Karringtono įvykis
1859 m. rugsėjo 1 d. britų astronomas Richardas Carringtonas piešė saulės dėmes per projektuotą teleskopo vaizdą, kai dalis grupės staiga sužibo intensyvia balta šviesa maždaug penkioms minutėms. Jis buvo liudininkas pirmojo žmogaus kada nors stebėto saulės blyksnio, nors niekas dar šimtmetį neturėjo šio žodžio. Mažiau nei po 18 valandų greičiausias kada nors užfiksuotas vainikinės masės išmetimas smogė į Žemę – ir sukėlė intensyviausią geomagnetinę audrą istoriniuose įrašuose.
Kas nutiko
VMI maždaug 18 valandų trukmė buvo neįprastai greita (tipinis VMI šiandien trunka 1–3 dienas), o tai rodo, kiek energingas buvo išsiveržimas. Kai jis pasiekė Žemę, visoje Europoje ir Šiaurės Amerikoje esančios telegrafo sistemos – pažangiausia tuometinė elektros infrastruktūra – dramatiškai sugedo. Operatoriai pranešė apie elektros smūgius iš savo įrangos, stulpai spjaudė kibirkštis, užsidegė dalis telegrafo popieriaus, o kai kuriais užfiksuotais atvejais operatoriai visiškai atjungė baterijas ir sėkmingai siuntė pranešimus, naudodami tik srovę, kurią audra sukėlė laiduose.
Pašvaistė, paprastai stebima tik aukštose platumose, buvo pastebėta net tokioje pietinėje dalyje kaip Kuba, Havajai ir Kolumbija šiauriniame pusrutulyje bei net tokiose šiaurinėse dalyse kaip centrinė Čilė pietiniame pusrutulyje. Kai kuriose vietose pašvaistė buvo tokia ryški, kad stebėtojai teigė galintys naktį skaityti laikraštį jos šviesoje.
Matuojant audrą prieš modernius instrumentus
Kadangi įvykis beveik šimtmečiu lenkia palydovų stebėjimus ir modernų Dst indeksą, mokslininkai atkūrė jo intensyvumą naudodamiesi tuo metu egzistavusiomis geomagnetinėmis observatorijomis bei netiesioginiais įrašais, tokiais kaip nitratų šuoliai, išlikę poliariniuose ledo gręžiniuose, kurie fiksuoja energingų dalelių pėdsakus iš didelių saulės įvykių. Sujungę šiuos šaltinius, mokslininkai apskaičiavo, kad Carringtono įvykis pasiekė mažiausią Dst žemiau -850 nT – palyginimui, 2024 m. gegužės Gannon audra, stipriausia dabartiniame saulės cikle, siekė maždaug -412 nT, o 1989 m. Hydro-Québec audra – apie -600 nT.
Kodėl tai yra etalonas
Carringtono įvykis išlieka standartiniu atskaitos tašku planuojant „blogiausią atvejį“ kosminių orų srityje, nes tai yra intensyviausias tiesioginiais istoriniais dokumentais pagrįstas įvykis, nors vėlesni geomagnetiniai ir technologiniai įrašai suteikia naudingą mastą:
- 1989 m. kovas – maždaug -600 nT siekusi audra sukėlė indukuotas sroves, kurios sugriovė Hydro-Québec elektros tinklą, maždaug 9 valandoms atjungdamos elektros tiekimą 6 milijonams žmonių.
- 2000 m. liepa – maždaug -300 nT siekusi audra nesukėlė reikšmingos žalos sausumoje, o tai rodo, kad praktinė riba rimtam infrastruktūros poveikiui yra tarp šių dviejų įvykių.
- 2012 m. liepa – pagal mastą panašus į Carringtono įvykį VMI, NASA erdvėlaivio STEREO išmatuotas virš 2000 km/s, kirtęs Žemės orbitos kelią, bet planetą praleidęs maždaug savaite – gerai žinomas artimas prasilenkimas, o ne pakartojimas.
- 2024 m. gegužė – Gannon audra, stipriausia 25-ajame saulės cikle, siekė maždaug -412 nT – reikšminga, bet gerokai mažesnė nei Carringtono lygio intensyvumas.
Kokia tikimybė, kad pasikartos?
Čia nuoširdus atsakymas yra tikras neapibrėžtumas, o ne vienas aiškus skaičius. Skirtingi statistiniai modeliai, taikomi tam pačiam ribotam istoriniam įrašui, pateikia reikšmingai skirtingus vertinimus – nuo maždaug 0,5 % iki 12 % tikimybės, kad bet kurį dešimtmetį įvyks Carringtono klasės įvykis. Didelis išplitimas atspindi tikrą metodologinį iššūkį: ekstremalūs įvykiai pagal apibrėžimą yra reti, naudojamų geomagnetinių duomenų įrašai modernia forma siekia tik 1950-ųjų pabaigą, o nedideli skirtumai, kokį statistinį skirstinį mokslininkai pasirenka iš keleto duomenų taškų, sukuria labai skirtingas uodegas. Viena įdomi, šiek tiek prieštaringa šio tyrimo išvada: kai kurie modeliai rodo, kad artimo pasikartojimo tikimybė nuo 1859 m. iš tiesų sumažėjo, o ne padidėjo – tai yra šių konkrečių statistinių modelių savybė, kaip jie traktuoja laiką nuo paskutinio ekstremalaus įvykio.
Ką reikštų šiuolaikinis Carringtono lygio įvykis
Nuoširdus atsakymas čia taip pat yra tai, kad niekas tiksliai nežino, nes tokio intensyvumo įvykis neįvyko palydovų ir elektros tinklų eroje. Žinomas yra mechanizmas: geomagnetiškai indukuotos srovės apkrautų transformatorius ir tinklo infrastruktūrą kur kas labiau nei bet kas patirta 1989 m., palydovų veikla ir GPS tikslumas būtų smarkiai pablogėti, o kai kurie tyrimai vertina, kad per dešimtmetį yra 3–12 % tikimybė įvykiui, pakankamai stipriam, kad visiškai sutrikdytų GNSS pagrįstą laiko nustatymą. Kas lieka tikrai neapibrėžta – nuolatinio modeliavimo ir komunalinių paslaugų pramonės rizikos vertinimo, o ne nusistovėjusio fakto klausimas – yra tikslus elektros tinklų ir kitos infrastruktūros sutrikimo mastas, nes tai priklauso nuo tokių veiksnių kaip tinklo projektavimas ir pasirengimas, kurie abu gerokai pasikeitė nuo 1989 m.
Įspėjimo laikas nepasikeitė tiek, kiek tikėtumėtės
Net ir su dabartiniu stebėjimu – DSCOVR ir kitais erdvėlaiviais, esančiais L1 taške tarp Žemės ir Saulės – VMI magnetinė orientacija, detalė, lemianti, kiek stiprūs bus jo geomagnetiniai padariniai, paprastai su pasitikėjimu nėra žinoma, kol jis nepraskrenda pro šiuos erdvėlaivius, maždaug 15–60 minučių prieš pasiekdamas Žemę. To pakanka, kad komunalinės tarnybos ir palydovų operatoriai galėtų imtis kai kurių atsargumo priemonių, tačiau Carringtono lygio pasekmių įvykiui tai yra tikrai trumpas langas.
Kodėl ši istorija svarbi šiandien
Carringtono įvykis yra mažiau įspėjimas apie konkrečią artėjančią datą, o daugiau kalibravimo taškas – realus įrodymas, kad Saulė fiziškai gali sukelti trikdžius, gerokai viršijančius viską, kas patirta modernioje elektros tinklų eroje. Būtent todėl komunalinės tarnybos, palydovų operatoriai ir kosminių orų prognozuotojai jį naudoja kaip atskaitos atvejį blogiausio scenarijaus planavimui, o ne nuosaikesnes audras – kaip tos, aprašytos likusioje šio wiki dalyje – kurios sudaro didžiąją dalį tikrosios geomagnetinės veiklos.
Kas buvo Karringtono įvykis?
Karringtono įvykis buvo geomagnetinė audra 1859 m. rugsėjį, intensyviausia užfiksuota istorijoje, kurią sukėlė neįprastai greitas koroninės masės išmetimas, pasiekęs Žemę per maždaug 18 valandų. Dėl jos sugedo telegrafo sistemos visame pasaulyje, o pašvaistė buvo matoma net Kuboje ir Havajuose.
Kiek stiprus buvo Karringtono įvykis, palyginti su šiuolaikinėmis audromis?
Tyrėjai apskaičiavo, kad jis pasiekė minimalų Dst žemiau -850 nT, palyginti su maždaug -600 nT 1989 m. Hydro-Québec audros ir -412 nT 2024 m. gegužės Gannon audros, kuri yra stipriausia dabartinio saulės ciklo metu — todėl Karringtono įvykis yra žymiai stipresnis už bet kurią audrą nuo to laiko.
Kokia tikimybė, kad įvyks dar vienas Karringtono lygio įvykis?
Įverčiai labai skiriasi priklausomai nuo statistinio modelio, svyruodami nuo maždaug 0,5% iki 12% tikimybės per dešimtmetį. Platus diapazonas atspindi tikrąjį sunkumą įvertinti retus ekstremalius įvykius remiantis ribotais istoriniais duomenimis.
Kas nutiktų, jei Karringtono lygio audra šiandien pasiektų Žemę?
Mechanizmas yra gerai suprantamas: sukeltos srovės perkrautų elektros tinklus labiau nei bet kas šiuolaikiniuose įrašuose, o palydovų ir GPS sistemos patirtų didelių trikdžių. Tikslus poveikio mastas išlieka neaiškus, nes palydovų ir elektros tinklų eroje nebuvo tokios stiprios audros.
Kiek iš anksto būtume įspėti prieš atvykstant dideliam CME?
Erdvėlaiviai, esantys tarp Saulės ir Žemės, paprastai patvirtina CME magnetinę orientaciją, kuri yra pagrindinis veiksnys, lemiantis audros stiprumą, tik maždaug 15–60 minučių prieš jam pasiekiant Žemę — trumpas laiko tarpas net ir su šiandieninėmis stebėjimo galimybėmis.
Ar pastaruoju metu įvyko CME, panašus į Karringtono įvykį?
2012 m. liepą CME, kurio mastas buvo panašus, išmatuotas virš 2 000 km/s, kirto Žemės orbitos kelią, bet praleido planetą maždaug savaite. Jis laikomas artimiausiu žinomu šiuolaikiniu beveik pataikymu į Karringtono lygio įvykį.