Solstormens påvirkning: fra nordlys til GPS-feil

Når himlen brenner

Nordlyset fargelegger ofte himmelen over Norge i grønt og lilla. Mange kobler til fotografiapparatet og gleder seg – men det som gjør nordlyset mulig, er samtidig noe som kan påvirke strømnettet, telefonen og samfunnet rundt deg. Det handler om romvær og solstormenes kraft. Solen har en naturlig aktivitetssyklus på omkring elleve år ifølge Store norske leksikon, og i perioder med høy aktivitet blir solstormene hyppigere.

Du merker det kanskje ikke i dagliglivet ennå. Men satellitter som brukes til navigasjon, strømnettet som forsyner huset ditt med elektrisitet, og radiobølgene som flytrafikken er avhengig av, kan påvirkes av solen ifølge Store norske leksikon. Kraftige, potensielt skadelige solstormer er sjeldne og uforutsigbare ifølge Store norske leksikon. Den største registrerte solstormen, Carrington-hendelsen i 1859, ble observert av astronomen Richard Carrington ifølge Store norske leksikon. Her er det du må vite, og hva du kan gjøre.

Hva er egentlig en solstorm?

En solstorm er en massiv utbrudd på solens overflate – en utslippelse av energi og partikler som farer gjennom verdensrommet med hastigheter opp mot 2000 kilometer i sekundet ifølge Store norske leksikon. Tettheten av partikler i en solstorm er svært mye høyere enn i solvinden: mens solvind har en tetthet på rundt 3–10 partikler per kubikkcentimeter, ligger tettheten i en solstorm mellom 2000 og 18 000 partikler per cm³ ifølge Store norske leksikon.

Når en stor sky av partikler brytes ut fra solen samtidig, snakker man om en koronal masseutsendelse, ofte forkortet CME ifølge Store norske leksikon. De kraftigste solstormene er knyttet til slike CME-er og til flareutbrudd i aktive områder på soloverflaten ifølge Store norske leksikon. Når partiklene når jorda, kan de påvirke magnetosfæren – det magnetiske feltet som omgir planeten vår.

Antallet solflekker, som er tegn på magnetisk aktivitet, varierer med en syklus på omkring elleve år ifølge Store norske leksikon. I perioder med mye aktivitet bygger det seg opp magnetisk energi i aktive områder. Når energien frigjøres, sender den ut lysbølger, røntgenstråler, ultrafiolett lys og partikler ifølge Store norske leksikon. Denne strålingen kan observeres best med instrumenter utenfor jordens atmosfære ifølge Store norske leksikon.

Hvordan oppstår solstormer på solens overflate?

Solen er en roterende kule av plasma – ionisert gass som sender energi til hele solsystemet. På overflaten dannes løkker av materiale. Når slike løkker ryker, blir materiale kastet utover i solsystemet ifølge Lille norske leksikon. Magnetfeltene bøyer seg og danner områder med stor konsentrasjon av magnetisk energi som kalles solflekker ifølge Store norske leksikon.

Solflekkene er mørke områder på soloverflaten med sterke magnetiske felt. I 1908 påviste George Ellery Hale at solflekkenes mørke umbra har magnetiske feltstyrker på omkring 0,3 tesla ifølge Store norske leksikon. Inni og rundt solflekkene bygger det seg opp magnetisk energi. Når feltet blir forspent, løsner det plutselig i form av eksplosive utbrudd som sender store skyer av elektrisk ladede partikler ut i verdensrommet ifølge Store norske leksikon.

Det tar vanligvis 1–5 dager for gassen å bevege seg fra Sola til Jorda hvis den har riktig retning ifølge Lille norske leksikon. Store solstormer kan skade satellitter og påvirke elektrisk utstyr og ledninger på jorda ifølge Lille norske leksikon. Derfor følger teleskoper og satellitter med på Sola hele tiden for å oppdage utbrudd så tidlig som mulig ifølge Lille norske leksikon.

Tal og siffror – solaktivitetens mønstre

Solens aktivitet varierer med en syklus på omkring elleve år, som ble påvist av Samuel Heinrich Schwabe i 1843 ifølge Store norske leksikon. Jorda blir i gjennomsnitt truffet av 20 solstormer hvert år, som sjelden fører til merkbare forstyrrelser ifølge Store norske leksikon. Solstormer kan ha hastigheter opp mot 2000 kilometer i sekundet, og partikkeltettheten kan ligge mellom 2000 og 18 000 partikler per kubikkcentimeter ifølge Store norske leksikon. Det tar 1–5 dager for en solstorm å nå Jorda fra Sola ifølge Lille norske leksikon.

Hva gjør solstormene med jorda?

Når en solstorm treffer jordens magnetosfære, oppstår det kraftige forandringer. Jordas magnetfelt fungerer som et skjold som deflekterer de fleste partiklene, men ikke alle ifølge Store norske leksikon. Solvindplasma blir fanget opp i magnetfeltet, og det settes opp en kraftig elektrisk strøm, ringstrømmen, i Jordas ekvatorplan 20 000 til 40 000 kilometer fra Jordas sentrum ifølge Store norske leksikon.

På jordoverflaten er man beskyttet av atmosfæren mot direkte partikkelstråling, men elektriske systemer kan påvirkes. Romvær kan føre til globale magnetiske stormer, kraftig nordlys og strømmer i elektrisk ledende strukturer på bakken ifølge Store norske leksikon. Under kraftige magnetiske stormer utvides nordlysovalen og forskyves mot ekvator ifølge Store norske leksikon.

I verdensrommet kan energirike partikler trenge gjennom og ødelegge elektronisk utstyr i satellitter, og slik stråling kan også øke kreftfaren for astronauter ifølge Store norske leksikon. Scott Ellsworth Forbush registrerte allerede i 1938 økt innstråling av kosmisk stråling i forbindelse med solstormer, fordi det jordmagnetiske feltet blir svekket når det treffes av koronamasseutsendelser ifølge Store norske leksikon.

Hvilken teknologi er egentlig i fare?

GPS og annen navigasjon er avhengig av satellitter som sender radiobølger ned til mottakere på bakken. En solstorm kan forstyrre radiobølgene og ionosfæren, slik at signalene blir dårligere eller forsvinner midlertidig ifølge Store norske leksikon. Romvær påvirker også radiokommunikasjon og strømforsyningen på Jorda ifølge Store norske leksikon.

Kraftsystemet er særlig utsatt. Magnetiske stormer induserer strømmer i jordoverflaten og i elektrisk ledende strukturer på bakken ifølge Store norske leksikon. En global magnetisk storm starter med et plutselig utbrudd og kan vare i flere dager, med en innledningsfase på to til seks timer og en hovedfase på 12–24 timer ifølge Store norske leksikon.

Satellitter er ekstremt sårbare. Energirike partikler kan trenge gjennom og ødelegge elektronisk utstyr om bord ifølge Store norske leksikon. Dette gjelder både navigasjonssatellitter og andre satellitter i bane rundt Jorda.

Faren ved solstormer

Kraftige solstormer kan skade både teknologi i verdensrommet og infrastruktur på jorda. De kraftigste utbruddene er knyttet til CME-er og flareutbrudd i aktive områder på soloverflaten ifølge Store norske leksikon.

Nordlyset: det vakre ved katastrofen

Det samme fenomenet som påvirker infrastrukturen på jorda, skaper også ett av jordens vakreste naturfenomener: nordlyset. Nordlys oppstår i en høyde av 80–500 kilometer over Jorda, når energirike partikler kolliderer med atmosfæregassen ifølge Store norske leksikon. Gassen blir tilført energi og sender ut lys igjen ifølge Store norske leksikon.

Nordlys er ofte grønt, men det kan også være rødt eller fiolett ifølge Lille norske leksikon. Det kraftigste nordlyset forekommer under magnetiske stormer og substormer, når nordlysovalen blir bredere og trekker lenger sør ifølge Store norske leksikon. Noen ganger kan man se nordlys lenger sør i Norge, og ved kraftige stormer kan det observeres helt ned i Spania ifølge Lille norske leksikon.

Kristian Birkeland lanserte i 1896 teorien om at nordlyset oppstår når strømmer av elektrisk ladede partikler trenger inn i det jordmagnetiske feltet ifølge Store norske leksikon. Teorien ble bekreftet da NASAs Mariner II-romsonde i 1962 registrerte kraftige strømmer av ionisert gass fra Solen ifølge Store norske leksikon.

Historiens største solstorm – og hva som kunne ha skjedd

Den 1. september 1859 observerte den britiske astronomen Richard Carrington et ekstremt kraftig utbrudd på Solen. Det ble etterfulgt av merkbare jordmagnetiske forstyrrelser og betydelig nordlysaktivitet ifølge Store norske leksikon. Hendelsen, som nå kalles Carrington-hendelsen, viste sammenhengen mellom Solen og jordmagnetiske fenomener.

I 2012 unngikk Jorda knapt et kraftig koronal masseutbrudd. Den 23. juli 2012 ble det observert et uvanlig kraftig CME-utbrudd som ikke traff Jorda ifølge Store norske leksikon. Et lignende utbrudd ble også observert av romsonden STEREO samme dag ifølge Store norske leksikon. Slike hendelser er en påminnelse om at kraftige solstormer kan inntreffe når som helst.

Selv om neste store utbrudd ikke kan forutses, vet man at Solen sender ut i gjennomsnitt 20 solstormer som treffer Jorda hvert år ifølge Store norske leksikon.

Hva bør du gjøre når du vet om solstormfaren?

Det er ikke mulig å stanse solen, men det er mulig å forberede seg. Her er konkrete tiltak som både enkeltpersoner og husholdninger bør vurdere:

• Hold deg orientert om romværvarslinger. NOAA Space Weather Prediction Center overvåker Sola kontinuerlig og gir prognoser for de kommende tre døgn ifølge Store norske leksikon.
• Lag en kriseplan for hjemmet. Identifiser hva som ville skje hvis strømmen forsvant i lengre tid, og sørg for at du har mat, varme og medisin.
• Sikre elektronikk med strømbeskyttelse. Overspenningsvern kan beskytte elektroniske apparater mot plutselige spenningstopper.
• Ha batterireserve til mobilen. En powerbank kan lade telefonen flere ganger uten strømnett.
• Lag papirbasert beredskapsinformasjon. Skriv ut viktige telefonnumre og instruksjoner som du kan bruke hvis digitale systemer svikter.
• Delta i lokalsamfunnsberedskap. Sjekk om kommunen din har beredskapsplaner for langvarig strømbortfall.

Påvirkning fra romvær

Romvær kan påvirke både teknologi i verdensrommet og infrastruktur på jorda. Kraftige utbrudd på Solen kan føre til globale magnetiske stormer, nordlys og strømmer i elektriske ledninger ifølge Store norske leksikon.

Romværvarsling

Satellitter som Advanced Composition Explorer (ACE) og Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) måler egenskaper ved solvinden og gjør det mulig å forutsi mange romværfenomener ifølge Store norske leksikon. Ved å observere aktiviteten på Sola, for eksempel solare bluss og koronahull, kan romværvarslere beregne når partikkelstrømmer når Jorda ifølge Store norske leksikon. Ofte baserer kvantitative nordlysvarsel seg på prediksjoner av Kp-indeksen. Dette er et tall fra 0 til 9 som sier noe om geomagnetisk aktivitet ifølge Store norske leksikon.

Solens sykluser fortsetter

Solen har en naturlig aktivitetssyklus på omkring elleve år ifølge Store norske leksikon. Etter perioder med høyt solflekktall avtar aktiviteten, før den gradvis bygger seg opp igjen. Solflekkene oppstår først omkring 40 grader fra ekvator, og dannes deretter gradvis nærmere ekvator ifølge Store norske leksikon.

Det finnes også en lengre 22-års syklus, der magnetisk polaritet på solens overflate og poler skifter i løpet av 1–1,5 år omkring maksimum solflekktall under hver elleveårs syklus ifølge Store norske leksikon. Dette innebærer at solens magnetiske struktur endrer seg over lengre tid.

Selv om store solstormer er sjeldne, vil nye utbrudd komme. Teleskoper og satellitter følger med på Sola hele tiden for å oppdage dem så tidlig som mulig ifølge Lille norske leksikon.

Hva gjør myndighetene for å beskytte samfunnet?

NOAA Space Weather Prediction Center i Colorado overvåker kontinuerlig det som skjer på Solen og gir prognoser for de kommende tre døgn om når utbrudd vil treffe Jorda og hva de kan føre til ifølge Store norske leksikon. Satellitter som ACE og DSCOVR måler solvindens hastighet og magnetfelt for å forutsi romvær ifølge Store norske leksikon.

Internasjonalt samarbeider forskere om romværvarsling. Kvantitative varsler bygger på avanserte modeller som tar utgangspunkt i målte data fra satellitter ifølge Store norske leksikon. Nordlysvarsler bygger ofte på Kp-indeksen, en skala fra 0 til 9 som angir geomagnetisk aktivitet ifølge Store norske leksikon.

For eget hjem kan man forberede seg på strømbortfall. En generator, et batteridrevet radioapparat og papirkopier av viktige opplysninger kan være nyttig både ved solstormer og ved vanlige strømavbrudd.

Konkrete neste steg for deg som leser

Det er viktig å være pragmatisk. Lag en hjemmeberedskapsliste og skriv ned hva familien ville trenge hvis strømmen var borte i lengre tid. Sjekk at du har mat, vann, medisin, varme og mulighet til kontakt med nødetatene.

Noen av forberedelsene krever enkle innkjøp, for eksempel en generator, en powerbank eller et batteridrevet radioapparat. Andre krever planlegging, som en sjekk av om varmekilden fungerer uten strøm og om du har papirkart tilgjengelig.

Nyt nordlyset. Et kraftig nordlys er et synlig tegn på at solaktiviteten er høy. Ta med kameraet og familien ut på en mørk plass for å betrakte fenomenet – det er en påminnelse om hvor mektig solen er, og det koster ingenting.