Effekter af rumvejr - på Jorden

Nordlys

Solvinden består af elektrisk ladede partikler og når de rammer Jorden vil partiklerne blive afbøjet af Jordens magnetfelt. Derudover vekselvirker solvindens magnetfelt med Jordens felt og der overføres elektromagnetisk energi fra solvinden til rummet omkring Jorden. Denne energi kan accelere de ladede partikler som bliver ledt langs Jordens magnetfelt mod Jordens polare egne. Når de ladede partikler rammer Jordens øvre atmosfære, det man kalder ionosfæren, vil de kollidere med bl.a. kvælstof- og iltatomer. Her afsætter de ladede partikler deres energi, hvilket resulterer i at atomerne i ionsfæren bliver exciteret og efterfølgende udsender energien som lys. Dette fænomen kaldes nordlys eller helt præcist polarlys, da fænomenet ses både på den nordlige og den sydlige halvkugle Når en solstorm rammer er effekten ekstra kraftig og den lysende ring af polarlys rundt om hver af Jordens magnetiske poler bliver bredere og bevæger sig mod lavere breddegrader . Disse områder kaldes polarlys ovalerne.

 På den sydlige halvkugle ligger polarlysovalen typisk over Antarktika og over havområde, altså områder som ikke er permanent beboet af mennesker. På den nordlige halvkugler ligger nordlysovalen normalt over Grønland, Nordnorge og Canada men under solstorme kan den ofte ses længere mod syd - også fra Danmark.

Kommunikation

Soludbruddene skaber det flotte nordlys i ionosfæren, ca. 100 km over Jordens overflade. Men soludbrud har også negative effekter, f.eks. på radio kommunikation i HF båndet. Denne type af kommunikation er afhængig af at signalet bliver afbøjet i ionosfæren og under store soludbrud bliver signalet forstyrret eller absorberet og dermed forstyrres eller ødelægges denne form for kommunikation.

Navigation

Det globale positions system, GPS, er et meget anvendt system til at navigation og bruges f.eks. i biler og fly. Normalt er nøjagtigheden bedre end 1 m, men forstyrrelserne i ionosfæren gør at vejen som signalet følger mellem satellit og modtager bliver ændret. Dette kan give unøjagtigheder I stedbestemmelsen på op til 100 m i kraftige storme, hvilket kan give problemer i et samfund hvor man i stigende grad bruger den præcision som GPS-systemet ellers tilbyder. Udover at fungere som navigation for billister, bruges GPS-systemet f.eks. også i landbruget, hvor høstmaskiner styres automatisk af GPS. GPS systemet giver os også et meget præcist ur som er nødvendigt for mange servere på internettet og aktiehandel.

Inducerede strømme

Under de største soludbrud kan de elektrisk strømme der genereres i rummet omkring Jorden generere kraftige magnetiske forstyrrelser på  Jordens overflade, hvor de kan inducere (skabe) strømme i el-ledninger. Det kan medføre at spændingsniveauet i el-nettet stiger til et uacceptabelt højt niveau, hvilket får elforsyningen til at bryde sammen. I 1989 var der et meget slemt tilfælde i Quebec provinsen I Canada, hvor en transformator på et kraftværk brændte ud. Seks millioner mennesker var uden strøm det meste af en dag og skaderne på kraftværket var omkring 10 millioner dollars, dertil kan lægges det tabe som manglende strøm medfører.

 Skræk scenariet er at et større udbrud en dag kan lamme mange kraftværker på Jorden på en gang. Det vil have uoverskuelige konsekvenser for vores moderne samfund, hvis vi skulle klare os uden strøm i en længere periode.

Effekter af rumvejr – i rummet

På Jorden er mennesker og teknologi til en rimelig høj grad beskyttet af atmosfæren og det globale magnetfelt. Jo længere væk man kommer fra Jordens overflade, desto mindre beskyttelses har man mod soludbrud. Nogle satellitter flyver i relativt lave orbits Jorden (nogle hundrede km) og de er mindre udsat end satellitter der flyver længere ude. I rummet er det specielt de højenergiske partikler der er farlige. For astronauter kan disse partikler give stråleskader, i værste fald i dødelig dosis. For satellitter kan de strømme som strålingen skaber også være fatal.

Satellitter

 Når man laver satellitter er man nødt til at indregne risikoen for skader fra højenergetiskeske partikler. Man kan til en hvis grad beskytte sig mod strålingen, men hvis energien af en proton f.eks. er 100 MeV, hvilket ikke er urealistisk, skal man bruge ca. 4 cm aluminium som beskyttelse. Og når man laver satellitter gælder det om at lave dem så lette som muligt. Selvom 4 cm ikke lyder af meget vil det gøre satellitten meget tungere og meget dyrere at sende op. Strålingen vil typisk skade solpanelerne og computere samt hukommelse. Hvis den slags skader opstår, er det umuligt at gøre noget ved det og det kan derfor I yderste konsekvens medføre tab af hele satellitten.

Flere satellitter er gået tabt på denne måde. Her nogle eksempler:

  • I 1997 mistede man kontakten med tv-satellitten Telestar 401.
  • I maj 1998 blev 40 millioner personsøgere i USA forvandlet til ubrugelig dimser, kreditkort blev afvist og nogle TV stationer gik i sort indtil de kunne sende fra en anden satellit. Alt dette skyldes sandsynligvis at Galaxy IV satellitten var blevet ødelagt af stråling.
  • Under den tidligere omtalte halloween storm i 2003 mistede japanerne kontakten med deres nye klimasatellit, Midori 2. Efter under et år i rummet gik den 570 mio. dollar dyre satellit i sort.

Der findes flere eksempler og listen vil uden tvivl vokse i fremtiden.

Den Internationale Rumstation – ISS

ISS er et internationalt samarbejde, som har skabt en permanent station i kredsløb om Jorden. ISS er blevet opbygget løbende siden 1998 af en lang række lande og kredser om Jorden i 3-400 km højde. Formålet med stationen er at udføre forskellige eksperimenter som skal demonstrere hvordan livet i rummet fungerer. Mange af studierne på ISS er af medicinsk karakter og skal være med til at forberede bemandede missioner længere ud i rummet. ISS er i et relativt lavt kredsløb om Jorden og de astronauter der er om bord er derfor til dels beskyttede af Jordens magnetfelt som afbøjer noget af partikelstrålingen.

 Målinger fra ISS viser dog at på en dag, modtager en astronaut lige så meget stråling som et menneske gør på Jordens overflade på et helt år. Efter tre måneder på ISS vurderes det at man har 10% af den kræftrisiko som en fast ryger har. Strålingen er altså et alvorligt problem, selv her hvor man er delvis beskyttet af Jordens magnetfelt. For en bemandet mission til Mars vil det være meget vigtigt at være i stand til at beskytte astronauterne mod soludbrud, da disse potentielt set kan dræbe astronauterne.


  

Kilde: NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

 

 

 

Rumvejr påvirker kommunikation, navigation, flytrafik, strømforsyning og rumfart

Kilde: NASA

 

 

 

Adskillige satelliter er blevet ødelagt af rumvejr.

Kilde:  NASA's Goddard Space Flight Center

.