyságban és Svédországban is. Kutatók szerint az 1859-es Carrington-esemény még ennél a viharnál is legalább egy nagyságrenddel erősebb volt, és egy ilyennek ma szinte lehetetlen lenne ellenállni.

Egy durva geomágneses vihar azért képes óriási károkat okozni, mert ha közben transzformátorállomások is kiégnek, nagyon nehézkes az áramellátás helyreállítása. A trafók általában nagyon egyediek és nagy méretűek, nem lehet csak úgy kicserélni azokat, újragyártásra és telepítésre van szükség, ami sok pénzbe és időbe kerül.

Egy napvihar nem a Földön rombol először, a felettünk keringő műholdak, repülőgépek és űreszközök is nagyon kitettek neki. A töltött részecskék a műholdak felszínét és napelemeit is képesek roncsolni, de a becsapódó részecskék a bennük lévő szoftvereket is megzavarhatják, így azok hamis jeleket továbbíthatnak.

Asztalos Balázs rámutatott egy másik hatásra is. A napkitörés miatt a földi légkör külső régióinak megváltozik a sűrűségük és így a légellenállásuk. A háromszáz kilométeres magasság alatt keringő műholdak legtöbbje érintett lehet, a napkitörés miatt elmozdulhatnak pályájukról, amit ionhajtóműveikkel nem tudnak korrigálni. 2022 februárjában a SpaceX is emiatt szenvedett el nagy károkat. Elon Musk vállalata 49 műholdat lőtt fel, de egy gyengének minősített geomágneses vihar is 38-at le tudott téríteni a pályájáról, ezek elégtek a levegőben, vagy használhatatlanná váltak.

A minket elérő anyagfelhő a rádióhullámokat is képes megzavarni, így lehetetlenné téve a hadászati és a repülési célú kommunikációt is. Egy űrvihar a GPS-alapú navigációt is megzavarhatja, pontatlan eredményekhez juthatunk, de ezek általában néhány száz méteres tévedések, és a vihar elmúltával korrigálja magát a rendszer. Százméteres tévedés persze katasztrofális lehet például katonai műveletek során, de nem a térbeli hiba a legveszélyesebb a GPS-nél – írta a New Yorker. Minden GPS-műhold több atomórát hordoz, amelyek a másodperc millárdodrészének megfelelő pontosságúak. Ezeket a GPS-időjeleket használják például a mobiltelefon-társaságok is hálózataik adatáramlásának irányítására, de a műsorsugárzásban és az elektronikus banki tranzakcióknál is szerepük van. Ha ezek a folyamatok leállnak, borítékolható a káosz.

Azért nem kell egyből túlélőtanfolyamra szaladunk, mert egy ilyen pusztító geomágneses vihar bekövetkezésének alacsony a valószínűsége.

Az Asztalos Balázs által ismert becslések a valószínűségre nagyon széles szórásban adnak meg számokat, ő azt tartja leginkább hihetőnek, hogy két százalék az esélye annak, hogy lesz egy ilyen esemény a következő tíz évben, de ezt lefordíthatjuk úgy is, hogy néhány százévente van egy ilyen esemény.

Ezzel együtt egyre többet tudnak a kutatók az űridőjárásról, és a modelljeik egyre pontosabb előrejelzéseket adnak. Ennek egyik hétköznapi megjelenése a Space Weather Live applikáció, amellyel az északi fény megjelenési helyeit lehet kutatni. A kutatók ennél azért jóval többet tudnak, dolgoznak a napkitörések előrejelzésén, és ha van koronaanyag-kidobódás, akkor annak is meg tudják becsülni a sebességét, irányát és anyagmennyiségét, és hogy a Föld bekerül-e a zónájába. Magyar kutatók is végeznek ilyen megfigyeléseket, a Magyar Napfizikai Alapítvány gyulai obszervatóriumának naptávcsövével a naplégkör mágneses terét pásztázzák.

Ha létrejön koronaanyag-kidobódás, a Nap és a Föld közötti 150 millió kilométert körülbelül egy nap alatt teszi meg az anyagfelhő. Ennyi idő alatt kell döntést hozni arról, hogy kell-e bármilyen óvintézkedést hozni, például lekapcsolják-e az áramot. Ez már nem a tudomány feladata, hanem politikai döntés szükséges hozzá.