En kväll helt nyligen glödde mitt Facebookflöde i diverse gulgröna och violetta nyanser. Då visade det sig att det var norrsken där ute. Jag gick de facto ut och kollade, och jo, Aurora borealis praktfulla himmelsgardiner fladdrade där över skyn ovanför Esbo.
Solens ökade aktivitet innebär chansen att vi ska få njuta av mer praktfulla polarsken (norrsken), men det betyder också trubbel bland annat för satelliterna som kretsar kring jorden. Elon Musks SpaceX förlorade den 3 februari inte mindre än fyrtio internetsatelliter när en geomagnetisk storm från solen slog till.
Nå, Elon Musk har råd att förlora tjugofem miljoner dollar här och där, men också vi som inte har aktier i SpaceX har nog också ett och annat på spel här. Vem som helst som använder moderna kommunikationer eller, tja, i princip vad som helst som går med elektricitet, kan plötsligt finna sig själv i mörkret om solen får för sig att ryta till riktigt rejält. Det har hänt förr.
Veckans Kvanthopp handlar om det händelserika livet under den temperamentsfulla men härliga, fast stundvis farliga solen.
Supersolstormen 1859
Det var en mörk och stormig natt i september 1859. Det stormade faktiskt, men den stormen ägde i princip inte rum här på jorden, utan i rymden. Det var en solstorm.
Händelsen är känd under flera olika namn. 1859 års geomagnetiska storm eller Supersolstormen 1859, eller Carrington Event. Det handlade alltså om en stark geomagnetisk storm som inträffade i september 1859 under solcykel 10 (solfläckscyklerna har observerats sedan 1700-talet, vi är just nu inne i cykel nummer 25).
När solens magnetiska aktivitet är stark, vilket den tenderar att vara framför allt när solfläcksaktiviteten är hög, då kastar solen ofta ur sig så kallade solfacklor och/eller koronamassutkastningar. Det handlar då om massiva skurar med partiklar som slungas ut från solen när de magnetiska slingorna som tränger igenom solens yta vrider sig och brister, som ett enormt gummiband som går av. Snapp! Det här skapar massiva explosioner på solens yta.
Alla sådana här utbrott märks inte nödvändigtvis ens av här på jorden, särskilt de som inte är riktade åt jordens håll. Men 1859 års utbrott var uttryckligen riktat hitåt, och den gången fick solen in en riktig fullträff. Knockout, kunde man säga.
Explosionen som inträffade på solen den gången ägde alltså rum en tidig septembermorgon 1859 brittisk tid. Den observerades av två brittiska astronomer på var sitt håll, Richard Carrington och Richard Hodgson.
Amatörastronomen Richard Carrington var precis i färd med att inleda dagens observationer av solen i det privata observatoriet på hans lantgård utanför London. Efter att ha vevat upp kupolens slutardörrar riktade han sitt mässingsteleskop mot solen och började skissa det han såg: ett kluster av enorma mörka fläckar, som fräknar på solens yta.
Plötsligt såg Carrington vad han beskrev som "två fläckar av intensivt starkt och vitt ljus" som flammade upp från solfläckarna. Fem minuter senare försvann eldkloten, men skottet var hur som helst avfyrat. Inom några timmar skulle skottsalvans effekter märkas över hela världen.
Den stora solen mot den lilla jorden
Här är det viktigt att minnas exakt hur små och utsatta vi här på jorden är i förhållande till vår kära stjärna. Solen är, kort sagt, enorm. Mer än 99,8 procent av hela solsystemets massa sitter i solen. Solens massa motsvarar mer än 330 000 jordklot. Så även om solen ligger på 150 miljoner kilometers avstånd från oss, svider det i skinnet hos oss här på jorden om solen får för sig att ge oss ett kok stryk.
Den natten i september 1859 då Carrington-solstormen nådde jorden började telegraferna bete sig konstigt. E.W. Culgan, chefen för en telegrafstation i Pittsburgh i USA, rapporterade att telegrafledningarna med ens överbelastades av en så kraftig ström att telegrafens platinakontakter hotade smälta och skurar av gnistor slog ut ur kretsarna.
I Washington, D.C. blev telegrafoperatören Frederick W. Royce allvarligt skadad när en elektrisk båge sköt ut från en jordledning till hans panna. Vissa telegrafstationer rapporterade också att kraftiga överspänningar fick telegrafpapper att fatta eld.
Själva atmosfären var så laddad av stormen att telegrafisterna gjorde en smått otrolig upptäckt: de kunde koppla ur sina batterier och fortsätta sända meddelanden utan någon extern strömkälla, med blotta laddningen i luften.
Informationssamhällets startskott
Telegrafen hade först tagits i bruk i England på 1840-talet. I årtusenden före det här hade maxhastigheten för hur snabbt information kunde spridas i praktiken varit densamma som för en travande häst eller ett segelfartyg. Den elektriska telegrafen gjorde det möjligt att sprida information i närapå ljusets hastighet.
Informationssamhället tog med andra ord sina första stapplande steg just i och med det här, i och med telegrafens intåg. Och Carrington-solstormen kom som en tidig varning för den potentiella sårbarhet som finns inbyggd i infrastrukturen som vår kommunikation bygger på. Den sårbarheten har inte försvunnit någonstans. Vi återkommer till det om en stund.
Tillbaka till världen i Carrington-stormens grepp 1859. Över hela planetens nattsida blossade färggranna norrsken upp på himlen. Tidningar från Frankrike till Australien från den tiden innehåller skildringar av lysande norrsken som förvandlade natten till dag. Vi här i norr är ju vana vid norrsken, men skenen från Carringtonstormens partikelskurar sträckte sig så långt söderut att de sågs på Kuba och Jamaica där folk inte hade erfarenhet av dylika fenomen.
Så många blev rejält skrämda, men också genuin förvirring rådde. I Abbeville, South Carolina, vaknade murare upp och började lägga tegelstenar tills de insåg vad klockan var och gick tillbaka hem och lade sig.
Enligt en tidningsnotis från Bealeton, Virginia, väcktes lärkorna ur sin sömn en timme efter midnatt och började sjunga för full hals. Tyvärr för dem var en konduktör på Orange & Alexandria Railroad också vaken och sköt ihjäl tre av dem. I Boston berättas det att folk som inte kunde sova utnyttjade ljuset från norrskenen till att läsa tidningen.
En kvinna på en ö i South Carolina beskriver det hela som att “den östra himlen såg ut som en blodröd färg. Ljusskenet var starkast i öster, som om solen var på väg att gå upp. Hela ön blev upplyst av det röda skenet. Havet reflekterade himmelsljuset, och fick snäckskalen på stranden att se ut som glödande kol. Vi kunde inte låta bli att tänka på bibelns ord: Den andre ängeln tömde sin skål över havet, och havet förvandlades till blod".
Vissa trodde alltså att världens undergång var nära, men astronomen Richard Carrington i England hade, oavsett om han förstod det eller inte, bevittnat den verkliga orsaken bakom de bisarra händelserna med sitt teleskop: en massiv flare från solen, med energin hos tio miljarder atombomber.
Eldtungan som solen spydde ut bestod av ett gasmoln av laddade partiklar och subatomära partiklar. Och molnet var riktat rakt mot jorden. Carrington-stormen, som den alltså kallas numera, är den mest kraftfulla geomagnetiska storm som mänskligheten har ens någon sorts direkta vetenskapliga observationer av.
Kärnkraftverken i farozonen
Men tack vare samtida rapporter vet vi att liknande starka solstormar har drabbat jorden tidigare. Hösten 1770 färgade en annan geomagnetisk storm himlen röd över Asien i nästan två veckor. Våren 1582 syntes norrsken i flera dagar ända nere i Lissabon och Kyoto.
Fast nu inträffade alla de här nämnda solstormarna under en tid då den elektriska infrastrukturen antingen saknades helt eller var i sin linda, som då Carringtonstormen drog fram. En motsvarande storm i dag skulle sannolikt orsaka betydande skador på satellit- och datanätverken, för att inte tala om att den skulle slå ut elnäten på stora områden. Inklusive kärnkraftverken. Allt som allt snackar vi om potentiella skador för tusentals miljarder euro.
Jag menar, vi hade en mindre soleruption så sent som för en dryg vecka sedan. Bara det här mindre utbrottet kvaddade omkring fyrtio stycken av SpaceX nya Starlink-internetsatelliter som strax innan hade avfyrats med en Falcon 9-raket.
Den geomagnetiska stormen fick jordens atmosfär att svälla upp, vilket resulterade i ökad friktion för satelliterna som går på en relativt låg omloppsbana. De fyrtio satelliterna störtade senare ned i atmosfären där de brann upp. För SpaceX innebar det en förlust på uppemot 25 miljoner euro.
Vi som inte har aktier i SpaceX kunde däremot beundra färgsprakande norrsken ända här nere i södra Finland. Och själva solstormen var alltså relativt svag, så den orsakade inte några skador på elnätet och den övriga infrastrukturen här nere på jorden.
Men också riktigt starka solstormar har inträffat under min egen livstid. 1972, då jag var tre år gammal, hände det sig att ett tiotal havsminor utanför den nordvietnamesiska kusten exploderade, så gott som samtidigt, till synes av sig själv.
Redan då gissade man inom den amerikanska flottan att incidenten hade en koppling till solens aktivitet. 2018 kunde forskare från universitetet i Colorado bekräfta det. Forskarna noterar att samtidigt som minorna exploderade, upplevde man svåra störningar i eldistributionen i Nordamerika. De menar också att 1972 års skräll inte var alltför långt ifrån Carrington-solstormens kaliber.
En solstorms anatomi
Men 1972 var vår civilisation ännu inte så till tänderna rustad med superkänsliga digitala datanät och annan oumbärlig elektronik som vi är idag. Om en motsvarande, eller ännu starkare smocka från solen skulle träffa jorden idag, då skulle det kunna bli riktigt jobbigt.
Och så här går det alltså till. En riktigt hård solstorm har tre faser. Först kommer röntgen- och gammastrålningen som rubbar radiokommunikationerna. Sedan följer en brutal skur av högenergiska partiklar som slår ut gps-navigeringen och satelliterna. Till slut anländer plasmamolnet som drabbar högspänningsledningarna och knockar ut kraftverken.
Så som skedde i Kanada 1989. Då slog en solstorm ut en transformator vid ett kärnkraftverk, vilket ledde till att sex miljoner människor blev utan ström. Det har också hänt att magnetiska stormar har gjort långa oljeledningar strömförande och tänt eld på dem.
Skulle det inträffa en större solstorm så skulle vi ha mellan tre och fyra dygn på oss innan den riktigt stora smällen anländer. Plasmamolnet. Att vi ens har någon chans att förbereda oss på magnetiska stormar kan vi tacka bland annat Nasas satellit ACE. Den håller koll på solvindens hastighet och intensitet.
Jordens mäktiga magnetfält
Och vad kan man säga, lyckligtvis har ju jorden sitt magnifika magnetfält. Det skyddar inte bara oss från solen, det bjuder också på den häftiga ljusshowen känd som norr- eller polarsken. Polarskenen kommer sig alltså av att jordens magnetosfär funkar som en enorm partikelaccelerator som accelererar upp solvindens laddade partiklar (huvudsakligen elektroner) till höga energier.
Elektronerna kraschar sedan ned i atmosfären och kolliderar med atmosfärens molekyler och atomer på hög höjd. Vilken färg just det skenet du råkar titta på har, beror på vilken sorts molekyler de laddade partiklarna har krockat med. Den vanligaste färgen, gulgrönt, kommer från kollisioner med syremolekyler. Kvävejoner ger i sin tur rött och violett.
Har du rejäl tur så kan du få se blått norrsken, den allra sällsyntaste färgen. Blått polarsken ser vi då kvävemolekyler joniseras vid cirka 110 kilometers höjd. Det är bara de allra mest energirika partiklarna som tränger så djupt ned i atmosfären, så får du syn på blått norrsken – grattis, du hör till en liten och utvald skara!
Men det gäller att njuta av showen så länge det går. Förr eller senare står vi inför en riktigt grundlig ommöblering av jordens magnetfält. Det lever nämligen ständigt en aning, och de magnetiska polerna byter till och med plats med längre intervaller. Nord blir syd och syd blir nord.
När det sker lever livet här nere på jordytan alltid lite farligare än annars i och med att större mängder skadlig kosmisk strålning, plasmaskurar och andra sorters bombardemang från solen kommer åt att tränga ned.
Hur nära förestående är polskiftet?
Hur ofta sker det här då? Vi kan läsa jordens magnetfälts historia som en öppen bok, bland annat i magnetiska mineraler i lavan från gamla vulkanutbrott. Spåren kan också avläsas i havsbottnens sediment. Och så har det också gjorts regelbundna mätningar av magnetfältets intensitet och riktning ända sedan 1830-talet. Gamla loggböcker från handelsfartyg har uppgifter med kompassavläsningar som sträcker sig ända tillbaka till 1500-talet.
I genomsnitt har polerna kastats om med 200 000 års mellanrum. Så mänskligheten i sin nuvarande form har de facto aldrig upplevt ett polskifte. Senast ett sådant inträffade var för hela 780 000 år sedan.
Och nu börjar det snart vara dags igen, menar forskarna. Jordens magnetfält har försvagats med ungefär 15 procent sedan 1835 då Carl Friedrich Gauss först mätte fältets styrka. Men de här sakerna sker inte över en natt, så vi har gott om tid att rusta oss, försäkrar forskarna.
Ett område som vi behöver se över i god tid är just satellitnavigeringen. Redan nu finns det ojämnheter i jordens magnetfält, framför allt över södra Atlanten. Det här området kallas för sydatlantiska magnetiska anomalin.
De zoner i jordens magnetosfär där de högenergiska elektronerna och protonerna från solen fångas in kallas van Allen-bältena. Det innersta bältet dyker av någon orsak ned extra lågt just här, vilket orsakar problem för satelliterna som passerar över området.
I samband med geomagnetiska stormar eller solstormar kan satelliterna peppras riktigt brutalt med högenergiska protoner just i det här området. Det kan leda till att elektroniken ombord tar stryk. Därför väljer man ofta att stänga av elektroniken medan satelliterna passerar den sydatlantiska anomalin.
Sedan finns det ju de som hävdar att den sydatlantiska magnetiska anomalin är början på en nära förestående omkastning av jordens magnetiska poler. Kanske redan under vår livstid. Med tanke på att den nordliga magnetiska polen faktiskt just nu är på allt snabbare glid mot Sibirien så är det kanske lätt att dra oroväckande slutsatser.
Polskiften innebär inte domedagen
Men jag skulle inte förlora någon nattsömn för det. Trots allt så är magnetpolernas smärre vandringar normala och enligt experterna finns det inga tecken som tyder på att en polomkastning skulle vara på kommande inom de följande 2000 åren.
Och också om ett polskifte skulle inträffa så innebär det inte världens undergång. Det jordiska livet är ganska väl rustat för de utmaningar som polomkastningarna ställer till med. Det har ju hänt otaliga gånger, och livet har gått vidare varje gång. Flyttfåglarna som navigerar med magnetfältet som stöd kan bli lite förvirrade för ett tag, men de hämtar sig ganska fort.
Detsamma kan man inte säga om vår högteknologiska civilisation, som vid det här laget har hunnit bli väldigt beroende av sina satelliter, sin navigering och inte minst sina elnät. Ja, och de jordbundna kommunikationerna, så klart. Internet, radio, tv, allt det där. Med jordens magnetfält temporärt utslaget skulle de inte nödvändigtvis hämta sig lika fort efter en solstorm.
Men om vi bortser från ett eventuellt polskifte och bara utgår från normalläget så är vår infrastruktur hur som helst inte riktigt lika sårbar för solstormar nu längre. Det kan vi tacka 1989 års stora solstorm för, den fick äntligen tekniknissarna som planerar nätverken att haja till. Kraftbolagen började vid den här tiden bygga in säkerhetsåtgärder som automatiska nödbrytare avsedda att förhindra så kallade kaskadfel vid en plötslig överbelastning.
Om belastningen på nätet ökar för snabbt är de här brytarna programmerade att slås av så att skadorna begränsas och transformatorerna inte brinner ut som de gjorde i stor skala i Kanada 1989.
Geomagnetiska stormar kan också orsaka så kallade bit flips, bitsvängningar, hos satelliterna som kretsar runt vår planet. Så kallade bit flips uppstår när joniserade partiklar från solutbrotten råddar om i satelliternas minnesbanker. Detta kan orsaka stora problem inte minst för GPS-satelliter, som påverkar allt från navigering till banktjänster. Bankerna är alltså beroende av GPS-satelliter för att notera tidpunkten för transaktioner. Om GPS-satelliterna slås ut så skulle det skada ekonomin ganska svårt.
De känsliga satelliterna
Satelliter är överlag särskilt känsliga för solstormar eftersom de inte drar någon nytta av det relativa skyddet som jordens atmosfär erbjuder. Men de flesta av satelliterna som har skjutits upp under de senaste två decennierna har byggts tillräckligt robust för att göra dem hyfsat resistenta. Nå, utom SpaceX små internetsatelliter, av allt att döma.
Men dessbättre är det osannolikt att en solstorm skulle slå ut tillräckligt med GPS-satelliter för att orsaka ett totalt haveri av systemet. Och också de här satelliterna kan ibland enkelt åtgärdas genom att man startar om den berörda enheten.
Det finska elnätet har också dessbättre hittills stått emot alla större solstormar utan avbrott. En orsak till det är att det finska nätet använder så kallade trefasiga fulltransformatorer som är robustare mot geomagnetiskt inducerade strömmar orsakade av solstormar, jämfört med de enfasiga transformatorer som används av många andra länder.
En expert som Yle talade med tidigare menade rentav att inte ens en megastorm som Carrington-händelsen skulle kunna förstöra Finlands elnät. Men det som händer i de andra nordiska länderna skulle ju förstås sedan återspeglas också hos oss.
Internet skulle det sedan sannolikt bli värre med. De lokala nätverken skulle klara sig ganska bra, eftersom optiska fibrer är ganska resistenta mot geomagnetiska stormar. Men de oceangående kablarna skulle sannolikt slås ut. Kablarna som förmedlar den interkontinentala webbtrafiken behöver signalförstärkare ungefär var 100:e kilometer längs vägen. Och de här så kallade repeatrarna skulle antagligen ta stryk av en geomagnetisk storm av Carringtonkaliber. Och när tillräckligt många repeatrar kraschar, då faller internet.
Håll ett öga på rymdväderprognosen
Hur sannolikt är det då att det här sker? Tja, starka geomagnetiska stormar som Carrington-händelsen tenderar att inträffa sisådär vart 150:e år. Nu har det gått 162 år sedan den förra. Så nästa Carrington kan i princip komma när som helst. Den som är intresserad av rymdvädret kan för övrigt bokmärka sajten Spaceweather.com. Där finns allsköns intressant info om koronamassutkastningar, solfläckar, proton- och neutronflöden, jordens och solens magnetfält, med mera.
De största solstormarna de senaste 40 åren har hur som helst inträffat mellan solfläckscykelns maximum och dess minimum, under den senare hälften av cykeln. Minimum för den förra cykeln var för ett år sedan, och maximum för den nu pågående solfläckscykeln inträffar runt 2026. Baserat på den här tumregeln så borde vi kunna andas någorlunda lugnt åtminstone några år.
Och vad som händer sen – tja, ingen idé att ta någon stress för det heller. Solens nycker kan vi hur som helst inte göra någonting åt. Men solens värme kan vi alltid njuta av. Och snart är det vår. Hurra för det!
