Konec světa 2012 (3. díl): Sežehne nás Slunce?

Pojďme si problém uvést znovu pomocí youtube.com, kde najdeme v současnosti velmi oblíbené, ovšem přespříliš zavádějící a v mnoha ohledech nesprávné video:

Video je zavádějící především v tom, že prezentuje skutečnosti známé staletí, jakoby se jednalo o zcela nové a překvapivé jevy.

V letech 2012-13 se očekává maximum sluneční aktivity v současnosti nastupujícího cyklu s číslem 24. V mnohých vyvolává představa maxima sluneční činnosti obavy. Nejde však o obavy apokalyptického charakteru, jako spíše o možnost ovlivnění kvality života, na niž si zejména západní civilizace až příliš zvykly.

Sluneční aktivita se projevuje mnoha různými jevy. Mezi ně patří snadno pozorovatelné sluneční skvrny, za jejichž vznik je odpovědné silné magnetické pole v povrchových vrstvách slunečního nitra. Tím však projevy slunečního magnetismu nekončí. Pro meziplanetární prostředí jsou důležité sluneční erupce, obří formy elektrických zkratů, ke kterým dochází právě v oblastech komplikovaných magnetických polí ve sluneční atmosféře. Se slunečními erupcemi je obvykle spojeno vyzáření velkého množství energie na ultrafialových, rentgenových i kratších vlnových délkách, ale také výrony nabitých částic, elektronů a protonů, které se poté šíří Sluneční soustavou. Sluneční erupce nejsou nic výjimečného, jejich počet a mohutnost však souvisí s fází slunečního cyklu. Je-li Slunce v minimu své aktivity, pozorujeme převážně slabé erupce v počtu několika málo do týdne. V maximu sluneční aktivity jsou naopak mohutnější erupce na denním pořádku. Tehdy je meziplanetární prostor zaplavován vyvrženými částicemi - plazmovými oblaky.

Neustálý proud částic od Slunce, tzv. sluneční vítr, stejně jako nepravidelné události ve formě cestujících plazmových oblaků, jsou od zemského povrchu odkláněny více či méně zemskou magnetosférou. Magnetosféra proti slunečnímu větru nestojí jako pevná zeď, ale chová se spíše jako pružná blána (toto přirovnání je značně nepřesné!). Je-li proud slunečních částic silnější, magnetosféra se smrští. Protože tvarem připomíná magnetické pole dipólového magnetu, existující v ní místa, tzv. polární kaspy, kde je toto pole téměř radiální a částice slunečního větru zde pronikají až do zemské atmosféry. Právě zde můžeme pozorovat tzv. polární záře, důsledek srážkové excitace atomů v atmosféře s přilétajícími částicemi. Má-li magnetosféra menší objem v důsledku většího tlaku slunečního větru, mohou částice pronikat do atmosféry i blíže k rovníku. Přesně tak se stěhuje i pás polárních září, tzv. aurorální ovál.

Rychlé změny intenzity slunečního větru se přenášejí na elastickou magnetosféru, což vede k časovým změnám celkového zemského magnetického pole. Člověk tyto změny běžně nezaregistruje. Z praxe však víme, že položíme-li vodivý materiál do časově proměnného magnetického pole, bude se v tomto vodiči indukovat elektrický proud. To je problém zejména pro dálková vedení elektrického proudu a ropovody nebo plynovody. Elektrické proudy indukované zvýšenou sluneční aktivitou mohou dosáhnout mnohonásobku obvyklých hodnot, což může vést k výpadku podstatné části energetické soustavy (tzv. black-out). Nejznámější událostí tohoto charakteru se stal rozpad energetické sítě v Kanadě 13. března 1989, kdy se v důsledku indukovaných elektrických proudů ve vedení vysokého napětí roztavila vinutí koncových transformátorů a přetížená síť zkolabovala. Opravy trvaly několik dní a stály přes 20 milionů kanadských dolarů.

Změny v ionizaci vysokých vrstev atmosféry jsou zodpovědné za výpadky elektromagnetického (rádiového) přenosu dat. Tedy v období, kdy je zemské magnetické pole porušené, dochází k výpadkům a rušení rádiové komunikace na dlouhé vzdálenosti. Satelitní navigace ztrácí svoji metrovou přesnost (ale stále vás bude schopna správně vést při cestě vozidlem), mohou být rušeny dálkově ovládané přístroje, jakými jsou např. garážová vrata. Ve známé historii byly tyto události popsány v jednotkách případů. Nebyl prokázán žádný vliv sluneční aktivity na běžné domácí spotřebiče ani elektroniku nebo například elektronické implantáty různých typů včetně kardiostimulátoru.

Pod ochranou magnetosférického deštníku se tedy nemáme čeho bát. Samotná skutečnost, že život na Zemi existuje s neustále proměnnou sluneční aktivitou již přibližně 3.5 miliard let, by měla být dostatečným "lékem" proti panice.

Přirozeně tedy vzniká otázka, jak je to s magnetickým polem Země a tím štítem, který nás před nebezpečnými slunečními částicemi chrání. Internetem kolují dokonce zprávy, že v roce 2012 má dojít k přepólování zemského magnetického pole. Vědci jsou přesvědčeni, že takové zprávy nejsou podloženy žádnými fakty. Z minulosti máme z orientace krystalků feromagnetických minerálů velmi přesné informace o změnách směru a intenzity geomagnetického pole. Víme tedy, že geomagnetické pole se přepólovává značně nepravidelně v průměru jednou za dvě stě milionů let. Samotný proces změny orientace geomagnetického pole trvá několik desítek až stovek tisíc let typicky s pomalým rozpadem pole staré orientace následovaným rychlým nárůstem pole orientace nové.

Geofyzikové pozorují v moderní době pomalý pokles intenzity geomagnetického pole o 10 až 15 procent za posledních 150 let. Ve srovnání s intenzitou pole před 2000 lety poklesla jeho intenzita o 35 %. Z hlediska historických záznamů nejde o nic anomálního. Vycházíme-li ze změřených údajů, předpovídají modely zemského magnetického pole jeho přepólování někdy mezi roky 3000 a 4000. Téměř jistě ne v roce 2012.

Podle všeho by se ani tentokrát apokalypsa nekonala. Jde o procesy velmi pomalé, kterým se živé organismy mají spoustu času přizpůsobit. I předkové moderního člověka prokazatelně přežili několik přepólování geomagnetického pole, jako poslední zřejmě druh homo erectus. Vědci dokonce předpokládají, že v atmosféře bez ochrany magnetosféry by srážkami s částicemi slunečního větru vznikly plošné elektrické proudy, jež by vedly ke vzniku jakéhosi náhradního magnetického pole, které by zabraňovalo dalšímu pronikání částic hlouběji do atmosféry. Nesmíme také zapomínat, že samotná zemská atmosféra funguje jako radiační stínění s ekvivalentem 10 metrů vody, což je vrstva, která spolehlivě stíní vyhořelé články přechodně uložené v jaderných elektrárnách. Z toho vyplývá že drtivá většina nabitých částic by byla v atmosféře pohlcena i bez magnetosférické ochrany.

Ve zcela jiné situaci jsou lidé a přístroje mimo zemskou atmosféru i magnetosféru. Astronauté na cestě k Měsíci nebo Marsu by byli přímo ohroženi na životě, kdyby se jejich kosmická loď potkala s plazmovým oblakem vyvrženým při sluneční erupci. Obdržená radiační dávka by byla srovnatelná s dávkou, kterou obdrželi likvidátoři v Černobylu bezprostředně po výbuchu reaktoru. Nebezpečnou dávku by zřejmě obdrželi i astronauti vyskytující se na nízké oběžné dráze Země, např. na Mezinárodní kosmické stanici (ISS).

Velký vliv má sluneční aktivita na kosmické družice. Přilétající částice způsobují degradaci slunečních panelů, často jediného zdroje elektrické energie. Vysokorychlostní částice ovlivňují přenos informací v tenkých vodičích počítačových sběrnic a v polovodičích počítačových čipů, což může vést k chybnému vyhodnocení nebo provedení kritického povelu. V běžné terminologii bychom řekli, že palubní software může havarovat nebo palubní počítač zamrznout. Na kosmických družicích však může být restart palubní elektroniky problémem. Ojedinělé ztráty kosmických družic v důsledku zvýšené sluneční aktivity jsou z historie známy. Tyto události se však počítají v jednotkách, což vzhledem k počtu fungujících satelitů není velké číslo.

Předpovědět úroveň sluneční aktivity je velmi složité. Jak bude vypadat následující sluneční maximum, je též nejisté. Přesnost předpovědí aktivity Slunce komplikuje skutečnost, že máme jen velmi malou zásobu pozorovacích dat do minulosti (sluneční aktivita se začala systematicky měřit pomocí počítání slunečních skvrn se teprve v 17. století a z pozorování z dřívějška se o ní podařilo získat jen kusé informace na několik desítek let dříve). Nepřímé indicie o úrovni sluneční aktivity máme ze zastoupení radioaktivních prvků ve vrtech z antarktického ledovce přibližně 11 tisíc let do minulosti a několik izolovaných vzorků v geologických sedimentech z dob před 240 miliony lety. Všechny indicie, které máme, naznačují, že sluneční aktivita se zcela změní každých jedenáct let. Skutečností ovšem je, že Slunce nežije podle hodinek a kolísání aktivity není přesně ohraničené - sluneční aktivita může mít patřičnou změnu v rozmezí 7-14 let, průměrně ovšem těch 11 let. Následující maximum má tedy nastat skutečně mezi lety 2012-2013, ovšem jaké bude, lze říci jen těžko. V současnosti převažuje názor, že 24. cyklus bude slabší než cyklus předchozí, což je značný posun od předpovědí prezentovaných ještě před dvěma roky. Tehdy naopak panovalo přesvědčení, že nás čeká cyklus velmi aktivní. Ještě ne zcela dávno byly časté i odhady, že Slunce usíná do dlouhodobého minima, ne nepodobnému minimu Maunderovu (1638-1715), s nímž by zřejmě přišlo období klimatického ochlazení.

Sice později než se očekávalo, ale aktivita Slunce pomalu narůstá. V následujících měsících by teď měla výrazně rychle stoupat, což je ovšem opět velmi běžnou záležitostí (nárůst aktivity bývá mnohem strmější, než její pokles). Astronomové se na následující maximum dokonce velmi těší, neboť jej poprvé budou moci sledovat kromě družice SOHO i nové družice SDO a STEREO.

Kromě 11letého slunečního cyklu jsou ve sluneční aktivitě pozorovány i další periody, pro mnohé z nich nemají vědci vůbec žádné vysvětlení. Ovšem i maxima těchto větších cyklů nepřinesla v minulosti žádné katastrofické scénáře.

Čeká nás s příštím maximem sluneční aktivity konec světa? Podle všech indicií, které máme k dispozici, se nic zvláštního nestane. Lidstvo je od posledního maxima mnohem více závislé na technice, jejíž běh je zase do určitě míry ovlivněn sluneční aktivitou. Takže severské země budou možná několik desítek hodin bez elektrického proudu, dojde-li ke kolapsu energetické sítě v důsledku indukovaných proudů. V době maxima bude obtížnější udržet současný trend satelitní komunikace. Stroje, kriticky závislé na velmi přesné znalosti polohy ze systému GPS, se možná budou muset na pár hodin zastavit. Zřejmě bude odkloněno několik letů překonávajících polární oblasti, protože kvůli porušené ionosféře s nimi nebude možné udržet po celou dobu letu rádiové spojení. Některé z družic utrpí výpadky, některé se možná po kritické chybě navždy odmlčí.

Pro nás pozemšťany to ovšem znamená jiný přístup - při současné technické vyspělosti si můžeme prakticky vyzkoušet vliv sluneční aktivity lépe než při minulém slunečním maximu a učinit případná opatření na další maxima do budoucna tak, abychom mohli techniku dále rozvíjet a nehledět při tom na rizika spojena s aktivitou Slunce. I když, přiznejme si - nikdy se tomu úplně neubráníme.

Abychom ale odpověděli na otázku v titulku: Slunce nás v blízké době nesežehne. To neznamená, že k tomu v budoucnosti nedojde. Slunce jako každá jiná hvězda prochází nukleárním vývojem, spaluje vodík na hélium. Jak bude vodíku ubývat, bude se Slunce rozpínat až pohltí všechny vnitřní planety. Osud Země jako tělesa je stále lehce nejistý, nejpřesnější dnešní modely však předpokládají, že ani ona svému pohlcení rozpínajícím se Sluncem neujde. K tomu ale dojde až za 7.5 miliardy let. Dávno předtím, bude Země neobyvatelná. Působením vzrůstajícího výkonu Slunce přeroste skleníkový efekt zemské atmosféry do gigantických rozměrů, až se vypaří jak povrchová voda, tak pozemské oceány. Ani to ale nečekejme zítra. Povrchová voda by měla zmizet za 1.1 miliardy let a oceány za 3.5 miliardy. Je tedy téměř jisté, že Slunce Zemi sežehne. V prosinci 2012 to ale téměř jistě nebude.

Apokalypsa podle Emmericha

Pakliže jste měli možnost navštívit kinosál plný diváků dychtících po efektním zobrazení apokalypsy Rolandem Emmerichem ve snímku 2012 a strávili jste tam ty dvě a půl hodiny s praženou kukuřicí či brambůrkami, zapomeňte na to, čeho jste byli na plátně svědky. Film sice nabízí úchvatné efekty od erupce Yelowstoneského národního parku po potopu Himálají dechberoucími vlnami, ale samotný základ filmu je naprostý nesmysl. Emmerich (či scénáristé filmu) postavil apokalypsu na výrazné sluneční erupci, při níž je uvolněno množství nebezpečně mutujících neutrin, která následně rozehřívají zemský plášť a prostřednictvím geologických jevů ničí vše živé. Problém je, že už základní premisa filmu naprosto neodpovídá realitě. Neutrina jsou zvláštní částice bez elektrického náboje, která téměř nereagují s normální látkou. Učeně bychom řekli, že neutrinové reakce mají malý účinný průřez. Jejich neochota reagovat je tak vysoká, že v těle člověka se průměrně zachytí pouhá dvě neutrina za celý lidský život, přičemž jen lidskou dlaní jich bez jakékoli interakce proletí 6000 miliard exemplářů za sekundu. Je tudíž nepravděpodobné, že by částice tohoto typu mohly způsobit ohřátí zemského pláště a přinést apokalypsu takových rozměrů, jak je předkládáno scénáristy filmu 2012.

Autory tohoto článku jsou Michal Švanda a Petr Horálek.