Güneş Fırtınaları Nedir ve Ne Kadar Tehlikelidir?

Güneş fırtınaları nedir ve modern uygarlığı yok edecek kadar tehlikeli midir? Bir nükleer patlamada olduğu gibi elektrikli ve elektronik cihazları, bilgisayarlarla telefonları yakıp kavurur mu? Güneş fırtınaları dünya çapında yıllarca sürecek elektrik kesintisine yol açar mı? Dünya yörüngesindeki uyduları ve astronotları güneş fırtınalarından korumak için ne yapmamız gerekir?

Güneş fırtınaları ve nükleer savaş

Güneş fırtınaları nükleer patlama kadar tehlikeli değildir ama 54 yıl önce az daha nükleer savaşa yol açıyordu. 23 Mayıs 1967’de, Soğuk Savaşın en sıcak günlerinde, Sovyetler Birliği’nden gelen tehditleri saptamaya yarayan ABD Hava Kuvvetlerinin Füze Uyarı Sistemi aniden çalışmaz oldu. Kuzey yarıküredeki bütün radar istasyonları sinyal bozucularla etkisiz hale getirilmiş gibiydi. Amerikalılar da bunun Sovyetler Birliği’nin yapacağı nükleer saldırının öncüsü olduğunu sandılar. Radarların saldırıya uğradığını düşünerek savaşa hazırlanmaya başladılar. Neyse ki kısa sürede güneş fırtınası olduğunu anladılar. Peki güneş fırtınaları nedir ve ne kadar tehlikelidir?

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Güneş fırtınaları ve güneş rüzgarı

Güneş’in nükleer füzyonla ısı ve ışık ürettiğini biliyorsunuz. Güneş’in içi, hatta yüzeyi o kadar sıcaktır ki elektronlar atomlardan kopmaya başlar fakat serbestçe hareket edemez… Sıcak gazın içinde serbestçe yüzer ama önünde sonunda manyetik alan çizgilerini izler. Maddenin ışık saçan bu mat haline plazma deriz. Plazma içinde elektrik akımları dolaşırsa manyetik alanlar oluşur. Oda sıcaklığında süper iletkenler yazısında gördüğümüz gibi elektronlar elektrik yükü taşır. Dolayısıyla plazma içinde akarken manyetik alanlar meydana getirir. Böylece kendi yarattığı manyetik alan çizgilerine hapsolur.

Bazen manyetik alan çizgileri Güneş yüzeyindeki plazmayı kıstıran manyetik kafesler oluşturur. Bu da plazmadaki atom çekirdeklerinin rastgele hareketini sınırlayarak plazma sıcaklığının nispeten azalmasına neden olur. Böylece Güneş yüzeyinde çok sıcak olsa da çevreye göre soğuk olduğundan siyah görünen lekeler ortaya çıkar. Bunlara güneş lekeleri deriz. Üstelik Güneş kendi çevresinde döner. Bu yüzden de manyetik alan çizgilerinin Arap saçı gibi dolanmasına neden olur.

Aşırı bükülen manyetik alan çizgileri birden kopunca içindeki plazma uzaya boşalır. Bu sırada Güneş görünür ışık ve ısıya ek olarak şiddetli morötesi ışınlarla X-ışınları yayar. Plazmadaki çıplak hidrojen çekirdekleri (protonlar), serbest elektronlar ve hatta helyum 4 çekirdekleri (alfa parçacıkları) hızla uzaya savrulur. Bütün bu yüklü parçacıklar güneş rüzgarını oluşturur ve bu olaya güneş parlaması deriz.

Güneş fırtınalarının kaynağı

Bazen de plazma boşalımına büyük bir şok dalgası eşlik eder. Bu sırada uzaya güneş parlamasından çok daha büyük bir plazma bulutu yayılır. Buna da taçküre kütle atımı (CME) deriz. Yüklü ve enerjik parçacıkları en çok CME’ler yayar. Öyle ki uzaya milyarlarca tonluk süper sıcak plazma püskürtür. Uzaydaki uyduları yıpratan ve astronotların aldığı radyasyon miktarını artıran şey güneş rüzgarıdır. Öte yandan güneş parlaması ve CME birleşirse binlerce kat şiddetli güneş fırtınaları ortaya çıkar. Güneş fırtınaları Dünya için tehlikelidir ve ne kadar tehlikeli olduğuna gelince:

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Güneş fırtınaları döngüsü

Güneş fırtınaları birkaç dakika ile birkaç saat sürer ve bu sırada insanlık tarihi boyunca kullandığımız enerjiden daha fazla güç üretir. Dahası bu fırtınalar tıpkı kaynağı güneş lekeleri gibi 11 yıllık güneş döngüsüne tabidir. Oysa en şiddetli güneş fırtınaları Güneş’in en etkin olduğu yılda değil, birkaç yıl sonra sık görülmeye başlar. Şu anda yeni bir güneş döngüsü başlamak üzere ve 2025 yılında güneş etkinliği tekrar doruğa çıkacak. Güneş fırtınaları ise 2028 gibi şiddetlenecek.

Gerçi bu kadar detay vermişken kafa karışıklığını gidermek için ek bilgi de paylaşayım. Güneş döngüsü aslında 22 yıllıktır; çünkü her 11 yılda Güneş’in manyetik alanı baş aşağı olur. Manyetik kuzey kutbu güneye ve güney kutbu da kuzeye gelir. Diğer yandan güneş etkinliği döngüsü manyetik kutup hangi yöne bakarsa baksın 11 yılda tekrarlanır. Artık güneş fırtınalarının mekanizmasını gördüğümüze göre biraz da Dünya’yı nasıl etkilediğine bakabiliriz:

Güneş fırtınası Dünya’ya ulaştığı zaman gezegeni koza gibi sarar. Bu yüzden güneş fırtınalarının Güneş’ten 360 derece yayıldığını sanırız. Aslında taçküre kütle atımları Güneş yüzeyinde belirli bölgelerde gerçekleşir. Sadece Güneş çok büyüktür ve onun için küçük bir plazma kaçağı Dünya’yı saracak kadar büyüktür. Buna karşın fırtınalar genellikle Dünya yönüne denk gelmez ve uzayda zarar vermeden gözden kaybolur. Bu bağlamda güneş fırtınaları 8­–9 dakika içinde Dünya’ya ulaşır; çünkü ışık saniyede yaklaşık 300 bin km ile 8 dakikada bize ulaşır. Güneş rüzgarı parçacıkları ise ışıktan yavaş gider. Her durumda güneş fırtınaları astronotlar, pilotlar ve yörüngedeki uydular için radyasyon riski yaratır.

Dünya ne kadar korunaklı

Örneğin 2003’teki fırtınada Japonya’nın meteoroloji uydusu Madori 2 büyük zarar gördü ve hurdaya çıktı. Diğer birçok uydu da seyrüsefer sistemleri çalışmadığı için otomatik olarak kapandı. Zaten uyduların bilgisayarları zarar görmesin diye fırtınada kendini kapatır. Bu güneş fırtınası insanlık tarihine Cadılar Bayramı Fırtınası olarak geçti; çünkü ekim ayına denk gelmişti. Peki ya dünyamız? Yeryüzünde manyetik alanımız, ozon tabakası ve kalın atmosferimiz bizi güneş parlamalarından korur. Öte yandan hızlı giden kütleli parçacıklardan oluşan CME plazmasından korumaz:  

İlgili yazı: Okyanuslar Hakkında Yanıtını Bilmediğimiz 7 Soru

 

Güneş fırtınaları neden zararlıdır?

Taçküre kütle atımları kütleli parçacıklardan oluştuğu için ışıktan yavaş gidiyor ve güneş parlamasından 12 saat ile 3 gün sonra Dünya’ya ulaşıyor. CME püskürme hızı değiştiği için Dünya’ya ulaşma süresi de başlangıç hızına göre değişiyor. Ayrıca CME plazmasındaki elektronlar kendi manyetik alanını üretiyor. Dünya’ya ulaştığı zaman özgül manyetik alanı gezegenimizin manyetik alanıyla birleşiyor. Bu da kutuplardaki parçacık yağmurunun yol açtığı auroraları güçlendiriyor. Güneş fırtınaları sırasında auroralar ekvatora yakın enlemlere yayılıyor ve kırmızı renk alıyor.

Örneğin Cadılar Bayramı Fırtınasının ışığını Akdeniz, Texas ve Florida’dan görmüştük. Auroralar zararsız ama eşlik eden manyetik alanlar zararlıdır. Manyetik alanların yönü çok hızlı değiştiğinden, Dünya’nın manyetik alanıyla etkileşime girdiğinde güçlü elektrik akımları oluşturur. Yerkabuğu yalıtkan olduğundan bundan etkilenmez. Öte yandan şehirlerarası elektrik hatları ve elektrik şebekesinde güç iletimi için haliyle iletken teller kullanırız. İşte güneş fırtınaları bunları yakabilir. Kablolar, transformatörler ve ana bağlantılar yanarsa elektrikler kesilir.

Güneş fırtınaları nükleer patlamalar gibi doğrudan bilgisayarları yakmaz. En azından büyük kısmına havadan zarar vermez. Oysa bunlar fişe takılıysa voltaj oynamasından zarar görebilir. Peki güneş fırtınaları ne kadar şiddetlidir? Bunu güneş parlamalarının enerji çıktısıyla ölçeriz. Nitekim güneş fırtınaları için A-B-C-M-X sınıflandırması var. A en zayıfı olup Dünya’nın standart baz manyetik alanı düzeyine yakındır ama X en şiddetlisi değildir. X’ten sonrasını X-10, X-35, X-40 gibi ölçeriz. Tabii fırtına şiddeti A’dan X’e katlanarak artar. Öyle ki X-10, X’ten 10 kat ve X-40 da 40 kat şiddetlidir.

Peki ya en güçlü güneş fırtınası?

Bildiğimiz en şiddetli fırtına, böyle şeyleri ölçecek teknolojiyi geliştirdiğimizden beri ölçtüğümüz en şiddetli fırtınadır. 2 Eylül 1859 tarihli fırtınayı ölçmeye niyetimiz de yoktu aslında… O yıllarda Güneş’in nükleer füzyonla enerji ürettiğini ve hatta nükleer enerjiyi bilmiyorduk. Kömür yaktığından bile kuşkulanıyorduk. Öte yandan 1850’lerde telgraf kullanıyorduk. Bu cihazları da direklerle havadan geçen telgraf telleriyle bağlıyorduk. Fırtına sırasında tellerin elektrikle aşırı yüklendiğini gören gökbilimci Richard Carrington en şiddetli fırtınayı ölçtü ve sonra buna Carrington Olayı dedik:

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Carrington olayı şimdi olursa

Bu süper fırtınanın nedeni CME plazma bulutunun Dünya’yı tam ortadan vurmasıydı. 1859’da elektrik şebekesi yaygın değildi. Bu yüzden uygarlık pek etkilenmedi. Telgraf aygıtını test etmeye çalışan Philedelphialı bir teknisyene ise feci elektrik çarptı. Zaten prize takılı cihazların büyük kısmı elektrik yükünü kaldıramadığı için çalışmaz oldu. Buna karşın telgrafçılar cihazları fişten çekerse kullanabileceğini fark ettiler. Telgraf telleri o kadar yüklenmişti ki güneş fırtınası şebeke elektriği gibi telgrafları besliyordu! 😮

Örneğin fırtına sırasında Portland ve Boston arasında şu görüşme geçti: “Lütfen bataryanızı hattan on beş dakika için ayırınız.” “Öyle yapıyorum. Tamam, bağlantıyı kestim.” “Benimki de bağlı değil ve aurora akımıyla çalışıyoruz. Yazdıklarımı nasıl alıyorsunuz?” “Batarya devredeyken aldığımdan daha iyi alıyorum. Akım aşamalı olarak gidip geliyor.” “Benim akım da bazen çok güçlü ki bataryalar olmadan daha iyi çalışabiliriz. Aurora bataryalarımızı değişimli olarak ya etkisizleştiriyor ya da güçlendiriyor. Bazen manyetik rölelerimiz için akım şiddetini çok artırıyor. Bu güçlükten etkilenirken bataryalarımız olmadan çalışmamızı öneriyorum.”

Buyurun! Carrington Olayında bunlar oldu. Peki fırtına ne kadar güçlüydü? Aslında bilmiyoruz. O yıl İngiltere’de olan iki ölçüm istasyonu Dünya’nın manyetik alan şiddetindeki değişiklikleri ölçüyordu. Oysa bu cihazlar klasik sismograf gibi kanca kalemle beyaz kağıt rulolarına zikzak çizen sistemlerdi. Öyle ki fırtınanın doruk noktasında kalemler kağıttan dışarı taştı. Bu yüzden Karen Harvey fırtına enerjisini 10³² erg olarak tahmin ediyor. Bu da Carrington Olayını X-45 kategorisine sokuyor! (Ek bilgi için bakınız Güneş Kraldır kitabı). Nitekim 2013’te sigorta pazarı Lloyd’s fırtınanın bugünkü zararını ölçtü:

Cadılar Bayramı

Buna göre güneş fırtınası sadece Amerika Birleşik Devletleri’nde 600 milyar ila 2,6 trilyon dolar zarara yol açacaktı! Bu da Katrina Kasırgası maliyetinin 20 katıdır. Şiddetli bir güneş fırtınasında o kadar çok transformatör yanar ki elektriği getirmek 1 ay ila 2 yıl sürebilir. Buna karşın modern yöntemlerle ölçtüğümüz en güçlü güneş fırtınası 2003 tarihli Cadılar Bayramı fırtınasıdır. Bu da detektörleri aşırı yükleyecek kadar güçlüydü ki sistemler X-28’de ölçümleri durdurdu. Sonraki hesaplamalar fırtınayı X-35 +/-5 kategorisinde gösterdi. Özetle bugün şiddetli bir güneş fırtınası uygarlığı geriletecektir.

İlgili yazı: Oda Sıcaklığında Süper İletkenler Ne Zaman Geliyor?

 

İki yıl elektrik kesilen dünya

Bu tür bir olay bildiğimiz uygarlığın sonu olur. Amerika’da elektrik iki yılda geliyorsa Afganistan ve Zimbabwe’de kaç yılda gelir? Ya internet, akıllı telefon ve bilgisayarlar? Tabii bunlar ölçtüğümüz fırtınalar. Peki güneş fırtınaları ne kadar güçlü olur? Gezegenimizin manyetik alanı bizi güneş rüzgarından koruyor. Güneş rüzgarı kesintisiz eserek güneş sistemine yayılıyor. Dünya Güneş’e yakın olduğu için rüzgardan daha çok etkileniyor. Yine de manyetik alanımız atmosferi Mars gibi kaybetmeyi önlüyor ama beterin beteri var:

Teorik olarak aşırı şiddetli bir fırtına manyetik alanı delecektir. Atmosferin tamamını veya bir kısmını yıllar içinde tüketecektir. Gerçi manyetik alan üretimi durmaz ama sürekli baskılandığını düşünün. Buna karşın Dünya’nın güçlü yerçekimiyle tuttuğu kalın atmosferi tümüyle yitirmesi en az 1 milyar yıl sürer. Tabii hayat o zamana dek çoktan yok olur (yeraltı bakterileri hariç). Atmosferimizi birkaç saniye veya birkaç günde kaybetmek içinse güneş sistemine sadece 4 ışık yılı uzakta bir süpernova patlaması olması gerekir. Hatta gama ışınları direkt bizi vurmalı. Bu da 10 milyar yılda bile gerçekleşmeyecek kadar düşük bir olasılıktır. Sonuçta bir güneş fırtınası ne kadar şiddetliyse gerçekleşme ihtimali de o kadar azdır.

Bu bağlamda Dünya’ya en yakın yıldız Proxima Centauri aşırı aktif bir kırmızı cüce olup yakın gezegenlerin atmosferini uzun vadede yok edebilir. Öte yandan Dünya Güneş’e ortalama 150 milyon km uzakta, Güneş de Proxima C’den daha büyük ve enerjik bir yıldızdır. Buna rağmen güneş fırtınaları açısından çok daha sakindir. Dolayısıyla atmosfer yok eden parlamalara yol açacağından emin değiliz. Pekala… Mademki riskleri değerlendirdik şimdi de ne tür önlemler alacağımıza bakalım.

İlgili yazı: Yerçekimi Uzayla Zamanı Nasıl Büküyor?

 

Güneş fırtınaları için önlem almak

Yörüngedeki uyduları özel kaplamalarla koruyor ve radyasyona dayanıklı bilgisayarlar üretiyoruz. Güneş fırtınası sırasında uçakların daha alçaktan uçması mümkündür. Yolcular, pilotlar ve kabin ekibini korumak için ekvatora yakın enlemlerde uçabiliriz. Bunun dışında şehir elektriğini geçici olarak keseriz. Böylece elektrik akımı aletleri yakmaz. Elektrikli ve elektronik alet üretim standartlarına fırtınaya direnç katsayısı ekleyebiliriz; ancak mevcut fabrika yatırımlarıyla maliyetler buna engel olur.

Elbette güneş fırtınalarını daha sıkı takip edebiliriz ama bunun dışında oturup beklemekten başka yapacak şey yok. Yine de bir insan ömrü içinde büyük bir fırtınaya denk gelme olasılığı da çok az. Bu yüzden internette tıklama avcılığı için çıkan ölümcül güneş fırtınası geliyor haberlerine inanmayın.

Siz de güneş yağmurlarının neden 1 milyon derece olduğuna şimdi bakabilir ve Güneş’in neden iki kez kırmızı dev olacağını görebilirsiniz. Güneş rüzgarından 1000 yottawatt enerji üreten uyduyu araştırıp 36 trilyon Güneş’ten parlak en eski kara deliğe göz atabilirsiniz. Güneşin enerjisi hidrojen füzyonundan mı geliyor diye sorup Jüpiter’i ikinci güneş yaparsak ne olacağını merak edebilirsiniz. Hızınızı alamayarak güneş sistemi taşıyan yıldız motorları ve bir yüzü hep güneşe bakan gözbebeği gezegenleri de inceleyebilirsiniz. Bilimle ve sağlıcakla kalın.

Dünya’ya güneş fırtınası çarparsa

¹Extreme solar storms based on solar magnetic field
²Strong coronal channelling and interplanetary evolution of a solar storm up to Earth and Mars
³Dependence of great geomagnetic storm intensity (ΔSYM-H≤-200 nT) on associated solar wind parameters
⁴Predicting solar flares with machine learning: investigating solar cycle dependence