Polární záře je nádherná nebeská podívaná, ale může být i znamením smrti pro naši civilizaci
Barevný tanec polární záře na temné noční obloze je jednou z nejpůsobivějších podívaných, jaké dokáže příroda nabídnout. Je to tak úchvatná nebeská show, že jsou turisté ochotní za ní cestovat daleko na sever. Nedávno jsme měli vzácnou příležitost obdivovat polární záři i u nás. Málokdo však ví, že nádherný jev může být i znamením smrti pro naši civilizaci, která je životně závislá na elektřině, elektronice a satelitech.
Bylo po šesté večer, jeli jsme zrovna na chalupu u Dobříše, když se nad kopcem severně od silnice objevilo silné světlo. Zdálo se, jako by za lesem zuřil požár, jehož odlesk na nebi bylo vidět i přes světla reflektorů. Zastavil jsem, vyšel na pole – a poprvé v životě uviděl fantastické představení polární záře. Toho večera jsem si zapsal: „Modravé světlo nad severním obzorem bylo lemované purpurovou září, z níž se čas od času formovaly výrazné a velké pásy, skoro kolmé k obzoru. Občas se v purpurových pruzích objevovala i zelená místa, ale jen vzácně. Bylo 18.30 zimního času. O hodinu později bylo ještě vidět jasné světlo nad severním obzorem, ale už bez barevných okrajů.“
To se stalo 20. listopadu 2003. Toho dne docházelo k častým výpadkům mobilních sítí a někde i k poruchám v příjmu televizního vysílání. Něco podobného bylo možné spatřit na mnoha místech Česka také 11. května letošního roku. Tento jev byl o něco méně výrazný než roku 2003, nejvíc šancí na jeho pozorování poskytovala vyvýšená místa s volným výhledem na sever, pokud oblohu neprozařovala světla měst.
Jedenadvacetiletý časový rozdíl mezi oběma událostmi není náhodný: je to přibližně dvojnásobek délky cyklu aktivity naší mateřské hvězdy. Polární záře i tam, kde k ní nedochází běžně, však nemusí být jen působivým představením. Při troše smůly může také znamenat, že naše civilizace má velký problém.
Polární noc nad rovníkem
Na podzim 1859 rozzářily oblohu polární záře, jaké nikdo nepamatoval. Spektakulární záclony neónově zbarvených světel tehdy projasnily nejen mrazivé končiny severu, ale i oblasti v mírném pásmu. V prvních zářijových dnech už zdobil přízračný svit oblohu také nad Karibikem a Havají, dokonce jej zaznamenali až v Kolumbii blízko rovníku. Ptáci zpívali celou noc, protože se zdálo, že slunce ani nezapadlo. Stejné to bylo i na jižní polokouli – obloha zářila od Kanady až po Austrálii. Většina lidí do té doby polární záři nikdy neviděla a mnozí si mysleli, že se jedná o předzvěst konce světa, jak jej předpověděl Jan z Pathmu v biblické Apokalypse.
Jedno ze svědectví se zachovalo ve vydání listu Baltimore American and Commercial z 3. září toho roku: „Zdálo se, že světlo pokrývá celé nebe jako světélkující mrak, skrz který jen slabě prosvítaly nejjasnější hvězdy. Záře byla silnější než světlo úplňku, ale měla nepopsatelnou jemnost, jako by obklopovala všechno, na čem spočinula...“
O tři dny později redaktor novin Times of London napsal: „Světelné vlny se valily až k obzoru rychle za sebou. Některé z nich zářily tak jasně, že v jejich světle předměty vrhaly stín.“
Barevnou krásu tehdejší noční oblohy se snažil postihnout i list Orleans Daily: „Severní obloha v úhlu pětačtyřiceti stupňů byla ozářena masou červeného světla, z níž vystřelovaly k zenitu živé žluté pruhy.“ Nechyběl ani svérázný dodatek: „Dokonce i velcí konzumenti alkoholu uvyklí na obrovská množství ohnivé vody toho večera padli zasaženi vlivem tajemného elektrického jevu zářícího nad jejich hlavami...“
Podle jiného svědectví bylo v Missouri možné si o půlnoci venku číst. Hasiči často tryskem vyjížděli k obzoru, když zaměnili světelný jev v atmosféře za požár.
Všechno začalo už v srpnu, kdy astronomové zaznamenali neobvyklé množství skvrn na Slunci a magnetometry observatoří reagovaly na mimořádně silné změny magnetického pole Země. Krátce na to, 1. září 1859, amatérský astronom Richard Christopher Carrington (1826–1875) na své soukromé observatoři v Redhillu u Londýna pozoroval a kreslil jednu skupinu skvrn, když jej náhle oslnil záblesk jasného světla v zorném poli dalekohledu. Podle jeho výpovědi záře trvala okolo pěti minut. Zaslal své svědectví do redakce astronomického časopisu paralelně s dalším amatérem – Richardem Hodgsonem (1804–1872).
Očití svědkové
Šlo o první vědecky popsaný výron koronární hmoty, jev, pro který se dnes používá označení CME (coronal mass ejection). Je to gigantická erupce, při níž Slunce vyvrhne oblak elektricky nabité plazmy. Moderní studie tvrdí, že roku 1859 se její síla rovnala explozi deseti miliard jaderných pum. Věda někdy bývá nespravedlivá: tehdejší mimořádná událost dostala jméno po Carrintonovi (Carrington Super Flare, Carringtonova sluneční supererupce) a Hodgson ostrouhal.
V historii Země nejspíš došlo k mnoha silnějším zásahům sluneční plazmy, ale tohle byla první CME, jež lidem napáchala výrazné škody. Roku 1859 ještě neexistovaly elektrorozvodné ani datové sítě a jediným prostředkem dálkové komunikace byl telegraf. Odhaduje se, že tou dobou svět spojovalo okolo 180 000 až 200 000 kilometrů telegrafních kabelů a jen měsíc před Carrington Super Flare spojil Evropu s Amerikou první transatlantický kabel.
Telegrafní společnosti toho roku utrpěly nezanedbatelné škody: telegrafy vypovídaly službu, protože mezi dráty docházelo ke zkratům. Několik telegrafních stanic dokonce lehlo popelem. „Za celou patnáctiletou praxi telegrafního operátora jsem nic podobného nezažil,“ uvedl pro časopis Cincinnati Daily Commercial jeden z telegrafistů. „Linku mezi Québekem a Farther Pointem, která byla ještě minulou noc zcela v pořádku, jsme museli uzavřít pro naprostou neprůchodnost. Stejné to bylo v oblasti New Yorku, kde operátoři hlásili značné kolísání proudu. Usoudili jsme, že je to důsledek tajemné polární záře, toho dne viditelné na noční obloze.“
Jinde měl jev opačný efekt: linky fungovaly i při odpojení baterií. List Wahington Daily National Intelligence 6. září 1859 citoval jednoho z telegrafních operátorů: „Linka po vypnutí zdroje proudu pracovala lépe než s ním. Je to první zaznamenaný případ, kdy tak bylo předáno víc než jen pár slov.“ Stejný jev pozorovali také operátoři v Bostonu, ve Washingtonu a na dalších místech.
Ale nezůstalo jen u problémů s technikou, došlo i ke zraněním elektrickým proudem, naštěstí ne vážným. Například operátor Frederick Royce novinářům svěřil: „Měl jsem zrovna ruku na železné desce, když jsem se náhodou sklonil k uzemňujícímu drátu na zdi. Vzápětí jsem dostal silný úder, který mě na chvíli omráčil. Muž, který seděl proti mně, viděl velkou jiskru u mého čela.“
Generálka na Apokalypsu
Kromě telegrafu roku 1859 ještě neexistovalo téměř nic, na čem by se geomagnetická bouře mohla vyřádit. Jenže dnes by to bylo jiné. Jen v USA by podle odhadů bez proudu zůstalo na 130 miliónů lidí. Výpadky by postihly nejen telekomunikace a datové sítě, ale následně také dopravu, distribuci pitné vody, topení, odpadní systémy a řadu dalších odvětví. Přestaly by fungovat počítače a počítačové sítě, satelitní navigace i další služby závislé na elektronice. Ve výčtu závažných, až fatálních problémů by se nejspíš dalo dlouho pokračovat.
„Důsledky by mohly vést k možné ztrátě vládní kontroly nad situací,“ uvedla studie americké Národní akademie z roku 2009. Jak se naše civilizace zaplňuje různými technologiemi, stává se vůči běsnícímu Slunci stále bezbrannější.
Malou ukázkou byla geomagnetická bouře z března 1989. Sice zdaleka nedosahovala síly Carrington Super Flare, přesto mohla miliónům obyvatel severoamerického kontinentu posloužit jako malá generálka na apokalypsu. Polární záře se tehdy rozsvítila od severu až po Floridu a Texas, aby předznamenala příchod horších věcí. Došlo k výpadku telekomunikací i rozvodných sítí, selhalo spojení s několika satelity, problémy měla i mise raketoplánu Discovery s pořadovým označením STS-29. Protože probíhala studená válka, nechyběly ani úvahy, že v tom má prsty SSSR.
S největšími problémy se tehdy potýkala elektrorozvodná síť společnosti Hydro-Québec, když indukované proudy vyřadily z provozu její dálkové vedení. Následoval dominový efekt a v krátkém čase se zhroutilo zásobování elektřinou v celé provincii Québec – a to ještě ke všemu za velmi chladného počasí. Blackout trval devět hodin, někde se ale podařilo obnovit dodávku energie až za několik dní. Život se zastavil, tisíce lidí uvízly ve výtazích a v dopravních zácpách. Celkové škody, jež utrpěla Hydro-Québec za těch několik málo hodin, dosáhly více než 10 miliónů dolarů, o další milióny dolarů přišli její odběratelé. A to všechno v době, kdy neexistovaly mobily, bezdrátové sítě, satelitní navigace a řada dalších vymožeností, které jsou na výkyvy geomagnetického pole citlivé.
Dnes by to bylo mnohem horší – ale nejen to. Dopady nějaké nové verze Carringtonovy události by selektivně postihly technologicky nejvyspělejší státy, zatímco infrastruktura těch nejzaostalejších by zůstala téměř neporušená: kde nic není, ani polární záře nebere. Pro některé diktátorské režimy by taková situace byla velkým pokušením. Co by následovalo, si nejspíš nedokáží představit ani autoři postapokalyptických scénářů…
Všemocné Slunce
Slunce nám připadá pořád stejné, ale není. Žije vlastním životním cyklem, jehož základní perioda trvá v průměru jedenáct let. Během této periody se vystřídá minimum aktivity, kdy na povrchu Slunce nejsou žádné skvrny ani erupce, s obdobím maxima, při němž se sluneční kotouč pokryje skupinami skvrn a nastanou mohutné výtrysky sluneční hmoty. Jde o protony a elektrony, jež se pohybují vysokou rychlostí. Jejich mračna jsou často mnohonásobně větší než naše Země. Částice ze silných erupcí mohou snadno dosáhnout až dráhy Země, a pokud se do naší planety trefí, vznikají geomagnetické bouře. Přesto vlastně máme štěstí, protože většina hvězd je mnohem neklidnější než Slunce.
Jedním z projevů interakce mezi částicemi ze Slunce a vysokými vrstvami zemské atmosféry jsou polární záře objevující se jak na severu (aurora borealis), tak na jihu (aurora australis). S trochou zjednodušení se dá říci, že elektricky nabité částice ze Slunce nutí atomy a molekuly řídké zemské atmosféry svítit podobně, jako svítí zředěné plyny v neónových trubicích reklam.
Proč ale polární záře u nás má i při nejsilnějších geomagnetických bouřích jen podobu rudých nebo nanejvýš zelených ploch, zatímco z polárních oblastí turisté přivážejí snímky bohatě strukturovaných pestrobarevných světelných záclon?
Důvod je ten, že různé plyny světélkují v odlišných výškách: kyslík červeně přibližně 240 kilometrů nad zemí a zeleně pod touto výškou. Naproti tomu fialové světlo předvádí dusík nad 95 kilometry a modré pod touto hranicí. Protože k jevu dochází severně od nás a Země (věřte nebo nevěřte) je kulatá, vidíme pouze nejvyšší vrstvy jevu, tedy rudé a zelené světlo kyslíku. A ještě ke všemu z boku a z velké dálky.
Intenzita geomagnetických bouří se označuje pomocí takzvané G-stupnice, od stupně G1 až po stupeň G5. Se stupněm G1 mají problém snad jen stěhovaví tvorové, kteří se orientují podle siločar magnetického pole, a možná i někteří turisté, jež zájezdy za polární září na sever stojí dost peněz. Naproti tomu při stupni G3 už nemusíte cestovat nikam, protože je vidět i na úrovni Prahy. To byl i případ geomagnetické bouře z letošního května. A při stupni G5 už bychom nejspíš měli úplně jiné starosti než koukat na oblohu, protože situace by byla vážná a hrozil by úplný kolaps.
V jedenáctiletém slunečním cyklu se občas projevují i výchylky. Byly například zaznamenány případy, kdy perioda trvala pouhých sedm let, nebo naopak až sedmnáct let. Ještě ke všemu jsou kromě jedenáctileté periody i delší cykly, například dvaadvacetiletý, osmdesátiletý a možná i ještě delší, jak naznačují klimatické změny v minulosti Země.
Jsou známá také období, kdy sluneční aktivita zcela ustala. Mezi lety 1645 až 1715 astronomové zaznamenali úplné vymizení slunečních skvrn. A jistě není náhodou, že krátce nato postihlo Zemi mimořádně chladné období označované jako malá doba ledová. Současné oteplování je tedy možné vysvětlovat i jako postupný návrat k předchozímu stavu, kdy bylo ještě tepleji než dnes.
O Slunci a jeho aktivitě zdaleka nevíme všechno, přestože se někteří vědci tváří, jako by pravdou byl opak. Jisté je jen jedno: naše mateřská hvězda přímo nebo nepřímo ovlivňuje prakticky všechny děje na naší planetě. Představa, že můžeme omezenými lidskými silami mít vliv na procesy, které svou obrovskou energií řídí Slunce, je – mírně řečeno – bláhová.
