Solstormar, rymdväder och norrsken

En ny stor solfläck, som fått det klingande namnet AR1429, har bildats under helgen, rapporterar sajten SpaceWeather.com. Fläckens kanter sprakar av flarer, och under måndagsmorgonen exploderade den i en klass X1-eruption och fyrade av ett korona­utkast. Det heta plasmat från solen väntas nå jorden inom de närmaste dagarna och kan sätta i gång en geomagnetisk storm. Kommer elnätet att stå pall? Får vi se praktfulla norrsken ända ner i Svealand?

– Efter en tids lugn har solaktiviteten åter ökat, säger Henrik Lundstedt, solforskare på Institutet för rymdfysik i Lund. Om ett år, våren 2013, nås maximum i solfläckscykeln och vi kan vänta oss ännu mer solstormar och bråkigt rymdväder.

Vad är egentligen en solstorm? Och vad är en flare? Och koronautkast?

– Med en solstorm menar jag antingen en ”flare”, en intensiv höjning av den elektromagnetiska strålningen, eller ett koronautkast, på engelska CME – coronal mass ejection. Vid en CME avfyras ett moln av plasma ut i rymden från solen. Båda har att göra med magnetiska utbrott i solen.

Vad händer om plasmat träffar jorden?

– Då stöter det på och deformerar det jordmagnetiska fältet. De laddade partiklarna, protoner och elektroner, avlänkas av fältet och följer fältlinjerna. Partiklarna når bara jorden vid polerna, där de ger upphov till starka polarsken. Men en solstorm kan ställa till med en hel del samhällsproblem. Störningar i det jordmagnetiska fältet kan inducera starka strömmar i ledningsnät och slå ut elförsörjning och järnvägens signalsystem. De laddade partiklarna och strålningen kan också slå ut flygets radiokommunikation, mobiltelefoni, satelliter (solpanelerna tar stryk av strålningen) och gps-nätet. Och för astronauter i omloppsbana är det definitivt inte bra att utsättas för kraftig strålning.

– I januari 2012 hade vi två solstormar. Den 23 januari skedde en CME, men plasmat bara snuddade jorden. Fyra dagar senare skedde en ny, men det missade helt.

Vad går solforskningen ut på?

– Dels försöker vi förstå solens processer för att kunna förutsäga när en solstorm ska inträffa genom studier av solytan och dess magnetiska egenskaper, dels beräkna hur lång tid det sedan tar för den elektromagnetiska strålningen (minuter) och plasmamolnet (15 timmar till några dagar) att komma fram.

Hur följer ni solen?

– Solobservations­satelliter har det funnits många genom åren. Ryska prober var först att mäta solvinden 1959, och OSO-7 satelliten observerade för första gången en CME 14 dec 1971. Solar Dynamics Observatory (SDO), min absoluta favorit, har lärt oss otroligt mycket nytt om flares och CME,

– Vi har nog egentligen inte riktigt utsatts för någon verkligt kraftig solstorm under den korta tid vi studerat solen i ett högtekniskt samhälle.

– Under januarisolstormen i år fick vi kraftiga protonhändelser och flygrutter fick ändras, men även under den så kallade Halloween-händelsen i oktober 2003, då vi hade elavbrott i Malmö, förskonades vi från effekter på satelliter, gps, radiokommunikation och så vidare. Men förmodligen inträffade en riktigt kraftig solstorm 14–15 maj 1921, då en telegrafstation i Karlstad brann upp.

Fram till 1600-talets början var det den katolska kyrkans världsbild som gällde i Europa. Den byggde på Aristoteles filosofi, som hävdade att i de himmelska sfärerna rådde gudomlig harmoni och oföränderlighet.

Men när Galileo Galilei hösten 1609 riktade sitt nybyggda teleskop mot himlen fann han en rad indicier på att denna beskrivning inte stämde. Han såg månar runt Jupiter, berg på månen och fläckar på solen. Detta var otänkbart, enligt kyrkans doktriner. Solen var enligt dogmerna perfekt.

Egentligen är det märkligt att man inte lagt märke till solfläckarna tidigare. I Europa, vill säga, för i Kina hade man observerat fläckarna ända sedan Shang-dynastin 1500–1050 f Kr.

Under 1800-talets första del började den tyske astronomen Heinrich Schwabe på allvar studera solfläckarna. Egentligen sökte han efter den hypotetiska planeten Vulkanus. Vid den här tiden hade man upptäckt att Merkurius inte betedde sig som den borde i sin bana, vilket man trodde berodde på störningar från en inre, oupptäckt planet. Schwabe tänkte sig att han skulle kunna se Vulkanus som en mörk prick mot solen, och kom därför att noga studera solytan. Det var han som först upptäckte att mängden solfläckar varierar i elvaårsperioder.

När den engelske astronomen Richard Carrington observerade solen den 1 september 1859 såg han ett kraftigt ljus, en så kallad flare, vid en stor solfläck. Nästa dag uppstod en kraftig geomagnetisk storm. Det sprakade gnistor runt masterna på skepp ute på haven, och kompasserna löpte amok och snurrade runt. Telegrafledningar världen över blev strömförande, och på vissa stationer tog till och med telegrafremsorna eld. När natten föll lystes himlen upp av norrsken långt ner i Europa.

Carrington insåg att solfläckarna på något sätt var inblandade i förändringar i jordens magnetfält. Tydligen var de också orsaken till norrskenet, det mest spektakulära och mystiska av alla naturfenomen.

Redan i Bibeln finns referenser till norrsken (i Första Mosebok 15:17, Jeremia 1:13 och Hesekiel 1:1–28). Från Kina finns regelbundna rapporter om norrsken från 687 f Kr, och det berättas att kejsar Tiberius år 37 skickade ut en hel romersk legion för att släcka vad man trodde vara en skogsbrand. ­Romarna myntade namnet aurora borealis – den nordliga morgonrodnaden – för norrsken.

1886 formulerade den norske fysikern Kristian Birkeland den första kompletta teorin om norrskenet. (Birkeland är annars mest känd för Birkeland–Eyde-processen för tillverkning av konstgödsel med hjälp av elektricitet – Norgesalpeter.) Det handlar om att laddade partiklar, främst elektroner, fastnar i det jordmagnetiska fältet och följer fältlinjerna ner i atmosfären. Där kolliderar de med kväve- och syreatomer, som exciteras och avger ljuskvanta när de faller tillbaka till grundnivån.

Färgen bestäms av vilka gaser partiklarna kolliderar med och hur högt upp i atmosfären kollisionerna inträffar. Över 150 km blir det rött sken, 120–150 km gulgrönt sken och under 120 km blålila sken.

De geomagnetiska stormarna i januari 2012 gav upphov till starka norrsken som fotograferades av astronauten Don Petit från internationella rymdstationen ISS.

– Fantastiskt! Det är som att flyga rakt igenom en neonskylt, sa Petit. Hans film kan ses på science.nasa.gov eller Youtube. Sök på Don Petit. Eller genom att klicka här.