• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Kan en extremt kraftfull soluppblåsning förstöra all elektronik på jorden?
    Detta foto från NASA fångar ett solutbrott i aktion. Se fler solfläckbilder. NASA Glenn Research Center (NASA-GRC)

    En låt skriven av Hy Zaret och Lou Singer, senare populariserad av bandet They Might Be Giants, hävdar att "solen är en massa glödande gas, en gigantisk kärnugn. "Vid närmare granskning, det verkar som att denna första klassificering av solen är lite för smal. Det visar sig att solen är en komplex kropp som vi fortfarande inte förstår fullt ut.

    Men här är vad vi vet:Solen är ett massivt föremål som består av intensivt heta, joniserade gaser. Vi kallar denna typ av gas plasma och det är materiens vanligaste tillstånd i universum. Atomerna som utgör gaserna i solen är så heta att de inte kan hålla på sina elektroner. Gaserna flödar i strömmar genom solen, bär elektroner med sig.

    Om du är bekant med elektromagneter, du vet att en elektrisk ström kan skapa ett magnetfält. Så är fallet med solen. Solen har ett enormt magnetfält runt sig. Solens rotation fortsätter detta magnetfält.

    För att göra saken mer komplicerad, heta föremål tenderar att expandera. Solen är ett extremt hett föremål. Men solen är också stor och tät, vilket betyder att den har en stark dragkraft. Solens tyngdkraft balanserar dess tendens att expandera.

    Kombinationen av dessa krafter kan få solens yta att förändras på dramatiska och ibland våldsamma sätt. Gasströmmarna får magnetfältlinjer att vridas. Det kan förhindra att hetare gaser från solens kärna stiger upp till ytan, skapande solfläckar . Solfläckar verkar mörkare än resten av solens yta. De är också svalare än de ljusare områdena som omger dem.

    Den heta gasen som fångas under solfläckar utövar tryck på magnetfältlinjerna som förhindrar att gasen når ytan. Detta slingrar magnetfältlinjerna till tätare spolar. Ibland, ännu fler fältlinjer trasslar in sig. Ibland, magnetfältlinjerna kommer att slingra upp utan att det händer mycket och solfläcken bleknar när de heta gaserna stiger upp till ytan. Men ibland fortsätter trycket att byggas tills magnetfältlinjerna plötsligt slår ut, orsakar en soluppblåsning.

    Solar Flares och Coronal Mass Ejections

    Skylab tog den här bilden av en solstrålning som utbröt från solen 1973. NASA Johnson Space Center (NASA-JSC)

    En soluppblåsning är inte bara en explosion av heta gaser. Det driver ut ljusvågor över hela spektrumet. Det inkluderar ljus vi inte kan se-inklusive strålning i form av röntgenstrålar och gammastrålar. Dessa strålar kan vara farliga för människor. Lyckligtvis, jordens atmosfär absorberar de flesta av dessa högenergistrålar.

    Det är inte att säga att alla är i klarrum efter en soluppblåsning. Människor i rymden eller på höga höjder - ombord på ett flygplan, till exempel - riskerar att utsättas för intensiv strålning. Kortvarig skada kan inkludera hudirritation. Långsiktiga konsekvenser kan inkludera en ökad risk att utveckla hudcancer. Men det är troligt att alla drabbade människor så småningom skulle återhämta sig från exponeringen.

    Elektronik är också sårbar för dessa strålar. Om högenergistrålar skulle träffa en satellit, de kunde ta bort elektroner från metallkomponenterna, joniserar dem. När elektroner bryter sig loss, de kan korta ut elektroniken i en satellit. De kan också skapa ett magnetfält som skulle skada satellitens system. Vissa satelliter har skärmning för att skydda dem från dessa strålar, men många är fortfarande sårbara.

    Eftersom vår atmosfär absorberar de flesta av dessa farliga strålar, marksystem är ganska säkra från soluppblåsningar. Men en annan solhändelse som heter a koronal massutstötning (CME) kan orsaka allvarliga problem för elektriska system här på jorden. Under en CME, fluktuationerna i solens magnetfält gör att en stor del av solens yta expanderar snabbt, släpper ut miljarder ton partiklar ut i rymden. Ibland åtföljer CME:er solstrålar - men inte alla solfacklor producerar CME:er och inte alla CME följer med solfacklor.

    Till skillnad från en solstrålning, en CME ger inte intensivt ljus. Men det ger en magnetisk chockvåg som sträcker sig miljarder mil ut i rymden. Om jorden är i vägen för den stötvågan, vår planets magnetfält kommer att reagera på händelsen. Det liknar det som händer om du sätter en svag magnet bredvid en stark. Den svaga magnetens fält kommer att anpassa sig till den starka magnetens fält. En magnetisk chockvåg från solen kan få inriktningen av jordens magnetfält att förutse oförutsägbart.

    Vackra lampor är inte den enda konsekvensen från en CME. Magnetfluktuationerna kan orsaka att kompasser misslyckas. Och eftersom magnetfält kan framkalla elektricitet, vilken ledare som helst kan bli en induktor. En kraftfull CME kan framkalla el i stora, kraftfulla ledare. Det kan överbelasta elektriska system och orsaka massiva skador.

    Nästa, Vi kommer att titta på exakt hur illa vi kan ha det efter en massiv CME -händelse.

    Ljusshow

    Norra och södra ljuset är observerbara exempel på hur en CME kan påverka jorden. De färgglada lamporna är resultatet av subatomära partiklar som rör sig i otrolig hastighet, vilket får gaser som syre och kväve att jonisera. När atomerna i gaserna rekombineras med elektroner avger de ljus. Detta händer främst där jordens magnetfältlinjer konvergerar vid planetens magnetiska poler.

    Stek elektronik med solen

    En kraftfull solstorm kan få kraftledningar att snäppa över en hel kontinent. © iStockphoto.com/prluka

    Även om en soluppblåsning ensam kanske inte är tillräckligt för att orsaka problem på jordens yta, en kraftfull CME är en annan historia. Faktiskt, massiva CME har påverkat jorden tidigare. Men vi var inte lika avancerade inom elektronik, inte heller var vi beroende av dem lika starkt förra gången en CME verkligen slog oss runt.

    År 1859, en enorm CME orsakade massiva magnetiska fluktuationer i jordens magnetosfären - magnetfältet som omger planeten. Människor som bor så långt söderut som Kuba bevittnade fenomenet norrsken. Kompasser och telegrafsystem misslyckades. Forskare och akademiker debatterade orsaken till allt uppståndelse. Vi vet nu att det berodde på en CME. CME var så massiv att den orsakade det vi kallar en solstorm.

    I dag, vi är mycket mer beroende av elektronik och elektricitet än vi gjorde 1859. Om en liknande solstorm skulle slå oss nu, vi skulle ha problem. De magnetiska krafterna skulle framkalla el i alla stora ledare. Det inkluderar krafttransformatorer och själva elnätet.

    Det är inte slutet på de dåliga nyheterna. Elnätet i Nordamerika fungerar med nära kapacitet. Det skulle inte kunna hantera den ökade elektriska belastningen från en solstorm. Kraftledningar kan sjunka och till och med knäppas som ett resultat. Stora strömavbrott kan påverka stora delar av kontinenten. De magnetiska fluktuationerna skulle störa radiosignaler, och kommunikations- och satellitsystem skulle också kollapsa.

    Det kan ta veckor eller månader att reparera skadan. Under tiden, människor skulle inte kunna ta reda på vad som hände. Räddningstjänsten skulle möta allvarliga utmaningar. Även om magnetfälten förmodligen inte skulle korta ut enskilda elektroniska enheter som mobiltelefoner eller datorer, kommunikationssystem kan misslyckas regionalt. Med andra ord, små enheter skulle fortfarande fungera men skulle sakna de tjänster de behöver för att vara användbara.

    Det är möjligt att en CME till och med kan påverka din dator och orsaka fel. I de flesta fallen, en enkel omstart skulle lösa problemet. Men med förlusten av elnätet, du skulle begränsas av batteriets laddning. När det tog slut, du skulle fastna.

    Det finns inget sätt att förhindra en solstorm, men det finns åtgärder vi kan vidta för att begränsa effekten av en CME. En är att renovera elnätet. Vi behöver ett smart nät som inte fungerar så nära kapacitet som vårt nuvarande nät. Vi måste också utveckla avskärmning för att skydda vår elektriska infrastruktur från magnetiska fluktuationer så mycket som möjligt.

    Även i dessa värsta fall, superstormarna utplånar inte alla elektriska system över hela planeten. Vissa regioner skulle förbli relativt opåverkade. Det skulle kräva en solhändelse av en aldrig tidigare skådad storlek för att utplåna de elektriska systemen över hela planeten. Men även en blygsam CME kan visa hur sårbara vi är för solens magnetiska temperament.

    Läs mer om solen, magneter och elektronik genom att följa länkarna på nästa sida.

    Mycket mer information

    Relaterade artiklar om HowStuffWorks

    • Hur solen fungerar
    • Hur solförmörkelser fungerar
    • Hur Auroras fungerar
    • Hur solfläckar fungerar
    • Hur magneter fungerar
    • Hur elektromagneter fungerar
    • Hur Atomer fungerar
    • Hur e-bomber fungerar
    • Hur radio fungerar

    Fler fantastiska länkar

    • Dålig astronomi
    • Space:Discovery Channel
    • Nyfikenhet:Utforska solsystemet

    Källor

    • Beasley, Sandra. "Titta på solen." Amerikansk forskare. Sommaren 2008. Vol. 77, Nummer 3, sid. 17.
    • Encyclopedia Britannica. "Geomagnetiskt fält." 2009. (2 nov. 2009) http://www.library.eb.com/eb/article-9368
    • Encyclopedia Britannica. "Solar flare." 2009. (2 november, 2009) http://www.library.eb.com/eb/article-9068560
    • Encyclopedia Britannica. "Solvind". 2009. (2 nov. 2009) http://www.library.eb.com/eb/article-9068567
    • Encyclopedia Britannica. "Sol." Encyclopedia 2009. (2 nov. 2009) http://www.library.eb.com/eb/article-54151
    • Odenwald, Sten F. "Stag för en solstorm." Scientific American. Augusti 2008. Vol. 299, Utgåva 2, s. 80-87.
    • Fläta, Philip, Ph.D. "Döden från himlen!" New York:Viking. 2008. s. 33-66.
    • Svarvare, James. "Solstormar framåt:Är jorden förberedd?" Christian Science Monitor. 6 maj 2009. s. 25.
    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com