Odvrácená strana Slunce…

V dnešní době se rozsáhle diskutuje o výhodách či nevýhodách různých energetických zdrojů. Některé z nich ustupují do pozadí, jiným se otevírá skvělá budoucnost. Jaký zdroj energie je však pro lidi ten nejdůležitější? Zcela jistě ten, který každý den vnímáme jako naprostou samozřejmost. Jde o Zemi nejbližší hvězdu, kterou je Slunce! Kromě toho, že je pro nás zdrojem nevyčerpatelné energie, však může pro život na Zemi představovat i jistá rizika.

Skoro za vším, co souvisí s energií, najdeme Slunce

Ještě v nedávné minulosti využívali lidé téměř výhradně energii, která měla svůj původ právě ve Slunci – závislá jsou na něm například všechna vodní díla nebo plavební kanály. Voda, která je plní v podobě srážek, začíná svou cestu tak, že se odpaří z oceánů, moří či pevnin. Tento proces je samozřejmě závislý především na sluneční energii. Větrné mlýny se točí jen proto, že Slunce ohřívá Zemi nerovnoměrně. Zapomenout bychom neměli ani na paliva, jakými jsou dřevo, uhlí nebo ropa, protože i v nich je ukryta energie ze Slunce – byla jen důmyslnými pochody uvnitř živých organismů uložena do složitých chemických látek tvořících rostliny či těla drobných živočichů. A v podobném výčtu bychom určitě mohli ještě dlouho pokračovat.

Neměli bychom však zapomínat na to, že Slunce nemusí lidem a planetě Zemi přinášet vždy jen to dobré. Přemíra sluneční energie by mohla mít pro lidstvo téměř fatální důsledky. Díky úbytku ozónu ve stratosféře jsou lidé ohrožováni krátkovlnným ultrafialovým zářením (o vlnových délkách pod 300 nm). To je přirozenou složkou slunečního spektra podobně, jako třeba rádiové, infračervené nebo rentgenové záření. K zemskému povrchu se však dostává jen ve velmi omezené míře, protože je pohlcováno molekulami ozónu. Nebýt ozonové vrstvy, byl by život na Zemi účinkem ultrafialového záření vážně ohrožen. Ostatně, podobně je v nejvyšších vrstvách zemské atmosféry zachyceno i škodlivé rentgenové záření.

Ze Slunce fouká

Slunce však své okolí nezaplavuje pouze elektromagnetickým vlněním různých vlnových délek, ale také velkým množstvím nabitých částic (protonů, elektronů, atomových jader), které astronomové nazývají slunečním větrem. Je to koneckonců důsledek termojaderných reakcí probíhajících v nitru hvězdy. Běžný sluneční vítr „vane“ všemi směry od Slunce rychlostí v řádu stovek metrů za vteřinu.

Aktivita Slunce ale rozhodně není stále stejná, což se odráží i v intenzitě slunečního větru. Maxima a minima sluneční činnosti se víceméně periodicky střídají. Nejznámější a nejlépe zmapovaný je zcela jistě jedenáctiletý cyklus, kterého si povšimli již první astronomové pozorující Slunce dalekohledem. Pravidelný nárůst a pokles sluneční aktivity během přibližně jedenácti roků totiž souvisí i s četností slunečních skvrn. V maximu sluneční aktivity jich na povrchu Slunce můžeme napočítat každý den až několik desítek, zatímco v minimu nemusíme spatřit po mnoho týdnů ani jednu jedinou skvrnku.

Do pohybu se dává plazma

Zatímco sluneční skvrny lze bez problémů pozorovat ve viditelném světle, další projevy maxima sluneční aktivity tak snadno nezahlédneme a jsou viditelné pouze ve speciálních dalekohledech v úzkých oblastech elektromagnetického spektra. Jedná se o sluneční erupce, tedy jakési výtrysky sluneční plazmy do okolí Slunce. Erupce se objevují i mimo maximum sluneční aktivity, nedosahují však zpravidla takové mohutnosti. Materiál vyvržený při erupci putuje podél magnetických siločar Slunce, a ty mají tvar smyček. Vznikají tak útvary nazývané protuberance. Mají typický obloukovitý tvar.

Plazma vyvržené při erupci však nezůstává uzavřeno pouze v protuberancích, ale část tohoto materiálu putuje dál sluneční soustavou v podobě zesíleného slunečního větru. Pohybující se nabité částice navíc mají vlastní magnetické pole. Pokud dorazí takový oblak nabitých částic až k planetě Zemi, jsou částice polapeny zemským magnetickým polem a pohybují se podél jeho siločar. Důsledkem jsou tzv. magnetické bouře, při kterých se rozkolísá zemské magnetické pole, a to se pak může uklidňovat po dobu mnoha hodin nebo dokonce i dní. Díky omezené rychlosti slunečního větru následuje magnetická bouře zpravidla až několik desítek hodin po sluneční erupci. S využitím předsunuté hlídky v podobě specializovaných družic je proto možné ji předpovídat předem.

Odvrácená strana Slunce – erupce dokáží potrápit

Jedním z projevů slunečního větru jsou polární záře, které se objevují především v blízkosti magnetických pólů Země. V tomto případě jde bezesporu o zajímavou a půvabnou událost. Interakce slunečního větru s magnetickým polem Země má však i mnohem závažnější důsledky, které úzce souvisí také s energetikou. Klasickým příkladem může být sluneční erupce z 10. dubna 1981, která zachvátila na dva miliony čtverečních kilometrů slunečního povrchu po dobu několika hodin. Energie, která se při této erupci uvolnila, odpovídala přibližně stomiliardovému násobku energie uvolněné při výbuchu hirošimské atomové bomby.

Hlavní proud částic slunečního větru dorazil k Zemi po necelých šedesáti hodinách. Ty nejrychlejší částice se však do kontaktu s naší magnetosférou dostaly dokonce už po jedné hodině a pohybovaly se rychlostí čtyřiceti tisíc kilometrů za vteřinu. Největší pohromou však byly prudké změny magnetického pole Země. V důsledku těchto výkyvů se v elektrických vedeních (stejně jako například i v ropovodech) začaly indukovat tak velké elektrické proudy, že to vedlo k rozsáhlým výpadkům rozvodné sítě v Kanadě.
Podobná situace se objevila také 13. března 1989, kdy v důsledku jedné z největších slunečních erupcí došlo k naprostému kolapsu americké telefonní sítě a byla přerušena dodávka elektrické energie v mnoha státech USA a v Kanadě. Poruchy v ionosféře narušily rádiové vysílání a elektrické proudy se objevily i v podmořských kabelech. Střelky kompasů na lodích plujících v Severním moři se vychýlily oproti očekávanému směru o víc než deset stupňů a polární záře byly pozorovány dokonce i ve zcela neobvyklých zeměpisných šířkách – v Anglii či v Itálii!

Účinky magnetické bouře však byly zpozorovány dokonce již v roce 1859. Tehdy bylo přerušeno telegrafické spojení a i v těch dálkových vedeních, jež nebyla připojena k bateriím, se indukovaly tak velké proudy, že telegrafy začaly naprosto bezproblémově fungovat!

A jaký vliv má taková magnetická bouře na dlouhé kovové konstrukce, které se nevyužívají k rozvodu elektrické energie, např. na ropovody či plynovody? Elektrické proudy, které se v nich generují, urychlují jejich korozi.

Opomenout nesmíme ani vliv slunečního větru na kosmické sondy a družice umístěné na oběžné dráze kolem Země. Ty navíc nechrání ani pozemská atmosféra a jejich citlivá elektronika je na podobné situace obzvlášť náchylná. Zvýšenému riziku jsou vystaveny také posádky meziplanetárních stanic či raketoplánů a především kosmonautů, kteří pracují ve volném kosmickém prostoru. Částice slunečního větru o vysokých energiích totiž skafandry snadno proniknou... Ohroženy jsou také posádky mezikontinentálních výškových letadel, především pak těch, které se pohybují v blízkosti magnetických pólů naší planety.
Je jasné, že s rostoucí závislostí lidské civilizace na elektrické energii, přenosu informací pomocí umělých družic a sofistikovaných počítačových sítích budou dopady podobných projevů zvýšené sluneční činnosti mnohem výraznější.