Krachtige uitbarstingen vanaf de zon kunnen neerslaan op aarde. Dat gebeurt vaak – en het stelt lang niet zoveel voor als sommige krantenkoppen suggereren.
Op 6 januari barstte een krachtige steekvlam uit vanaf de oppervlakte van de zon. Het was de eerste zonnevlam sinds een maand of twee van klasse X. Op de intensiteitsschaal van zonnevlammen staan vlammen van die klasse het hoogst gerangschikt. Enkele dagen later volgden nog twee zonnevlammen van diezelfde klasse. Ze zorgden voor een duidelijke piek in de zonneactiviteit – en op aarde veroorzaakten ze zenuwachtig gespeculeer. Zouden die zonnevlammen gevaarlijk kunnen zijn?
Fysici en andere wetenschappers die zich met ruimteweer bezighouden waarschuwen dat zonnevlammen inderdaad een impact kunnen hebben op ons moderne leven. Ze kunnen stroomnetten beschadigen. Bovendien kunnen ze de stralingsblootstelling verhogen van mensen in de ruimte of in vliegtuigen op grote hoogte. Maar dan nog is het risico dat we werkelijk schade ondervinden van guur ruimteweer veel kleiner dan wat de verslaggeving in de media vaak suggereert.
We hoeven ons lang niet altijd zorgen te maken als onze ster weer eens een opstoot heeft in onze richting. Enige context helpt om te weten wanneer zich wel en niet een probleem kan stellen.
Zonnevlammen roeren zich in de hete plasmasoep van de zon wanneer geladen deeltjes op elkaar inbeuken. Zo vormen zich intense magneetvelden die in elkaar verstrengeld kunnen geraken. Als die velden dan ineens verschuiven komt een enorme hoeveelheid energie vrij.
Zulke zonne-uitbarstingen zijn immens krachtig – en al helemaal als ze van de X-klasse zijn. Een van de krachtigste zonnevlammen die ooit is waargenomen ontstond tijdens het Carrington Event in 1859. Bij de uitbarsting kwam evenveel energie vrij als wanneer je 10 miljard megaton TNT zou laten exploderen. Denk aan de notoire Tsar Bomba, het krachtigste kernwapen dat ooit tot ontploffing is gebracht, en vermenigvuldig die kracht met een paar miljard. Dan kom je in de buurt van het Carrington Event.
Bij de uitbarsting kwam evenveel energie vrij als wanneer je 10 miljard megaton TNT zou laten exploderen
De meeste zonne-uitbarstingen zijn lang niet zo hevig als die in 1859. Maar ze kunnen alsnog plasmagolven de ruimte insturen die groot genoeg zijn om de aarde volledig te omvatten. Zulke coronale massa-ejecties kunnen wel degelijk onze planeet treffen. En wanneer dat gebeurt, sturen ze onze moderne elektronica serieus in de war. Alleen is de kans klein dat je daar werkelijk effect van ondervindt.
Een nieuwe dag, een nieuwe zonnevlam
Het is niet moeilijk om te voorspellen wanneer je bange berichten kunt verwachten over ruimteweer. Ze zijn namelijk gelinkt aan de zonneactiviteit zelf, en die volgt ruwweg een cyclus van elf jaar. Tijdens zo’n zonnecyclus kan onze ster twee staten aannemen: het zonneminimum en het zonnemaximum. Zonnevlammen komen vooral in die laatste fase voor.
Momenteel is de zon iets meer dan twee jaar verwijderd van een zonnemaximum. De activiteit is dus vrij hoog, en dat zal de komende paar jaar zo blijven.
‘Ik hoef je er dus niet meer van te overtuigen dat we niet tegen de apocalyps aankijken’, zegt Erika Palmerio, die als fysicus werkzaam is bij het Amerikaanse zonneonderzoeksbureau Predictive Science. ‘De zonneactiviteit is momenteel aan het stijgen, en dat ligt precies binnen de lijn der verwachtingen.’
Het is niet zo abnormaal dat er zonnevlammen van de X-klasse voorkomen, ook al zijn ze dan zo indrukwekkend. Volgens Palmerio kunnen we tijdens een doorsnee zonnecyclus zo’n tweehonderd zonnevlammen van die categorie zien. En ze komen vaker voor naarmate de cyclus zijn maximum nadert. Statistisch gezien is het goed mogelijk dat in 2023 alleen al meer dan twaalf stevige zonnevlammen zullen uitbarsten.
‘De zonneactiviteit is momenteel aan het stijgen, en dat ligt precies binnen de lijn der verwachtingen’
Wat je niet mag vergeten wanneer je straks in de kranten over een nieuwe zonnevlam leest: zonnevlammen van de klasse X zijn weliswaar de meest intense, maar binnen die klasse zijn er gigantische verschillen. Sommige experts duiden de zonnevlam tijdens het Carrington Event aan als een X40. De zonnevlam van begin januari blijft ergens steken tussen X1 en X2.
De realistische gevaren
Kort gezegd: zelfs de heftigste zonne-uitbarstingen van de laatste generaties hadden relatief weinig effect.
Dat komt deels doordat ruimteweer doorgaans totaal geen invloed heeft op onze telefoons, laptops en andere dagdagelijkse toestellen. ‘Ik kan me met de beste wil geen elektronisch toestel voorstellen dat commercieel beschikbaar is en waarop ruimteweer een impact zou hebben’, zegt Sean Elvidge, die aan de University of Birmingham de leiding heeft over onderzoek naar de ruimteomgeving.
Coronale massa-ejecties kunnen wel risico’s inhouden voor stroomnetten. Ze interageren met het aardmagnetisch veld en jagen daardoor elektrische stroom over en door het aardoppervlak. Dat kan uren aanhouden.
Bij een stevige zonnestorm kunnen onbeschermde spanningsomvormers bij stroomnetten zwaar beschadigd raken en uitvallen. De netcapaciteit zakt, herstellingswerken kunnen uren aanslepen en veel geld kosten. ‘Maar zulke toestanden komen alleen voor bij uitzonderlijk lange kabels en pijpleidingen’, zegt Elvidge. ‘Het zal dus niet in jouw woning voorvallen.’
Er is wel één manier waarop een elektronisch toestel effect kan ondervinden van een zonnestorm. Er bestaat een minieme kans dat je toestel geraakt wordt door een enkel zonnedeeltje dat ook nog eens bijzonder zwaar geladen is. Wetenschappers hebben het over een single-event upset. ‘In theorie kan het gebeuren dat je aan je computer zit te werken en dat die het plots begeeft wanneer zo’n deeltje ertegenaan botst’, zegt Palmerio. ‘Maar de kans dat dat gebeurt is belachelijk laag.’
'In theorie kan het gebeuren dat je aan je computer zit te werken en dat die het plots begeeft wanneer zo’n deeltje ertegenaan botst’
Zulke single-event upsets komen vaker voor op hogere breedtegraden. Bij zonnestormen hebben geladen deeltjes de neiging om zich rond de polen van de aarde op te hopen, omdat het aardmagnetisch veld daar het sterkst is. Ze worden ook waarschijnlijker op grotere hoogtes, waar de ijlere lucht minder bescherming biedt tegen inkomende deeltjes.
Dat verklaart waarom vliegen je blootstelling aan straling verhoogt en waarom piloten bij intercontinentale vluchten tijdens zware zonnestormen de poolregio’s vermijden. De angst dat een vliegtuig pardoes uit de lucht zou vallen is volledig gestoeld op zulke single-upset events. ‘Ik begrijp de piloten wel’, zegt Elvidge. ‘Ze weten dat hun toestel niet gaat crashen, maar ze zien wel tweeduizend alarmlampjes in de cockpit knipperen. Dan wordt het toch een behoorlijk nerveuze boel.’
Hoe dan ook vormt de mogelijke schade aan stroomnetten het meest reële gevaar. Het is die dreiging die ruimteweersvoorspellingen belangrijk maakt.
Vooruitkijken
Bij ruimteweersvoorspellingen moet vooral het onderscheid duidelijk zijn tussen zonnevlammen en coronale massa-ejecties. Kort gezegd: als zonnevlammen de vuurflitsen zijn die je ziet bij het afvuren van een geweer, dan zijn coronale massa-ejecties de kogels. De röntgen- en extreme uv-straling van zonnevlammen bereiken de aarde aan bijna-lichtsnelheid. Tegen de tijd dat we ze waarnemen zijn onze radiosignalen en satellietnavigatiesystemen al verstoord.
‘We kunnen niet voorspellen wanneer een zonnevlam zal uitbarsten’, zegt Palmerio. Experts kunnen wel een berekende gok wagen door actieve gebieden op het oppervlak van de zon – waar magneetvelden verstoord worden – nauwgezet in de gaten te houden. ‘Er is heel wat onderzoek aan de gang. Wetenschappers zijn bijvoorbeeld aan het nagaan of ze kleine kenmerken kunnen aanduiden op de zon die wijzen op latere zonnevlammen.’
Coronale massa-ejecties zijn makkelijker te voorspellen. Ze beginnen bijna altijd met een uitzonderlijk sterke vlam. Ze reizen ook veel trager door de ruimte dan zonnevlammen. Waar zonnevlammen er 8 minuten over doen om de aarde te bereiken, hebben coronale massa-ejecties daar drie dagen voor nodig. Bovendien kunnen sommige satellieten de signalen van een massa-ejectie oppikken en doorgeven hoe krachtig ze is voordat ze over de stroomnetten walst.
Een grote onbekende in ruimteweersvoorspellingen is wanneer het volgende ‘grote evenement’ zich zal voordoen
Het Amerikaanse National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) beschikt over zulke satellieten. ‘We werken nauw samen met netbeheerders om de impact van een massa-ejectie te matigen’, zegt Rob Steenburgh, die bij het agentschap aan het hoofd staat van de afdeling ruimteweersvoorspellingen. ‘We laten het hun steeds weten wanneer we denken dat er een massa-ejectie zit aan te komen.’ Netbeheerders kunnen dan tijdelijk hun output verminderen of meer back-upsystemen inschakelen.
Is er dan geen enkel gevaar waarvoor we op onze hoede moeten zijn? Toch wel. Een grote onbekende in ruimteweersvoorspellingen is wanneer het volgende ‘grote evenement’ zich zal voordoen. Een zonnevlam zoals tijdens het Carrington Event, of een storm die zelfs nog honderd keer krachtiger is.
Een uitbarsting zoals tijdens het Carrington Event gebeurt naar schatting een keer in de honderd jaar, zegt Elvidge. Een storm die nog vele grootteordes sterker is, zou dan grofweg een keer om de duizend jaar voorkomen.
Vorig jaar vonden onderzoekers in de jaarringen van prehistorische bomen bewijs voor gigantische stralingspieken die mogelijk veroorzaakt zijn door zonnestormen. Zulke zogeheten Miyake Events zouden in de loop van een paar millennia meerdere keren zijn voorgekomen. Vandaag zouden ze flinke storingen kunnen veroorzaken bij stroomnetten en satellieten.
‘Ik ben dagelijks bezig met zonnevlammen en -stormen, en maak me veel meer zorgen over bosbranden, orkanen en extreem weer op aarde’, zegt Palmerio. ‘Bij elke nieuwe zonnecyclus lijken we de vorige weer te zijn vergeten. In de vorige cyclus, van 1996 tot 2008, hebben we enkele zeer sterke zonnevlammen waargenomen. Wie herinnert zich die nog? We moeten zonnevlammen blijven monitoren, en we moeten voorbereid zijn. Maar ik zou er mijn slaap niet voor laten.’
Dit artikel verscheen eerder in de gratis proefversie van de nieuwsbrief Eos Sterrenstof. Benieuwd naar meer? Schrijf je hieronder in.
