Znajdź zawartość

Naukowcy od dawna wiedzą, że duży koronalny wyrzut masy na Słońcu może poważnie uszkodzić sieci energetyczne, doprowadzając do braków prądu, wody, paliwa czy towarów w sklepach. Znacznie mniej uwagi przywiązują jednak do tego, jak takie wydarzenie wpłynie na internet. Jak się okazuje, skutki mogą być równie katastrofalne, a najsłabszym elementem systemu są podmorskie kable łączące kraje i kontynenty. Przed kilkunastu laty amerykańskie Narodowe Akademie Nauk przygotowały na zlecenie NASA raport dotyczący skutków wielkiego koronalnego wyrzutu masy, który zostałyby skierowany w stronę Ziemi. Takie wydarzenie mogłoby pozbawić ludzi wody, towarów w sklepach, transportu publicznego i prywatnego, uniemożliwić działanie szpitali i przedsiębiorstw, doprowadzić do wyłączenia elektrowni. Jak wówczas informowali autorzy raportu same tylko Stany Zjednoczone poniosłyby w ciągu pierwszego roku straty rzędu 2 bilionów dolarów. Przywrócenie stanu sprzed katastrofy potrwałoby 4-10 lat. Katastrofy naturalne zwykle są najbardziej odczuwane przez najbiedniejsze państwa. Wielki koronalny wyrzut masy jest zaś tym bardziej niebezpieczny, im bardziej rozwinięte państwo i im bardziej uzależnione jest od sieci energetycznej i – jak się okazuje – internetu. Koronalne wyrzuty masy to gigantyczne obłoki plazmy, które co jakiś czas są wyrzucane przez Słońce w przestrzeń kosmiczną. Mają one masę miliardów ton i posiadają silne pole magnetyczne, które może uszkadzać satelity, sieci energetyczne i zakłócać łączność radiową. Ludzkość nie ma zbyt wielu doświadczeń z tego typu wydarzeniami. W marcu 1989 roku w Kanadzie 6 milionów osób było przez 9 godzin pozbawionych prądu właśnie z powodu burzy na Słońcu. Jednak wiemy, że wyrzuty koronalne mogą być znacznie silniejsze. Najpotężniejsze znane nam tego typu zjawisko to wydarzenie Carringtona z 1859 roku. Kilkanaście godzin po tym, jak brytyjski astronom Richard Carrington zaobserwował dwa potężne rozbłyski na Słońcu, Ziemię zalało światło zórz polarnych. Przestały działać telegrafy, a Ameryce Północnej, gdzie była noc, ludzie mogli bez przeszkód czytać gazety, doszło do kilku pożarów drewnianych budynków telegrafów, igły kompasów poruszały się w sposób niekontrolowany, a zorze polarne widać było nawet w Kolumbii. Jednak wydarzenie to miało miejsce na długo przed rozwojem sieci energetycznych. Obecnie tak silny rozbłysk miałby katastrofalne skutki. Podczas zakończonej niedawno konferencji SIGCOMM 2021 profesor Sangeetha Abdu Jyothi z University of California Irvine, wystąpiła z odczytem Solar Superstorms. Planning for an Internet Apocalypse. Przedstawiła w nim wyniki swoich badań nad wpływem wielkiej chmury szybko poruszających się namagnetyzowanych cząstek słonecznych na światowy internet. Z badań wynika, że nawet gdyby stosunkowo szybko udało się przywrócić zasilanie, to problemów z internetem doświadczalibyśmy przez długi czas. Dobra wiadomość jest taka, że lokalna i regionalna infrastruktura internetowa nie powinna zbytnio ucierpieć. Światłowody same w sobie są odporne na tego typu wydarzenia. Znacznie gorzej byłoby z przesyłaniem danych w skali całego globu. Największe zagrożenie czyha na kable podmorskie. Przesyłają one dane przez tysiące kilometrów, a co 50–150 kilometrów są na nich zainstalowane wzmacniacze. I o ile sam podmorski kabel nie byłby narażony, to wielka burza słoneczna mogłaby uszkodzić te wzmacniacze. Gdy zaś doszłoby do uszkodzenia odpowiednich ich liczby, przesyłanie danych stałoby się niemożliwe. Co więcej, kable podmorskie są uziemiane co setki lub tysiące kilometrów, a to stwarza dodatkowe zagrożenie dla wzmacniaczy. Jakby jeszcze tego było mało, budowa geologiczna morskiego dna jest bardzo różna, i w niektórych miejscach wpływ burzy słonecznej na kable będzie silniejszy niż w innych. Zapomnijmy też o przesyłaniu danych za pomocą satelitów. Wielki rozbłysk na Słońcu może je uszkodzić. Obecnie nie mamy modeli pokazujących dokładnie, co mogłoby się stać. Lepiej rozumiemy wpływ koronalnego wyrzutu masy na sieci energetyczne. Jednak one znajdują się na lądach. Jeszcze trudniej jest przewidywać, co może stać się na dnie morskim, mówi Abdu Jyothi. Koronalne wyrzuty masy są bardziej niebezpieczne dla wyższych szerokości geograficznych, tych bliższych biegunom. Zatem Polska czy USA ucierpią bardziej niż położony w pobliżu równika Singapur. A Europa i Ameryka Północna będą miały większe problemy z internetem niż Azja. Internet zaprojektowano tak, by był odporny na zakłócenia. Gdy dojdzie do awarii w jednym miejscu, dane są automatycznie kierowane inną drogą, by omijać miejsce awarii. Ale jednoczesna awaria w kilku czy kilkunastu kluczowych punktach zdestabilizuje całą sieć. Wszystko zależy od tego, gdzie do niej dojdzie. Wspomniany tutaj Singapur jest hubem dla wielu azjatyckich podmorskich kabli telekomunikacyjnych. Jako, że położony jest blisko równika, istnieje tam mniejsze ryzyko awarii w razie wielkiej burzy słonecznej. Ponadto wiele kabli w regionie jest dość krótkich, rozciągają się z huba w różnych kierunkach. Tymczasem kable przekraczające Atlantyk czy Pacyfik są bardzo długie i położone na wyższych, bardziej narażonych na zakłócenia, szerokościach geograficznych. Niestety, podmorskie kable rzadko są zabezpieczane przed skutkami wielkich zaburzeń geomagnetycznych, takich jak burze słoneczne. Nie mamy doświadczenia z takimi wydarzeniami, a właściciele infrastruktury priorytetowo traktują cyberataki czy katastrofy naturalne mające swój początek na Ziemi i to przed nimi zabezpieczają swoje sieci. Abdu Jyothi zauważa jednak, że o ile wielkie koronalne wyrzuty masy są niezwykle rzadkie, a jeszcze rzadziej są one skierowane w stronę Ziemi, to stawka jest tutaj bardzo duża. Długotrwałe zaburzenie łączności w skali globalnej miałoby negatywny wpływ niemal na każdy dział gospodarki i niemal każdego człowieka na Ziemi. « powrót do artykułu

Superpioruny, rzadko występująca i niezwykle potężna forma wyładowań atmosferycznych, mogą być ponad 1000-krotnie jaśniejsze niż zwykłe pioruny. A mechanizm ich powstawania jest odmienny od standardowych piorunów, donoszą amerykańscy naukowcy. Pierwsze superpioruny wykryto w 1977 roku. Zauważyła je amerykańska konstelacja satelitów Project Vela, która monitorowała kulę ziemską pod kątem przeprowadzanych prób jądrowych. Vela odnotowała istnienie piorunów, które były co najmniej 100-krotnie bardziej jasne od standardowych piorunów i trwały około 1 milisekundy. Zjawiska takie zauważono na całym świecie, jednak najczęściej występowały nad północną częścią Pacyfiku, w regionach występowania silnych prądów wstępujących i w związku z bardzo poważnymi burzami. Od tamtej pory specjaliści sprzeczali się, jak powstają superpioruny i czy są one osobną kategorią piorunów. Niektórzy argumentowali, że to co zaobserwowała konstelacja Vela oraz inne satelity jest zwykłymi piorunami, ale oglądanymi ze specyficznego punktu widzenia. Innymi słowy, twierdzili, że standardowe pioruny zwykle tak wyglądają. Zwykle wyładowania atmosferyczne oglądane z kosmosu są mniej jasne niż widziane z Ziemi, gdyż przysłaniają je chmury. Jednak Michael Peterson z Los Alamos National Laboratory zauważa, że czasem satelita znajduje się w takiej pozycji, że obserwuje nieprzysłonięte pioruny. Dzieje się tak najczęściej, gdy satelita znajduje się nisko nad horyzontem i obserwuje burzę spod kowadła chmurowego. Peterson i jego koledzy z Los Alamos, Erin Lay i Maatt Kirkland, przeanalizowali dane zebrane przez czujniki optyczne satelitów FORTE (Fast On-Orbit Detection of Transiet Events) oraz GOES-16. FORTE dostarczył danych z 12 lat, a z urządzenia GLM (Geostationary Lightning Mapper) satelity GOES-16 uzyskano dane z 2 lat. Okazało się, że GLM zarejestrował 2 021 554 superpioruny o jasności co najmniej 100-krotnie większej niż jasność standardowego wyładowania, a FORTE wykrył 20 283 takie zjawiska. Naukowcy odkryli, że globalny rozkład najsłabszych superpiorunów odpowiada rozkładowi standardowych piorunów. Jednak rozkład najsilniejszych superpiorunów jest unikatowy. Najsilniejsze superpioruny zarejestrowane przez GLM – który obserwuje obie Ameryki – koncentrowały się w środkowej części USA oraz w basenie La Platy w Ameryce Południowej. Badacze stwierdzili, że do najjaśniejszych superpioruny powstają w dodatnio naładowanych wyższych partiach chmur. Obszary takie są zwykle położone powyżej ujemnie naładowanych niższych partii, więc wyładowanie spowodowane ładunkami dodatnimi musi zwykle przebyć dłuższą drogę, by sięgnąć gruntu. To znacznie trudniejsze i zwykle zjawisko takie zachodzi poza obszarem centralnym burzy i jest postrzegano jako grom z jasnego nieba, mów Peterson. Uczony dodaje, że zaobserwowano wyjątkowo potężne wyładowanie tego typu. Moc jednego z superpiorunów przekraczała 3 TW, to tysiące razy więcej niż moc przeciętnego pioruna wykrywanego z kosmosu. Zrozumienie tych ekstremalnych zjawisk jest ważne, gdyż mówi nam o tym, do czego są zdolne pioruny, dodaje uczony. Martin Fullekrug, fizyk z University of Bath dodaje, że większość superpiorunów pojawia się nad oceanami. W związku z tym warto zastanowić się nad sposobami ochrony coraz bardziej rozpowszechnionych morskich farm wiatrowych. Z kolei fizyk z University of Washington, Robert Holzworth wątpi, czy superpioruny są związane wyłącznie z dodatnio naładowanymi partiami chmur. Takie spostrzeżenie nie zgadza się z jego własnymi badaniami. Uczony uważa, że należy przyjrzeć się sposobom, w jaki silne wyładowania są wykrywane przez systemy działające w podczerwieni i porównać z używanymi w satelitach systemami optycznymi. Jego zdaniem różnice w obu systemach mogą wprowadzać w błąd. Peterson stwierdza, że przed naukowcami zajmującymi się superpiorunami jest jeszcze dużo pracy. Dopiero od kilku lat dokonujemy ciągłych pomiarów tych zjawisk z orbity geostacjonarnej, która umożliwia rutynową obserwację takich zjawisk. W przyszłym roku zostanie wystrzelony satelita Mateosat Third Generation, który będzie krokiem milowym w badaniu superpiorunów, gdyż będzie obserwował dwa bardzo ważne regiony, w których się pojawiają – basen Kongo w Afryce oraz Morze Śródziemne. « powrót do artykułu

NASA wciąż nie odbiera sygnałów z łazika Opportunity, ale przynajmniej może go zobaczyć. Na nowym zdjęciu przesłanym przez aparat HiRISE znajdujący się na pokładzie Mars Reconnaissance Orbitera (MRO) widać niewielki obiekt na stokach Preseverance Valley. To właśnie Opportunity, który jechał w dół w kierunku dna doliny, gdy rozszalała się nad nim burza piaskowa. Trwa ona już od ponad 100 dni. Większość Czerwonej Planety została zasłonięta pyłem, który blokuje dostęp promieni słonecznych. Działający na baterie słoneczne Opportunity został więc wprowadzony w stan hibernacji. Od czasu rozpoczęcia burzy nie odebrano żadnego sygnału z Opportunity. Wartość tau, określająca jak dużo promieni dociera do powierzchni planety, ciągle spada. Momentami w czasie burzy wynosiła niewiele ponad 10. Przed tygodniem, gdy wykonano powyższe zdjęcie tau było równe 1,3. Fotografia została wykonana z wysokości 267 kilometrów. Bok białego kwadratu wynosi 47 metrów, a w jego centrum znajduje się łazik. Misja łazika miała trwać 90 soli (marsjańskich dób), gdyż NASA nie spodziewała się, że urządzenie przetrwa marsjańską zimę. Okazało się, że Opportunity poradził sobie podczas ośmiu zim, podczas których pracuje, pomimo tego, iż otrzymuje minimalną ilość energii ze Słońca. O łaziku stało się głośno kilka miesięcy po wylądowaniu, gdy dostarczył dowodów, iż w przeszłości na Marsie płynęła woda. Od tamtej pory łazik eksploruje coraz głębsze kratery na Marsie. Do Krateru Endeavour dotarł w 2011 roku. Teraz spróbuje odkryć proces, w wyniku którego powstał Perseverance Valley. « powrót do artykułu

Każdego roku wiatr unosi znad Sahary od 900 milionów do 4 miliardów ton pyłu. Jego znaczna część wędruje przez Atlantyk i opada na południu Stanów Zjednoczonych. W ostatnich tygodniach Amerykanie szczególnie odczuli jego oddziaływanie. Jednak dobra wiadomość jest taka, że pył ten prawdopodobnie zapobiega formowaniu się huraganów. Do takich wniosków doszli naukowcy z Texas A&M University, którzy opublikowali wyniki swoich badań w piśmie Journal of Climate. Bowen Pan, Tim Logan i Renyi Zhang przeanalizowali zdjęcia satelitarne NASA i wykorzystali je w modelach komputerowych. Wynika z nich, że gdy pył przemieszcza się w powietrzu, pojawia się zjawisko inwersji temperaturowej, co zapobiega formowaniu się chmur. To zaś oznacza, że w okresach, gdy pyłu jest szczególnie dużo, powinno być mniej burz i huraganów. Pył znad Sahary odbija i absorbuje promieniowanie słoneczne, przez co mniejsza jego ilość trafia na powierzchnię Ziemi. Prawdopodobnie w czasie częstszych i poważniejszych burz piaskowych temperatura powierzchni lądu i wody jest mniejsza. Powstające wtedy burze otrzymują mniej energii ze słabiej rozgrzanych powierzchni, są więc słabsze, mówi Pan. Naukowcy wykazali, że obszary, w których unosi się pył, nie mieszają się z obszarami powstawania burz. W naszych badaniach widać znaczący wpływ pyłu na budżet energetyczny, cykl obiegu wody i zjawiska związane z aktywnością cyklonów nad Atlantykiem. Pył może zmniejszać temperaturę powierzchni oceanu, prowadząc do zdławienie huraganów. W wyniku naszych obserwacji z ostatnich dni stało się jasne, że pył uniemożliwił przeszkodził w formowaniu się chmur. Obserwowaliśmy mniej cumulusów. Cząstki kurzu zmniejszają ilość energii docierającej do gruntu, ale ogrzewają powietrze. Oba te zjawiska powodują, że atmosfera jest bardziej stabilne. Takie warunki nie są korzystne dla formowania się chmur, wyjaśnia Zhang. Uczeni podkreślają jednak, że bardzo trudno jest przewidzieć, kiedy pojawi się burza piaskowa. « powrót do artykułu