Слабеењето на штитот - супстанција на супстанцијата
Земјиното магнетно поле е сè уште доволно силно за да не заштити од катастрофата на вселенското време. Но, колку долго? Серија мерења направени со децении на работа покажуваат: Заштитниот штит континуирано губи сила. За да откријат што се случува, истражувачите одат во провинцијата Бранденбург.
Нимегк во близина на Потсдам, во јули. Сонцето шири пријатна топлина, ништо не сугерира дека води битка против земјата високо над нас. Штурците шкрипеат во полето надвор од малото гратче во Бранденбург, силувањето ја чека жетвата, сливите и бозелките се зрели покрај патот. Од далечина, звукот на A9 звучи. Во лесна борова шума, се распаѓа градежен комплекс, кој многу личи на одморалиште на ГДР. Всушност, тука се истражува виталниот заштитен планетарен штит што ја штити Земјата од вселенски неволји: соларни бури и други гранатирања од длабока вселена.
Научниците го мерат магнетното поле на Земјата веќе 85 години, а опсерваторијата Адолф Шмит е прва адреса на Германија во оваа дисциплина. Водечки истражувачки центар е веројатно поспектакуларен. Повеќе висока технологија. Но, овде мерењата се одвиваат во две незабележителни дрвени згради.
Податоците што се снабдуваат од овие касарни се сè поважни; тешко дека има друга станица во светот што е толку прецизно измерена. И резултатите од Нимегк и околу 200 други опсерватории за магнетно поле ширум светот потврдуваат дека првата линија на одбрана на нашата планета ја губи моќта, околу десет проценти од почетокот на мерењата на магнетното поле пред околу 170 години. Најдраматична е ситуацијата во регион што се протега од Јужна Америка преку Атлантикот до Јужна Африка и чие научно име звучи скоро како болест: јужноатлантска аномалија. Земјиното магнетно поле не само што е особено слабо таму, туку се распаѓа и побрзо од глобалната средина. И погодената област расте.
Можеби Земјата штотуку почнува да го менува поларитетот, вели Моника Корте. Повеќе од десет години, геофизичарот раководеше со опсерваторијата во Нимегк, која му припаѓа на Германскиот истражувачки центар за геолошки науки (ГФЗ) во Потсдам. Денес таа е на чело на работната група GFZ „Долгорочни варијации на магнетното поле на Земјата“. Научникот објаснува дека магнетните полови на земјата во просек ги менуваат местата на секои 500.000 години. И последниот пресврт на поларитетот беше пред околу 780 000 години - така што ќе бидеме задоцнети.
Што се случува со нашите столбови и нашиот космички штит? За да дознаат, научниците од германскиот истражувачки центар за геолошки науки во Потсдам возат кон провинцијата Бранденбург, каде ништо не влијае на нивните мерења. „За да се добијат беспрекорни податоци, мора да се исклучат сите полиња на нарушување на мешањето“, вели Корте. Берлин со својот електричен S-Bahn е оддалечен 70 километри. На автомобилите им е дозволено да шијат само на 100 метри од зградите. Двете мерни згради се направени од дрво, секоја врата е прицврстена, секој клинец требаше да се тестира за неговата магнетна безопасност пред да се изгради.
Двете специјални згради се нарекуваат Варијациихаус и Абосолутаус. Персоналот на опсерваторијата оди само во куќата за варијации, каде што мерењата се прават постојано на постојана температура од 17,5 степени, кога тоа е апсолутно потребно. „Тоа е скоро како безбедносната проверка на аеродромот, каде што најмалите метални делови активираат аларм. Ако одите таму со еден куп клучеви или метална тока за ремен, веднаш го гледаме на мерењата “, вели Корте. Дури и температурата на телото на натрапникот јасно би ги фалсификувала резултатите.
Во втората дрвена колиба, Абсолутаус, магнетното поле се мери само еднаш неделно. И до ден-денес со рака со теодолитот, инструмент кој малку личи на уредите што геодетите ги користат на патиштата и градежните парцели. Освен што овој уред не стои на преклопен статив, туку на октогонален мермерен столб висок околу еден метар кој лежи на тешка подлога за темели.
Пред мерењето, Корте треба да ги отвори прозорците кои се свртени кон градот Нимегк. Со мал, вртлив телескоп, таа се насочува кон две карактеристични и широко видливи згради, водената кула и кулата на градската црква на неоготските. Геододатоците за обете се познати на милиметарот, исто како и теодолитот. Вака Корте одредува каде е географскиот север. Потоа, таа го свртува сензорот за магнетно поле на телескопот, еден вид високо чувствителен компас. Сè додека не биде нормално на линиите на магнетното поле што течат овде. Од аголот помеѓу географскиот север и сензорот, тој ја одредува точната насока на магнетното поле во Нимегк.
Корте и нејзините колеги ги споредуваат овие податоци со сериите за мерење од Variationhaus со цел да се пресметаат грешките. Мерните инструменти се добро заштитени во куќата за варијации, но температурните флуктуации или флуктуирачкото ниво на подземните води лесно можат да ги фалсификуваат резултатите.
Во ерата на сателитите за набудување на земјата, ова звучи многу старо - но сателитите можат да го измерат само малиот дел под нив. Само со податоците од околу 200 мерни мерни станици ширум светот, се создава прецизна слика за состојбата на магнетното поле на земјата, што нè штити од космичко бомбардирање.
Едноставно, работи вака: Каде што магнетното поле на Земјата е силно, го отклонува протокот на честички што постојано се влече од сонцето и од длабочините на универзумот кон земјата. „Полнетите честички летаат паралелно со линиите на магнетното поле и се насочени околу земјата“, вели Корте. Поларните региони се исклучок - тука линиите на магнетното поле се појавуваат скоро вертикално од земјата, а на другиот магнетски пол тие водат назад во земјата. Тука честичките можат да навлезат во атмосферата долж линиите на магнетното поле. Таму ги исполнуваат кислородот и азотот и ги стимулираат да светат, слично на флуоресцентна цевка: поларни светла.
Но, повторно и повторно, сонцето исфрла значително повеќе наелектризирани честички од нормалното во вселената во огромни ерупции. Доколку таков масивен фронт на честички ја погоди Земјата, се појавува геомагнетна бура: лошо вселенско време. Тогаш електроните од блискоземниот простор се забрзуваат енормно и создаваат силни електрични полиња на земјата.
Ова може да биде особено опасно за електричната енергија и комуникациските мрежи. Во 1989 година, геомагнетна бура во канадската провинција Квебек го парализираше целото напојување за девет часа. Различни сателити беа надвор од контрола неколку часа. Најнасилната геомагнетна бура позната замина во историјата како настанот Карингтон во 1859 година. Тогаш штетата беше ограничена бидејќи немаше електрични мрежи како што ги познаваме денес. Телеграфската мрежа, 'рбетот на комуникацијата, беше сериозно погодена: јарболите искреа, станиците се запалија, а вработените кои работат на уредите претрпеа електрични удари. Осигурителната компанија „Минхен Ре“ ја проценува економската штета на канадското затемнување од 1989 година на нешто помалку од 1 милијарда евра. Во нашиот многу мрежен свет со појасот на комуникациски сателити, геомагнетската бура од типот Карингтон би чинела 2.000 пати повеќе. Барем една студија на НАСА од 2009 година доаѓа до овој заклучок.
И повеќето експерти се согласуваат дека се повеќе се соочуваме со ефектите на временските услови. Единственото несогласување е во каква форма: дали можеме да очекуваме катастрофи со големи прекини на електричната енергија или ќе остане со спектакуларни северни светла во региони каде никогаш порано не биле видени?
Со цел да одговорат на ова прашање, истражувачите како Моника Корте сакаат подобро да разберат како се менува магнетното поле на Земјата и како се движат половите, овие порти за наелектризирани честички. Колку брзо се свртува земјата? Последниот настан од ваков вид можеше да се случи за само 100 години, објавија италијанските истражувачи минатата година. „Свртувањето на поларитетот вообичаено трае подолго“, вели Корте, „веројатно неколку илјади години. И ова се претпоставува дека ќе резултира во посложена структура со неколку полиња и неколку столбови “.
Она што навистина ме фасцинира од геомагнетизмот е што мерењата тука на површината на земјата можат да се искористат за да се извлечат заклучоци за тоа што се случува на 3000 километри под нашите нозе.
Ретко кој геофизичар сака да се посвети. „За жал, воопшто немаме идеја како функционира пресвртот на поларитетот“, вели колегата на Корте Херман Лир. „Но, ако погледнеме на намалувањето на магнетното поле во јужниот дел на Атлантикот, тогаш тоа е јасен знак дека таму веќе се создава спротивставено поле.“ Лир ретко има прецизен увид во аномалијата на јужниот Атлантик. Тој ја предводи германската канцеларија за проекти за сателитска мисија „Европски рој“ во ГФЗ. Во проектот, трите идентични сателити Алфа, Браво и Чарли го мерат магнетното поле на Земјата - а особено слабата точка над Јужниот Атлантик - поточно од кога било досега.
Од ноември 2013 година, тие кружеа околу земјината топка околу 15 пати на ден, два на надморска височина од 462 километри, третиот кружеше на 510 километри. Во оваа формација тие за прв пат можат да снимаат 3-Д слика на магнетното поле на Земјата. Моника Корте и нејзините колеги во GFZ се надеваат дека триото ќе се здобие со огромна количина на знаење. Првите резултати од рој, објавени во средината на 2014 година, потврдуваат дека магнетното поле на Земјата ја губи моќта во целина. Сепак, податоците исто така покажаа дека магнетното поле може, покрај региони како што е јужноатлантската аномалија, кои значително губат сила, дури и да добијат сила во локалните области - важни информации ако сакаме поточно да предвидиме каде ќе се чувствува вселенското време.
Слабеењето на јужно-атлантската аномалија, на пример, им дава на Бразилците помалку точен GPS сигнал. Бомбардирањето на честички ја полни електрично јоносферата, што ги нарушува сигналите од сателитите на ГПС. За астронаутите на меѓународната вселенска станица ISS, аномалијата на Јужен Атлантик значи огромна дополнителна изложеност на радијација. Во вселената, со доза од 650 микросиверти на ден, тие добиваат 100 пати поголема количина на површината на земјата. Од нив, 200 микросиверти се должат на аномалијата на Јужен Атлантик, низ која летаат шест пати на ден. Долгите летови што минуваат низ регионот се исто така изложени на поголемо ниво на радијација.
За да биде на безбедна страна, Монхам има исклучен специјален модул за комуникација на еден од сателитите Метоп кога ќе се појави аномалијата - има двајца на бродот, а аномалијата веќе однесе една. Другите се уште построги: Вселенскиот телескоп Хабл, на пример, се исклучува целосно во зони со зголемено зрачење.
Силата со која протокот на честички ја погодува земјата е прикажана со графички имплементации на мерењата на магнетното поле на земјата. Всушност, треба да изгледа како оној на бар магнет: На едниот крај, магнетниот северен пол, линиите на полето се појавуваат, опишуваат широка кривина и водат назад во магнетот на другиот крај, јужниот пол. Во принцип, тоа е вака: Додека полинските линии на половите влегуваат и излегуваат скоро вертикално и на тој начин не нудат скоро никаква заштита, на екваторот тие достигнуваат далеку во космосот и го отклонуваат континуираниот оган. Но, од страната свртена кон сонцето, магнетното поле е силно компресирано, додека од ноќната страна се протега далеку во вселената како опашката на кометата.
Сликата што ја имаат научниците за потеклото на ова поле што се врти е многу помалку јасна. Ако ја прашате Моника Корте за овие прашања, инаку прилично воздржаната жена ќе застане во занес. „Она што навистина ме фасцинира во геомагнетизмот е што мерењата тука на површината на земјата овозможуваат да се извлечат заклучоци за тоа што се случува на 3.000 километри под нашите нозе“, вели таа. „Немате директен пристап до тоа. Можеме да испратиме ракети во вселената и да летаме кон Месечината. Но, можеме само да погледнеме во земјата, да дупчиме во неа, на неколку километри. Не стигнувате многу далеку. “Рекордот што го постави тим гео-научници во 1989 година на рускиот полуостров Кола е добар дванаесет километри.
Според општо признаената состојба на истражување, 95 проценти од магнетното поле на Земјата е создадено од геодинамо, како што се нарекува интеракција на метали во јадрото на земјата: Внатрешното јадро, кое е околу 5000 степени Целзиусови, загрева течен метал во надворешното јадро и му овозможува да се крене. Со зголемување на растојанието се лади и повторно тоне. Бидејќи електрично спроводливиот материјал се движи со металот, струи течат - и тие генерираат магнетно поле.
Останатите пет проценти од магнетното поле на Земјата доаѓа од магнетизирани карпи, од движења на спроводлива солена вода во океаните и од магнетни полиња во горната атмосфера создадени од сончевиот ветер.
Главното поле генерирано од геодинамото се менува само многу бавно. Поради тоа големи и брзи флуктуации на интензитетот и насоката на магнетното поле укажуваат на зголемена соларна активност. Таканаречените сончеви бури на Ноќта на вештерките од октомври 2003 година, се чувствуваа и во Нимегк. Насилните флуктуации на мерните инструменти започнаа на 29-ти октомври во раните утрински часови и продолжија до 31-ви октомври попладне. Магнетометрите полудуваа во опсерваториите ширум светот.
Моника Корте гледа надолу за да го разбере магнетното поле. И Ботмер гледа во вселената за да ги разбере опасностите од кои нè штити. Вселенското време е нормално непријатно, но не и премногу загрозувачко: Покрај видливата светлина, сонцето емитува мешавина од УВ и Х-зраци, протони и електрони, како и атоми на хелиум - сончевиот ветер. Заедно со космичките зраци, високоенергетските честички од длабочините на вселената, продира во просторот близу до земјата. Сончевата бура е сосема друга работа. Таа настанува поради сложените магнетни процеси на површината на сонцето, при што нашата централна starвезда нагло кашла огромни количини на материја. „Такво коронално исфрлање на маса одговара на неколку милијарди тони материја или, со други зборови, цела планина Хималаите“, вели Волкер Ботмер.
Сепак, овој високо забрзан облак од материја станува релевантен за нас само ако лета прецизно во правец на Земјата. За среќа, не е толку лесно да се погоди од сонцето: Од нејзина перспектива, нашата планета се појавува исто колку и главата на иглата од десет метри подалеку. Единствениот проблем е: сонцето има неограничен број обиди да не погоди.
Не е прашање дали, само кога такво супер невреме повторно ќе нè погоди.
За експертите за вселенско време едно е сигурно: Настанот Карингтон, најтешкото гранатирање од ваков вид познато за нас, нема да остане изолиран инцидент. „Не е прашање дали, само кога такво супер невреме повторно ќе нè погоди“, вели Ботмер. Единствената услуга за предвидување што одговара на своето име моментално ја нуди Центарот за предвидување на временските услови во северноамериканската метеоролошка организација НОАА. За сателитските оператори како Eumetsat, сепак, дури и тоа не е навистина корисно. Сигурни предупредувања често доаѓаат само кога тимовите за летање во центрите за контрола на сателитите веќе не се во можност да интервенираат, вели менаџерот на летот на Метоп, Ендру Монхам. И сателит не може да се исклучи само поради сомневање. Како и да е, податоците се корисни: во ретроспектива, да се расчистат невообичаените инциденти на сателитите.
Ботмер е запознаен со овој проблем: „Податоците за прогнозата досега доаѓаа од научни сателити кои не се дизајнирани за континуирано набудување на временските услови во вселената.“ Во истражувачкиот проект на ЕУ „Афекти (напредна прогноза за обезбедување комуникации преку вселената), Ботмер го развива заедно со други европски партнери Прототип на систем за рано предупредување во вселенско време. Меѓу другото, треба да обезбеди информации за нови активности на сонцето во рок од неколку минути преку апликација за паметни телефони.
Потребно е многу повеќе за оперативен систем кој работи сигурно деноноќно, вели Ботмер. Не само сателити што треба да бидат изградени специјално за овој систем за предупредување, туку и нови методи на анализа и пресметки на моделите. Глобално важечки стандарди според кои се издаваат предупредувања. И носителите на одлуки кои реагираат на ваквите предупредувања со јасно дефинирани мерки.
Тоа е многу, имајќи предвид дека сончевата бура од силата на настанот Карингтон е многу ретка. А сепак е важно да се биде подготвен, вели Ботмер. „Долготрајниот прекин на електричната енергија во одредени области, секако ќе има драматични последици, во зависност од технологијата на мрежниот систем. Видовте во Фукушима дека понекогаш не можете да ги предвидите сите ризици што можат да се појават “.
Можеби во таков случај дрвена колиба среде никаде во Бранденбург би била едно од најбезбедните места. •